DE3406442C2 - Bohrmeißel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrmeißel der Drag-Bauart gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein Bohrmeißel dieser Gattung ist aus US 43 50 215 bekannt.

Beim Arbeitseinsatz derartiger Bohrmeißel nutzen sich die Schneidelemente ab. Wenn die Schneidelemente aus einem einzigen oder gleichförmigen Material bestehen, tritt diese Abnutzung in einem Muster auf, das die ursprüngliche scharfe Kante durch eine verhältnismäßig breite, flache Oberfläche ersetzt, welche die Erdformation über im wesentlichen ihre gesamte Oberfläche berührt. Derartige Oberflächen sind äußerst unerwünscht, da sie die Reibungs­ kräfte erhöhen, die ihrerseits die erzeugte Wärme sowie die Drehmoment- und Leistungsanforderungen erhöhen.

Die meisten dieser Schneidelemente weisen dementsprechend einen Montagekörper aus einem Material auf und tragen eine Schicht aus erheblich härterem Material, welches die Schneidfläche bildet. Typischerweise enthält der Montageköper zementiertes Wolframcarbid, während die die Schneidfläche bildende Schicht polykristallinen Diamant oder anderes superhartes Material aufweist. Die Verwendung derartiger Schichten aus unterschiedlichen Materialien verleiht dem Schneidelement "selbstschärfende" Eigen­ schaften in dem Sinn, daß im Gebrauch das Element dem Stumpfwerden widersteht, indem eine Neigung zur Erneuerung seiner Schneidkante besteht. Das Wolframcarbidmaterial nutzt sich leichter ab, als das polykristalline Diamantmaterial. Dies bewirkt, daß eine kleine Stufe oder ein Spiel an der Verbindung der beiden Materialien entsteht, so daß die Erdformation weiterhin im wesentlichen nur von der Kante der Diamantschicht berührt und geschnitten wird, wobei das Wolframcarbidsubstrat nur geringen oder keinen hohen Druckkontakt mit der Erdformation hat. Da die Diamantschicht verhältnismäßig dünn ist, wird auf diese Weise die Kante scharf gehalten.

Es wurde gefunden, daß die Leistung derartiger Schneidelemente und des Meißels, in dem sie verwendet werden, durch geeignete Anordnung und Ausgestaltung der Schneidelemente, insbesondere ihrer Schneidflächen bezüglich des Körpers des Bohrkopfes und somit bezüglich der zu schneidenden Erdformation, verbessert werden kann. Die Schneidflächen sind typisch planar bzw. eben (obgleich auch auswärts konvexe Schneidflächen bekannt sind). Die Schneidelemente können auf dem Meißel derart angebracht sein, daß die ebenen Schneidflächen ein gewisses Maß an seitlichem und/oder hinterem Schneidwinkel haben. Jeder Bohrmeißel ist derart gestaltet, daß er die Erdformation in ein gewünschtes dreidimensionales "Profil" schneidet, welches allgemein parallel zur Gestalt des Arbeitsendes des Bohrmeißels ist. "Seitlicher Schneidwinkel" kann technisch definiert werden als das Komplement des Winkels zwischen 1) einer gegebenen Schneidfläche und 2) einem Vektor in Bewegungsrichtung der Schneidfläche im Gebrauch, wobei der Winkel in einer Ebene tangential zum Erdformationsprofil am nächst benachbarten Punkt gemessen wird. Aus praktischen Gründen weist eine Schneidfläche ein gewisses Maß an seitlichem Schneidwinkel auf, wenn sie nicht streng in radialer Richtung bezüglich der Endfläche des Meißels insgesamt ausgerichtet ist, sondern vielmehr radiale und tangentiale Richtungskomponenten hat. "Hinterer Schneid­ winkel" kann technisch definiert werden als der Winkel zwischen 1) der Schneidfläche und 2) der zum Erdformations­ profil am nächst liegenden Punkt Senkrechten, und zwar gemessen in einer Ebene, welche die Bewegungsrichtung des Schneidelements enthält, d. h. in einer Ebene, die senk­ recht zur Schneidfläche und zum angrenzenden Teil des Erd­ formationsprofils liegt (wobei ein seitlicher Schneidwinkel von 0° angenommen wird). Wenn die erwähnte Senkrechte in das Schneidelement hineinfällt, dann ist der hintere Schneidwinkel negativ; wenn die Senkrechte aus dem Schneid­ element herausfällt, ist der hintere Schneidwinkel positiv. In der Praxis kann der hintere Schneidwinkel als Verkippung bzw. Verkantung der Schneidfläche bezüglich des benachbarten Teils des Erdformationsprofils, d. h., des "örtlichen Profils", betrachtet werden, wobei der Schneid­ winkel negativ ist, wenn die Schneidkante die nacheilende Kante der gesamten benutzten Schneidfläche ist, und positiv, falls die Schneidkante die voreilende Kante ist.

