DE2850015A1 - Diamantenbestueckter bohreinsatz - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE D*. ING. E. HOFFMANN (1»30-1»7ί) . DIPL-ING. W.EITLE · DK. RER.NAT. K. HOFFMANN · DlPL.-ING. W. LEHN

DIPl.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARAIELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (OW) 911087 ■ TELEX 05-2961? (PATHE)

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Lamage Limited, North Bay, Ontario/Kanada

Diamantenbestückter Bohreinsätz

Die Erfindung bezieht sich auf einen diamantenbestückten Bohreinsatz mit einem ringförmigen, eine Endfläche aufweisenden Bohreinsatzgrundkörper, der eine mit der Endfläche einstückig verbundene Krone mit einer Schneidfläche und konzentrischen, inneren und äußeren Seitenflächen umfaßt.

Derartige Bohreinsätze werden gewöhnlich für Versuchsbohrungen verwendet und im allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt. Die erste Kategorie umfaßt Bohreinsätze, bei denen auf der Schneidfläche ganze Diamanten angeordnet sind. Solange die Diamanten scharf sind, arbeitet ein derartiger Bohreinsatz mit einer sehr hohen Eindringgeschwindigkeit und ist äußerst wirkungsvoll. Die hierbei verwendeten Diamanten sind relativ groß und daher teuer. Weiter werden die Diamanten während des Betriebes stumpf oder abgeschliffen, so daß die Wirksamkeit des Bohreinsatzes relativ schnell während des Betriebes abnimmt. Wenn die

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Diamanten stumpf sind, muß der Bohreinsatz entfernt und ausgewechselt werden. Dieser Vorgang erfordert eine beträchtliche Zeit und entsprechend mit der Lagerhaltung von Bohreinsätzen, Diamanten verschiedener Härten und Größen verbundene Kosten, da die von den Bohreinsätzen entfernten Diamanten aufgearbeitet und wieder eingesetzt werden.

In die zweite Kategorie fallen diamantenbestückte Bohreinsätze, bei denen viele kleine Diamanten in einem Einbettungsmaterial eingelagert sind. Gewöhnlich sind die Diamanten gleichmäßig in dem Einbettungsmaterialkörper verteilt, können jedoch auch in radial beabstandeten Ringen zur Schaffung eines Ringmusters, d.h. zur Ausbildung von Rippen in dem Bohrmaterial, konzentriert sein. Derartige Bohrköpfe sind aus den US-PS'en 3 106 973 und 3 127 715 bekannt. Die Bohrsätze mit eingelagerten Diamanten haben den Vorteil, daß sie sich während des Betriebs abnutzen, so daß der Bohrkopf ohne Entfernung von dem Bohrgestänge zum Bohren über eine beträchtliche Tiefe verwendet werden kann. Der Nachteil derartiger Bohrköpfe liegt darin, daß die Spurhaltung, die Spüleigenschaften und ihre Eindringgeschwindigkeit nicht den Bohrköpfen mit neuer Diamantenbestückung entspricht. Aus diesem Grund werden die Bohreinsätze mit auf der Schneidfläche angeordneten Diamanten weiter, unabhängig von ihren höheren Kosten und den sonstigen Nachteilen, verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Bohrkopf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine hohe Eindringgeschwindigkeit bei guter Spurhaltung und guten Spüleigenschaften über eine beträchtliche Tiefe ohne Erneuerung des Bohrkopfes ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere, sich radial zwischen der inneren und äußeren Seitenfläche erstreckende, in Umfangsrichtung voneinander getrennte, längs in der Krone von unten bis zur Schneidfläche ange-