Beträchtliche positive rückwärtige Schneidwinkel sind selten, falls überhaupt, verwendet worden. In der Fachsprache dieses Gebietes wird daher ein negativer, hinterer Schneidwinkel häufig als verhältnismäßig "groß" oder "klein" im Sinne seines absoluten Wertes bezeichnet. Beispielsweise würde ein hinterer Schneidwinkel von -20° als größer betrachtet werden, als ein Schneidwinkel von 0°, während ein hinterer Schneidwinkel von -30° als noch größer bezeichnet würde.

Die richtige Auswahl des hinteren Schneidwinkels, im folgenden kurz "Schneidwinkel" genannt, ist besonders wichtig bei der Anpassung eines Bohrmeißels und seiner Schneidelemente für die größte Bohrleistung in einer gegebenen Erdformationsart. In weichen Formationen können verhältnismäßig kleine Schneidkräfte angewandt werden, so daß die Probleme der Schneidelementbeschädigung auf ein Minimum gebracht werden. Es ist daher möglich und auch bevorzugt, einen verhältnismäßig kleinen, hinteren Schneid­ winkel, d. h. einen sehr geringfügigen, negativen Schneid­ winkel, einen Schneidwinkel von 0 oder sogar einen leicht positiven Schneidwinkel, zu verwenden, da derartige Winkel einen raschen Bohrvorgang ermöglichen und die spezifische Energie optimieren. In hartem Fels ist es jedoch erforderlich, einen verhältnismäßig großen Schneidwinkel, d. h. einen erheblich negativen Schneid­ winkel, zu verwenden, um eine übermäßige Abnutzung durch Abbrechen oder Absplittern der Schneidelemente aufgrund der höheren erforderlichen Schneidkräfte zu vermeiden.

Probleme ergeben sich beim Bohren durch geschichtete Formationen, in denen die unterschiedlichen Schichten sich in der Härte unterscheiden, sowie beim Bohren durch Formationen, die zwar im wesentlichen aus verhältnismäßig weichem Material bestehen, jedoch "Schwellen" aus hartem Fels enthalten. Bisher bestand einer der konservativsten Lösungsversuche dieses Problems darin, daß ein nennenswert negativer Schneidwinkel, beispielweise -20°, für den gesamten Bohrvorgang verwendet wurde. Dadurch wird sicher­ gestellt, daß beim Auftreffen auf harten Fels ohne Beschädigung der Schneidelemente gebohrt werden kann. Diese Lösung ist jedoch insbesondere dann nicht akzeptabel, wenn bekanntermaßen ein nennenswerter Anteil und insbesondere der oberste Abschnitt der zu bohrenden Formation weich ist, da der beträchtliche, negative, hintere Schneidwinkel die Bohrgeschwindigkeit in der weichen Formation unangemessen begrenzt.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit bei einer geschichteten Formation besteht darin, einen Bohrmeißel zu verwenden, dessen Schneidelemente zum Durchbohren der weichen Formation einen kleinen oder Null betragenden Schneidwinkel aufweisen, und dann die Meißel zu wechseln und durch die harte Formation mit einem Meißel zu bohren, dessen Schneid­ elemente größere hintere Schneidwinkel, beispielweise -20° oder mehr, haben. Diese Lösung ist jedoch wegen des Zeitbedarfs und der Kosten einer speziellen Rückholung und Wiedereinbringung des Bohrstranges zum Zwecke der Auswechslung der Meißel unbefriedigend.