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ordnete Verbundsegmente zum Verschleißen mit der Schneidfläche während des Betriebes.vorgesehen sind, daß in Umfangsrichtung einstückig mit den Verbundsegmenten verbundene in Umfangsrichtung zwischen den Verbundsegmenten als Abstandselemente angeordnete Zwischensegmente vorgesehen sind, die sich radial zwischen der inneren und äußeren Seitenfläche erstrecken und längs in der Krone von unten bis zur Schneidfläche zum Verschleiß mit der Schneidfläche während des Betriebs angeordnet sind, daß jedes Verbundsegment mehrere, radial durch AbstandsSegmente voneinander getrennte Segmente mit eingelagerten Diamanten aufweist, wobei ein Segment mit eingelagerten Diamanten auf der inneren und äußeren Fläche angeordnet ist und sich die Segmente mit eingelagerten Diamanten und die Abstandssegmente bis zur Schneidfläche erstrecken, daß die Segmente mit eingelagerten Diamanten eine größere Abriebsfestigkeit als die Abstandssegmente aufweisen, so daß die Abstandssegmente mit einer größeren Geschwindigkeit als die Segmente mit eingelagerten Diamanten, jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit, als die Geschwindigkeit, die ein vorzeitiges Freilegen der Segmente mit den eingelagerten Diamanten herbeiführen würde, verschleißen, daß die radial angeordneten Abstandssegmente eine größere Abriebsfestigkeit als die Zwischensegmente aufweisen, so daß die Zwischensegmente mit einer größeren Geschwindigkeit als die AbstandsSegmente, jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit, die ein vorzeitiges Freilegen der Verbundsegmente herbeiführen würde, verschleißen, und daß die Zwischensegmente eine beträchtliche Wärmeleitfähigkeit und Verformbarkeit aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise gebrochene Teilansicht einer Ausführungsform des Bohreinsatzes;

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Fig. 2 eine Aufsicht der Ausführungsform des Bohreinsatzes von Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Verbundsegments, das einen Teil des Bohrkopfes von Fig. 1 bildet;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung der Herstellung des Verbundselements von Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische, teilweise gebrochene Ansicht der Form zur Herstellung des Bohrkopfes von Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Rohlings zur Herstellung einer anderen Ausführungsform des Bohrkopfes;

Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 6 zur Darstellung der Anordnung eines Verbundsegments in dem Rohling von Fig. 6 kurz vor dem Hartverlöten; und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines anderen in dem Bohrkopf verwendeten Segments.

Der in Figur 1 gezeigte Bohrkopf 2 umfaßt ein Einsteckende und eine Krone 6. Das Einsteckende ist gewöhnlich aus Stahl ausgebildet und mit einem Gewinde 8 zur Verbindung mit einem Bohrgestänge versehen. Die Krone 6 weist eine Schneidfläche 10/ innere und äußere konzentrische Seitenflächen 12, 14 und eine Basis 16 auf, die einstückig mit dem Einsteckende 4, z.B. durch Hartlöten oder durch Gießen in einem Stück, verbunden ist.

Die Krone 6 umfaßt mehrere am Umfang im Abstand angeordnete Verbundsegmente 18. Jedes Verbundsegment 18 besteht aus einer Anzahl parallel im Abstand angeordneter Segmente 20 mit eingelagerten Diamanten, die mittels radial im Abstand angeordneter AbstandsSegmente 22 getrennt sind. Die Verbundsegmente 18 erstrecken sich radial zwischen der inneren und äusseren Seitenfläche 12,14 und über eine gewisse Tiefe der Krone 6 von der Schneidfläche 10 bis zur Basis 16. Ein Seg-

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ment 20 mit eingelagerten Diamanten ist an jeder Seite des Verbundsegments angeordnet, um das Bohrlochmaß des mittels des Bohreinsatzes gebohrten Loches einzuhalten. Weiter sind Segmente 21 mit eingelagerten Diamanten an der inneren und äußeren Seitenfläche 12,14 unterhalb jedes Verbundsegmentes 18 zur weiteren Einhaltung des Bohrlochmaßes des Loches angeordnet.

Die Verbundsegmente 18 sind in ümfangsrichtung auf der Krone mittels in Umfangsrichtung angeordneter Zwischensegmente 24 getrennt, die sich über die Gesamttiefe und Breite der Krone 6, mit Ausnahme der gewöhnlich sich radial erstreckenden Wasserwege 26 für den Durchgang der Bohrflüssigkeit und des Bohrmaterials, erstrecken. Die Zwischensegmente 24 sind einteilig mit den Verbundsegmenten 18 zur Lagerung und zum Schutz der Verbundsegmente 18 verbunden. Die Zwischensegmente 24 trennen auch die Maßhaltesegmente 21,sowohl in ümfangsrichtung,als auch in radialer Richtung,und sind mit ihnen einstückig verbunden.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die Abriebsfestigkeit der Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten größer als die der Abstandssegmente 22 ist, und daß die Abriebsfestigkeit der Abstandssegmente 22 wiederum grosser als die der Zwischensegmente 24 ist. Besonders muß die Abriebsfestigkeit der Abstandssegmente 22 geringer als die der Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten sein, so daß die Abstandssegmente 22 schneller als die Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten verschleißen und auf diese Weise kreisförmige Rippen oder Ringe in dem Bohrmaterial ausbilden. Dieser bekannte Effekt, trägt zur Spurhaltung des Bohrkopfes bei, da die ausgebildeten Rippen als Führung für den Bohrkopf dienen und verbessert ebenfalls die Eindringgeschwindigkeit, da die ausgebildeten Rippen zum Abbrechen neigen und mit der Bohrflüssigkeit weggespült

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werden, ohne daß es notwendig ist, daß die Diamanten die Rippen wegbohren. Die Abriebsfestigkeit der Abstandssegmente darf jedoch nicht wesentlich geringer als die der Segmente mit den eingelagerten Diamanten sein, da sonst die Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten vorzeitig zu einem umzulässigen Maß freigelegt werden und zum Abbrechen neigen, wodurch die Lebensdauer des Bohrkopfes beeinträchtigt wird.

Die Abstandssegmente 22 müssen eine größere Abriebsfestigkeit als die der Zwischensegmente 24 aufweisen, so daß die Zwischensegmente 24 wiederum schneller verschleißen als die Abstandssegmente 22. Hierdurch wird sichergestellt, daß die sich radial nach außen erstreckenden Kanten der Verbundsegmente 18 gleichmäßig zum Schneiden freigelegt werden,und daß die Zwischensegmente 24 diese Schneidwirkung nicht beeinträchtigen. Der schnellere Verschleiß der Zwischensegmente 24 schafft weiter eine kleine Zone zusätzlicher Wasserwege zwischen den Verbundsegmenten 18, wodurch das Wegspülen des Bohrmaterials verbessert und damit der Verschleiß des Bohreinsatzes vermindert wird. Die Zwischensegmente 24 dürfen andererseits jedoch nicht wesentlich schneller als die Abstandssegmente 22 verschleissen, da sonst die Verbundsegmente 18 vorzeitig freigelegt werden. Wenn die Verbundsegmente 18 vorzeitig freigelegt werden, verschleißen die Abstandssegmente 22 zu schnell, wodurch die Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten zum Abbrechen oder Abplatzen neigen, wodurch die Lebensdauer des Bohreinsatzes vermindert wird. Die Zwischensegmente 24 sollen die Verbundsegmente 18 abstützen, stoßdämpfend wirken, die Verbundsegmente 18 vor einem Abbrechen bewahren und- insbesondere in der Zone der Schneidfläche 10 von ihnen die erzeugte Wärme ableiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verbundsegmente 18 als Einheit hergestellt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die abwechselnden Lagen der Segmente 20 mit

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eingelagerten Diamanten und der Abstandssegmente 22 werden in einer Form 30 angeordnet. Jede Lage wird an ihrer Stelle mit einem Druckstempel zusammengedrückt, woraufhin dann die Druckstempel zurückgezogen und die nächste Lage hinzugefügt wird. Nachdem die erforderliche Anzahl Lagen angeordnet ist, werden die Lagen warm gepreßt oder bei einer geeigneten Temperatur (etwa zwischen 988°C und 1099⁰C) zur Ausbildung eines Verbundsegments 18 gesintert. Das Erwärmen des Materials kann mittels eines Brenners oder in einem Ofen oder normalerweise mittels elektrischer Induktionserwärmung durchgeführt werden. Dabei wird normalerweise eine Kohlenabdeckung auf der Oberseite der Form 30 während des Sinterns zur Verminderung der Oberflächenporosität der oberen Fläche des Verbundsegments 18 angeordnet. Gewöhnlich werden sehr lange Verbundsegmente hergestellt, die dann zur Herstellung der gewünschten Verbundsegmente 18 zerschnitten werden. Die Abmessungen der Segmente 20 und der radiale Abstand zwischen ihnen kann entsprechend den Eigenschaften des Bohrgrundes verändert werden; in einer Ausführungsform beträgt die radiale Dicke der Segmente 20 etwa 1,575 mm, die Abmessung in Umfangsrichtung des Segments 20 etwa 3,175 mm und der radiale Abstand zwischen den Segmenten 20 etwa 0,127 mm.