Wenn man annimmt, daß die Formation gleichförmig weich ist, besteht ein etwas gewagtes Vorgehen darin, den verhältnismäßig kleinen Schneidwinkel zu verwenden, um die Durchdringungsgeschwindigkeit auf ein Maximum zu bringen. Wenn man dabei jedoch auf eine harte Schwelle trifft, kann sich ein Totalausfall ergeben. Beispielsweise erhöht eine starke Absplitterung nur eines einzigen Schneidelements die Belastung der benachbarten Schneidelemente und verkürzt ihre Lebensdauer, so daß sich eine vorzeitige, "ringartige" Abnutzung ergibt, d. h. ein Zustand, in dem der Meißel praktisch unwirksam ist.

Ein weiteres allgemeines Problem ist das Zerbrechen des Montagekörpers einwärts der Schneidfläche aufgrund hoher Betriebskräfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Bohrmeißel der Drag-Bauart bereitzustellen, der verbesserte, selbstschärfende Schneidelemente umfaßt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale.

Bei einem erfindungsgemäßen Meißel bilden die Schneid­ flächen der Schneidelemente Oberflächen mit hinteren Schneidwinkeln, die mit zunehmendem Abstand von dem Erdformationsprofil negativer werden. Der Ausdruck "negativer" soll nicht bedeuten, daß der dem Profil nächstgelegene Schneidwinkel negativ ist. Einer der Vorteile der Erfindung besteht gerade darin, daß die Verwendung von leicht positiven Winkeln oder Winkeln gleich Null erleichtert wird. Der Ausdruck soll also einfach bedeuten, daß die Werte der Winkel mit zunehmendem Abstand von dem Profil sich in negativer Richtung verändern, wobei sie mit einem positiven Wert, einem Wert gleich Null oder negativen Werten beginnen können.

Diese Wirkung kann wenigstens auf zwei grundlegenden Wegen erreicht werden. Im ersten Fall sind wenigstens zwei Gruppen von Schneidelementen vorgesehen, wobei die Schneidflächen der einen Gruppe näher an der Arbeitsendfläche des Meißelkörpers angeordnet sind, als die Schneidflächen der anderen Gruppe. Die Schneidwinkel der Schneidflächen der einen oder innersten Gruppe sind negativer als die Schneidwinkel der Schneidflächen der anderen oder äußeren Gruppe. Beim Beginn des Betriebs des Meißels steht nur die äußere Gruppe von Schneidelementen mit dem weniger negativen Schneidwinkel mit der Formation in Berührung und schneidet diese. Der Meißel kann also rasch durch die weiche Formation fortschreiten, die typischerweise zu oberst liegt. Wenn eine harte Schwelle getroffen wird oder wenn der Meißel das Ende einer weichen Schicht erreicht und in eine harte Schicht eintritt, wird die äußere Gruppe von Schneidelementen rasch absplittern oder abbrechen, so daß die innere Gruppe mit den negativeren Schneidwinkeln nunmehr der Erdformation ausgesetzt wird und zu bohren beginnt. Diese andere Gruppe von Schneidelementen mit ihren verhältnismäßig großen Schneidwinkeln kann den harten Fels ohne übermäßige Abnutzung oder Beschädigung durchbohren. Wenn man danach wieder auf eine weiche Formation trifft, kann die zweite Gruppe von Schneidelementen immer noch in akzeptabler Weise das Bohren fortsetzen, wenngleich auch mit geringerer Geschwindigkeit als die erste Gruppe.

Der zweite Weg zur Erzielung der vorstehend erwähnten, variierenden Schneidwinkel besteht darin, die Schneidfläche jedes einzelnen Schneidelements derart zu formen, daß sie eine Anzahl von unterschiedlichen, hinteren Schneidwinkeln von ihrer äußersten zu ihrer innersten Kante hin bildet. Die Schneidfläche kann beispielsweise eine gekrümmte, konkave Oberfläche sein oder eine Folge von ebenen Oberflächen, die eine derartige Kurve annähern. In diesem Fall werden im wesentlichen alle Vorteile des vorher beschriebenen, ersten Weges erreicht und es wird zusätzlich leichter eine größere Anzahl potentieller, hinterer Schneidwinkel erzielt. Das System ist selbsteinstellend in dem Sinn, daß beim Auftreffen auf harten Fels die Schneidelemente rasch nur bis zu dem Punkt abgenutzt werden, an dem sie einen ausreichend negativen Schneidwinkel zeigen, um die in Frage stehende Formation leistungsfähig zu durchschneiden. An diesem Punkt endet das Absplittern oder die rasche Abnutzung und die Schneidelemente setzen dazu Spuren der Formation im wesentlichen genauso fort, als wären ihre Schneidwinkel bereits von Anfang an auf die spezielle Art des aufgefundenen Gesteins zugeschnitten.