Wie bereits erwähnt, sind die Stoffe, aus denen die verschiedenen Teile der Krone 6 ausgebildet werden von Bedeutung. So muß das Einbettungsmaterial, in das die Diamanten zur Ausbildung der Segmente 20 eingebettet werden, verschiedenen Anforderungen genügen. Das Einbettungsmaterial muß eine ausreichende Härte aufweisen, so daß die an der Schneidfläche 10 freigelegten Diamanten nicht unter dem hohen Bohrdruck wieder in das Einbettungsmaterial zurückgedrückt werden. Weiter muß das Einbettungsmaterial eine ausreichende Abriebsfestigkeit aufweisen, so daß die Diamantenteilchen nicht vorzeitig freigegeben werden. Die Sinter- oder Warmpreßtemperatur des Einbettungsmaterials für die Segmente 20

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muß ausreichend niedrig (unterhalb von ungefähr 1379⁰C) liegen, so daß die Diamanten während des Sinterns oder Warmpressens nicht eine Gefügeumwandlung zum Graphit hin erfahren.

Zur Erfüllung dieser Erfordernisse können für das Einbettungsmaterial, in das die Diamanten eingebetten sind, folgende Materialien verwendet werden: Wolframkarbid, Wolfram-Legierungen wie z.B. Wolfram-Kobalt-Legierungen, Wolframkarbid oder Wolfram-Kobalt-Legierungen in Kombination mit natürlichem Wolfram (alle mit einem geeigneten Bindegefüge zur Erleichterung des Einbindens der Partikel und der Diamanten), wobei das Einbettungsmaterial eine Eisen-Bronze-Legierung mit 40% bis 60% Eisen-Bronze sein kann, wobei der Rest eine selbstgehende Legierung, bestehend aus im wesentlichen 70% bis 80% Nickel und dem Rest Chrom, Bor, Silizium oder Eisen, ist. Ein weiteres Material ist in der CA-PS 781 677 beschrieben, wobei die Offenbarung dieser Patentschrift Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sein soll. In einer Ausführungsform enthält das Einbettungsmaterial etwa 26% Kupfer, 22% Wolfram, 21,7% Eisen, 18% Nickel, 4,4% Chrom, 2,5% Zinn, 1,7% Kohle, 1% Bor und 1,2% Silizium. Im allgemeinen soll das Einbettungsmaterial, in das die Diamanten zur Ausbildung der Segmente 20 eingebettet sind, mindestens eine Härte von 100B auf der Rockwall-Skala haben, wobei auch eine Härte von mindestens 110B vorgesehen ist. Die in den Segmenten 20 vorgesehenen Diamanten weisen mindestens eine Konzentration von 75, gewöhnlich, jedoch eine Konzentration von 100 oder mehr auf. (Eine Konzentration von 100 entspricht 22 Karat pro 16,39 cm³).

Das Material der AbstandsSegmente 22 muß mit einer größeren Geschwindigkeit als die Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten verschleißen, wobei die Geschwindigkeit jedoch nicht so groß sein darf, daß die Segmente 20 mit den eingelagerten Diamanten frühzeitig freigelegt werden.

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Da weiter die AbstandsSegmente vorzugsweise im gleichen Arbeitsgang wie die Segmente 20 warmgepreßt oder gesintert werden, müssen die gleichen Warmpreß- und Sintertemperaturbegrenzungen eingehalten werden. Die Abstandssegmente 22 bestehen daher gewöhnlich aus dem gleichen Material wie das in den Segmenten 20 verwendete Einbettungsmaterial, natürlich ohne Diamanten.

In einer anderen Ausführungsform kann das Material.24 auf Kupferbasis mit einer Härtestreuung der zweiten Abriebsmaterialien, wie z.B.-Wolframkärbid; zur Verbesserung der Abriebsfestigkeit hergestellt sein. In sehr speziellen Anwendungsbereichen, in dem der Bohrgrund eine sehr geringe Abriebsfestigkeit aufweist, können Stahlzwischenlagen verwendet werden. "

Das Material der Zwischensegmente 24 muß eine geringere Abriebsfestigkeit als das Material der Abstandssegmente 22 aufweisen, so daß es schneller, jedoch nicht so schnell verschleißt, daß die Verbundsegmente 18 vorzeitig freigelegt werden. Das Material der Zwischensegmente 24 muß eine entsprechende Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so daß es als Wärmesenke für die Verbundsegmente 18 wirkt, da während des Bohrens die Betriebstemperatur der Krone 262⁰C überschreiten kann. Weiter sollte das Material der Zwischensegmente 24 eine ausreichende Verformungsfähigkeit zur Absorption von Stößen und Schlägen während des Bohrens aufweisen.

Es wurde herausgefunden, daß Materialien auf Kupferbasis für die Zwischensegmente 24 außerordentlich geeignet sind. Beispielsweise kann einfache Bronze (85% Kupfer, 15% Zinn) verwendet werden. Ebenfalls können Materialien auf Nickeloder Aluminiumbasis verwendet werden, solange die «rforderliche Warmpreß- oder Sintertemperatur geringer als die Schmelztemperatur irgendeiner Phase der Materialien der

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Segmente 20 und der Abstandssegmente 22 ist und maximal nicht mehr als 1212⁰C zur Verhinderung von Gefügeänderungen der Diamanten trägt. Ein anderes geeignetes Material für die Zwischensegmente 24 ist ein Material, das normalerweise aus 50% bis 60% Bronze und dem Rest Eisen, mit der Ausnahme von 1% bis 5% Chromborid, besteht und als ein Verschleißmaterial wirkt. Zur Verwendung als Material für die Zwischensegmente 24 wird das Verhältnis von Chromborid bei maximal etwa 1% gehalten. Andere zweite Abriebsmaterialien können in dem Material der Zwischensegmente 24 verwendet werden, solange die Abriebsfestigkeit geringer als die des Materials der Abstandssegmente 22 ist, so daß der Verschleiß der Zwischensegmente 24 beim Bohren größer ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Material der Zwischensegmente 24 nicht die Schneidwirkung der Verbundsegmente 18 beeinträchtigt. Der schnellere Verschleiß der Zwischensegmente 24 trägt unter gewissen Bedingungen dazu bei, daß ein sehr kleiner Spalt zwischen den Segmenten 18 für den Durchgang der Bohrflüssigkeit und des Bohrmaterials ausgebildet wird.

Bei der Herstellung einer vollständigen Krone, wird eine übliche Form 40 (siehe Fig. 5) verwendet. Der Formhohlraum 40 ist mit einem üblichen Trennmittel überzogen, woraufhin dann die Verbundsegmente 18 im Formhohlraum 42 im gewünschten umfangmäßigen Abstand angeordnet werden. Die Maßhaitesegmente 21 (in Fig. 5 nicht gezeigt) werden darauffolgend angeordnet. Die Zwischensegmente 24 werden daraufhin in Form eines Pulvers in den Formhohlraum 42 zur Ausfüllung des Zwischenraums zwischen den Verbundsegmenten 18 und zur Abdeckung der Verbundsegmente 18 in der gewünschten Tiefe eingefüllt. Die Oberseite des Einsteckendes 4 wird dann in den Hohlraum der Form mit entsprechenden nicht gezeigten Dichtblöcken zur Abdichtung des Raums zwischen der Oberseite des Einsteckendes und der Kanten des Hohlraums der Form 42 eingesteckt, woraufhin das Ganze dann gesintert wird. Wenn das Material