Die Verwendung solcher konkaver Schneidflächen an den einzelnen Schneidelementen hat eine Reihe von weiteren Vor­ teilen, die noch durch komplementäre Konstruktionsmerkmale im Meißelkörper gefördert werden können. Beispielsweise kann die Gestalt der Schneidflächen die Strömungseigen­ schaften an der Arbeitsendfläche des Meißels verbessern und kann überdies eine "Spanbrecher"-Wirkung haben. Der Meißel­ körper selbst kann so gestaltet werden, daß er bei der Ver­ besserung der Strömungseigenschaften mithilft und überdies eine maximale Abstützung für das Schneidelement in der Nähe von dessen Schneidfläche und entgegengesetzt dazu bietet.

Ein weiterer Vorteil, insbesondere bei denjenigen Ausführungen der Erfindung, welche konkave Schneidflächen auf den einzelnen Schneidelementen aufweisen, besteht darin, daß bei übermäßiger Abnutzung der extrem negative Schneidwinkel, der an Formation anliegt, wirksam die Meißeleindringung rechtzeitig stoppt, so daß der Total­ ausfall durch massive Zerstörung des Meißels verhindert wird.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die vorliegende Erfindung die Lebensdauer eines Meißels drastisch verlängern kann. Wenn eine verlängerte Lebensdauer (oder verbesserte Verläßlichkeit) nicht erforderlich sind, können die Herstellungskosten dadurch vermindert werden, daß auf einem Meißel weniger Schneidelemente vorgesehen werden, um die gleiche Lebensdauer wie ein herkömmlicher Meißel zu erzielen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Bezeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohrkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine Einzelansicht in größerem Maßstab, die einen Schnitt durch eine der Rippen des Meißelkörpers zeigt, wobei eines der Schneidelemente in Seitenansicht dargestellt ist;

Fig. 4 eine Einzelschnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht in einer davon unterschiedlichen Ebene;

Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, welche die Einstellung auf einen ge­ ringeren Schneidwinkel beim Auftreffen auf harten Fels zeigt;

Fig. 7 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die eine zweite Ausführungsform eines Schneidelements darstellt;

Fig. 8 eine Ansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 7;

Fig. 9 eine vordere Seitenansicht der dritten Ausführungsform eines Schneidelements;

Fig. 10 eine Seitenansicht des Schneidelements der Fig. 9;

Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Bohr­ kopfes gemäß einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine Einzelansicht eines der ersten Gruppe von Schneidelementen der Aus­ führungsform der Fig. 11, und zwar entlang der Linie 12-12 gesehen;

Fig. 13 eine Einzelansicht eines der zweiten Gruppe von Schneidelementen der Aus­ führungsform der Fig. 11 entlang der Linie 13-13 gesehen;

Fig. 14 eine Einzelansicht einer weiteren Aus­ führungsform, wobei das Schneidelement in seitlicher Ansicht und der benach­ barte Teil des Meißelkörpers im Schnitt in der Mittelebene des Schneidelements dargestellt sind; und

Fig. 15 eine Vorderansicht entlang der Linie 15-15 der Fig. 14.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Bohrmeißel bzw. Bohrkopf derjenigen Art, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Der Begriff "Bohrmeißel" bzw. "Bohrkopf" wird in dieser Be­ schreibung umfassend verstanden, also sowohl für Vollbohrungsmeißel als auch für Kernbohrmeißel. Der Meißelkörper 10, der aus einer mit einer Binderle­ gierung durchsetzten Wolframcarbid-Matrix geformt ist, weist an einem Ende zur Verbindung mit dem Bohrstrang einen Gewindezapfen 12 und am entgegenge­ setzten Ende eine Arbeitsstirnfläche 14 auf. Der Begriff "Arbeitsstirnfläche" umfaßt in dieser Be­ schreibung nicht nur das tatsächliche Ende oder die axiale Stirnfläche der Fig. 2 auf, sondern auch die angrenzenden Bereiche, die sich entlang der unteren Seiten des Meißels nach oben erstrecken, d. h. den gesamten unteren Abschnitt des Meißels, der die nachstehend beschriebenen wirksamen Schneidelemente trägt. Die wirksame Endfläche 14 des Meißels ist im einzelnen von einer Anzahl von Erhebungen in Gestalt von Rippen oder Klingen 16 durchsetzt, die vom unteren Mittelbereich des Meißels ausstrahlen und sich über die Unterseite und die unteren Seiten­ flächen hinauf des Meißels erstrecken. Die Rippen 16 tragen Schneidelemente 18, die im einzelnen nach­ stehend beschrieben werden. Gerade über den oberen Enden der Rippen 16 weist der Meißel 10 einen leeren oder Stabilisierungsabschnitt mit Stabilisierungs­ rippen oder Schlägern 20 auf, von denen jede kontinuierlich mit jeweils einer der die Schneid­ elemente tragenden Rippen 16 verläuft. Die Rippen 20 berühren die Wände des Bohrloches, das durch die wirksame Stirnfläche 14 gebohrt wurde, um den Meißel zu zentrieren und zu stabilisieren und die Kontrolle seiner Vibration zu unterstützen.

Zwischen dem durch die Rippen 20 gebildeten Stabili­ satorabschnitt und dem Zapfen 12 ist ein Schaft 22 mit Flächen 24 zum Ansatz eines Schraubenschlüssels vorgesehen, damit der Bohrmeißel am Bohrgestänge angebracht und wieder abgenommen werden kann. Wie in der Fig. 2 gezeigt, weist die Unterseite des Meißelkörpers 10 eine Anzahl von Durchlauföffnungen oder Düsen 26 in der Nähe seiner Mittellinie auf, wobei diese Düsen 26 mit den rückgesetzten Flächen zwischen den Rippen 16 in Verbindung stehen, welche im Gebrauch als Fluid-Strömungsräume dienen.

Wie in der Fig. 3 in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, ist der Meißelkörper 10 zur Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend der Fig. 2 bestimmt. Jede der Rippen 16 weist also eine voreilende Kantenfläche 16a und eine nacheilenden Kantenfläche 16b auf, wie am besten in der Fig. 3 zu sehen ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, besteht jedes der Schneidelemente 18 aus einem Montagekörper 28 in Gestalt eines Zapfens aus zementiertem Wolframcarbid, sowie einer Schicht 30 aus polykristallinem Diamant oder anderem superhar­ tem Material, das auf der voreilenden Fläche des Zapfens 28 getragen ist und die Schneidfläche 30a des Schneidelements bildet. Der hier verwendete Begriff "superhart" bezieht sich auf Materialien, die beträchtlich härter sind als Siliziumcarbid mit einer Knoop-Härte von 2470, d. h., Materialien mit einer Knoop-Härte größer oder gleich 2500. Jedes Schneidelement 18 ist mit seinem Montagekörper 28 in einer entsprechenden Ausnehmung 29 in einer der Rippen 16 angebracht, so daß ihre Schneidflächen über die voreilenden Kantenflächen 16a freiliegen. Der unmittelbar in der Vertiefung 29 eingeschlossene Teil des Montagekörpers 28 wird in dieser Beschrei­ bung als "Zapfenabschnitt" bezeichnet.