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der Zwischensegmente 24 überwiegend aus Bronze besteht, kann das Sintern bei einer Temperatur zwischen 82O⁰C und 932°C durchgeführt werden, d.h. bei einer Temperatur,die ausreichend unterhalb der Temperatur,die zu einer Gefügeänderung der Diamanten führen würde, liegt. Normalerweise hat das Material der Zwischensegmente eine Sinter- oder Warmpreßtemperatur von mindestens 541⁰C.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform werden die gleichen Verbundsegmente 18 verwendet, jedoch sind das Einsteckende und die Krone des Bohreinsatzes als ein einziges, einstückiges Stahlbauteil 50 hergestellt. In die Schneidfläche 54 des Teils 50 werden, wie bei dem Rohling von Fig. 6, Aussparungen 52 geschnitten. Die Verbundsegmente 18 werden dann an ihren Stellen z.B. durch Anordnen eines dünnen Kupferblechs 56 über die Außenfläche des Segments 18 als Lötmaterial, an ihren Stellen verlötet. In diesem Fall ist der relativ hohe Schmelzpunkt des Stahlteils 50 bedeutungslos, da die Verbundsegmente einstückig an dem Element 50, ohne das ein. Aufschmelzen.des Element?50 erforderlich ist, befestigt werden. Für das Bauteil 50 wird normalerweise kohlenstoff armer Stahl verwendet.

Das Verbundsegment 18 kann genau radial, wie gezeigt,oder ein wenig seitlich nach vorne oder nach hinten von der radialen Ebene versetzt angeordnet sein. All diese Anordnungen sollen im allgemeinen als radial angesehen werden.

Die Maßhaltesegmente 21, die zur Einhaltung des Bohrlochmaßes dienen, bis die Verbundsegmente 18 völlig aufgebraucht sind, sind gewöhnlich nur an ihren äußeren Flächen stark mit Diamanten versetzt. Einige Maßhaltesegmente 21, die im Abstand am Umfang rund um die Krone angeordnet sind, sind jedoch völlig mit Diamanten versetzt, so daß ein völliger

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Verbrauch der Verbundsegmente 18 gewährleistet ist. Das Einbettungsmaterial für die Segmente 21 ist das gleiche, das für die Segmente 20 verwendet wird. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Maßhaltesegmente 21 und die Segmente 20 mit eingelagerten Diamanten einstückig ausgebildet, wobei zwischen den Maßhaltesegmenten 21 Material der Abstandssegmente 22 angeordnet ist (siehe Fig. 8) .

Es wird ein diamantenbestückter Bohreinsatz mit einer ringförmigen Krone mit inneren und äußeren Seitenflächen beschrieben. Die Krone besteht aus einer Anzahl sich radial erstreckender Verbundsegmente, die am Umfang mittels Zwischensegmenten beabstandet angeordnet sind, wobei alle Segmente einstückig miteinander verbunden sind. Jedes Verbundsegment besteht aus einer Anzahl Segmente mit eingelagerten Diamanten, die radial voneinander mittels dazwischen angeordneter, radialer Abstandssegmente getrennt sind. Die Segmente mit eingelagerten Diamanten haben eine größere Abriebsfestigkeit als die Abstandssegmente, so daß die Abstandssegmente schneller als die Segmente mit. eingelagerten Diamanten verschleissen. Die Abstandssegmente haben eine größere Abriebsfestigkeit als die Zwischensegmente, so daß' die Zwischensegmente mit einer größeren Geschwindigkeit als die Abstandssegmente verschleissen, jedoch nicht so schnell, daß ein vorzeitiges Freilegen der Verbundsegmente auftritt. Die Zwischensegmente haben eine gute Wärmleitfähigkeit, um die Wärme von den Verbundsegmenten abzuleiten, und eine zur Aufnahme von Bohrschlägen ausreichende Verformbarkeit.

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Claims (6)

PAT E N TAN Wl LT E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) . D1PL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DlPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (08?) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE) 31 392 Lamage Limited, North Bay, Ontario/Kanada Diamantenbestückter Bohreinsatz Patentansprüche

1. Diamantenbestückter Bohreinsatz mit einem ringförmigen, eine Endfläche aufweisenden Bohreinsatzgrundkörper, der eine mit der Endfläche einstückig verbundene Krone mit einer Schneidfläche und konzentrischen inneren und äußeren Seitenflächen umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere, sich radial zwischen der inneren und äußeren Seitenfläche (12,14) erstreckende, in Umfangsrichtung voneinander getrennte, längs in der Krone (6) von unten bis zur Schneidfläche (10) angeordnete Verbundsegmente (18) zum Verschleißen mit der Schneidfläche (10) während des Betriebs vorgesehen sind, daß in Umfangsrichtung einstückig mit den Verbundsegmenten (18) verbundene, in Umfangsrichtung zwischen den Verbundsegmenten (18) als Abstandselemente angeordnete Zwischensegmente (24) vorgesehen sind, die sich radial zwischen der inneren und äußeren Seitenfläche (12,14) erstrecken und längs in der Krone (6) von unten

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bis zur.Schneidfläche (10) zum Verschleiß mit der Schneidfläche (10) während des Betriebs angeordnet sind, daß jedes Verbundsegment (18) mehrere, radial durch Abstandssegmente (22) voneinander getrennte Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten aufweist, wobei ein Segment (20) mit eingelagerten Diamanten auf der inneren und äußeren Fläche (12,14) angeordnet ist und sich die Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten und die Abstandssegmente (22) bis zur Schneidfläche (10) erstrecken, daß die Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten eine größere Abriebsfestigkeit als die Abstandssegmente (22) aufweisen, so daß die Abstandssegmente (22) mit einer grösseren Geschwindigkeit als die Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten, jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit, als die Geschwindigkeit, die ein vorzeitiges Freilegen der Segmente (20) mit den eingelagerten Diamanten herbeiführen würde, verschleißen, daß die radial angeordneten Abstandssegmente (22) eine größere Abriebsfestigkeit als die Zwischensegmente (24) aufweisen, so daß die Zwischensegmente (24) mit einer größeren Geschwindigkeit als die Abstandssegmente (22), jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit, die ein vorzeitiges Freilegen der Verbundsegmente (18) herbeiführen würde, verschleißen, und daß die Zwischensegmente (24) eine beträchtliche Wärmeleitfähigkeit und Verformbarkeit aufweisen.

2. Diamantenbestückter Bohreinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischensegmente (24) eine Sintertemperatur zwischen 541° C und 1212° C aufweisen.

3. Diamantenbestückter Bohreinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten aus einem Einbettungsmaterial mit, in einer Konzentration von mindestens 75, darin eingelagerten Diamanten besteht, wobei das Einbettungsmaterial und das Material der Abstandssegmente (22) im wesentlichen die gleiche Sintertemperatur hat und das Einbettungsmaterial eine Rockwall-Härte

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von mindestens 100B hat.

4. Diamantenbestückter Bohreinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (20) mit eingelagerten Diamanten und die Abstandssegmente (22) in einem einzigen Schmelzprozeß zur Ausbildung der Verbundsegmente (18) miteinander verbunden werden.

5. Diamantenbestückter Bohreinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbettungsmaterial aus einer Stoffgruppe, bestehend im wesentlichen aus Wolfram, Wolfram-Kobalt-Legierungen und einem wesentlichen Teil Wolframkarbid, ausgewählt wird, daß die Abstandssegmente (22) aus dem im wesentlichen gleichen Material, wie das Einbettungsmaterial bestehen, und daß das Material der Zwischensegmente (24) einen wesentlichen Teil Kupfer aufweist.

6. Diamantenbestückter Bohreinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischensegmente

(24) Stahl ist, wobei die Krone (6) durch die Ausbildung radialer Aussparungen (52) im Material der Zwischensegmente (24) ausgebildet wird, daß die Verbundsegmente (18) in die Aussparungen (52) eingesetzt werden, und daß die Verbundsegmente

(18) darauf in den Aussparungen (52) '.hairtverlötet werden.

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