Die unter dem Teil des Körpers 28 liegende Schicht 30 und die durch die Schicht 30 gebildete Schneid­ fläche sind jeweils einwärtskonkav in einer Ebene ausgebildet, in welcher ihr Schneidkantenwinkel bzw. Schneidwinkel) gemessen wird, beispielsweise in der Ebene der Fig. 3. Wie erwähnt, liegt die Schneid­ fläche 30a durch die voreilende Kantenfläche 16a der jeweiligen Rippe 16 frei, in welcher das Schneid­ element angebracht ist, so daß die Schneidfläche 30a tatsächlich die voreilende Fläche des Schneidele­ ments 18 ist. Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, ist die gekrümmte Schneidfläche 30a eine Fläche, welche eine Anzahl von unterschiedlichen Schneidkantenwinkeln aufweist, welche mit zunehmendem Abstand von dem Profil der Erdformation 32 negativer werden; d. h., daß die Winkel von der äußersten zur innersten Kante der Schneidfläche 30a negativer werden. (Die "Ent­ fernung" ist dabei von dem engsten bzw. nächsten Punkt auf dem Profil gemessen.) Beispielsweise bildet die ursprünglich äußerste Kante der Fläche 30a die anfängliche Schneidkante im Gebrauch. Es ist ersichtlich, daß eine Tangente t₁ an der Oberfläche 30a an ihrem Berührungspunkt mit der Erdformation 32 im wesentlichen mit einer Senkrechten zu dieser Fläche im gleichen Punkt zusammenfällt. Der Schneid­ kantenwinkel an der ursprünglich äußersten Kante der Schneidkante der Fläche 30a beträgt somit 0°.

Die Fig. 6 zeigt das gleiche Schneidelement 18 und die ihm zugeordnete Rippe 16 nach beträchtlicher Abnutzung. Der zwischen dem Körper 28 und der Schicht 30 durch den Selbstschärfungs-Effekt ge­ formte Stufe ist übertrieben dargestellt. Es ist zu sehen, daß nach einer derartigen Abnutzung die Tangente t₂ zur Schneidfläche 30a an ihrem Berüh­ rungspunkt mit der Erdformation 32 einen Winkel α zur Senkrechten n zum Profil der Erdformation am Berührungspunkt bildet. Es ist ebenfalls erkennbar, daß eine Projektion der Normalen n in das Schneid­ element 18 hineinfallen würde. Es wird daher nunmehr ein beträchtlicher Schneidwinkel an die Erdformation angesetzt und da die Normale n in das Schneidelement hineinfällt, ist dieser Winkel negativ. Speziell beträgt der Schneidwinkel α etwa -10°, wie gezeigt.

Bei der Anwendung werden häufig verhältnismäßig weiche Formationen zuerst gebohrt, während auf härterem Fels in tieferen Schichten und/oder kleinen "Schwellen" getroffen wird. Beim Beginn des Bohrens zeigt sich das Schneidelement 18 der Erdformation 32 in der in der Fig. 3 gezeigten Gestaltung. Der wirksame Abschnitt der Fläche 30 weist also einen Schneidkantenwinkel von ungefähr 0° auf. Mit einem derartigen Schneidwinkel kann der Meißel verhältnis­ mäßig rasch durch die oberste weiche Formation bohren, ohne daß eine nennenswerte oder übermäßige Abnutzung der Schneidelemente auftritt. Wenn auf härteren Fels getroffen wird, werden das Schneid­ element einschließlich der superharten Schicht 30 und des Körpers 28 äußerst rasch abgenutzt, bis der Schneidwinkel an der Erdformation für die gerade gebohrte Gesteinsart passend ist. Die Vorrichtung wird beispielsweise rasch abgetragen, bis sie die in der Fig. 6 gezeigte Gestalt angenommen hat; zu diesem Zeitpunkt sinkt die Abnützungsgeschwindigkeit auf ein annehmbares Maß für die spezielle Gesteins­ art ab. Das Schneidelement mit seinen veränderbaren Schneidwinkeln ist also in negativer Richtung selbst justierend.

Wenn eine Gestaltung erreicht ist, wie sie in der Fig. 6 gezeigt ist, also mit einem verhältnismäßig großen negativen Schneidwinkel, der für die lokale Formation geeignet ist, werden das Schneidelement 18 und die anderen Schneidelemente des Meißels, die in ähnlicher Weise abgenutzt worden sind, den neuen harten Fels ohne weitere übermäßige Abnutzung oder Beschädigung weiter durchbohren. Wenn danach wieder auf eine weiche Formation getroffen wird, können die Schneidelemente 18, obgleich sie beispielsweise auf die Gestalt der Fig. 6 abgenutzt worden sind, immer noch den Bohrvorgang fortsetzen. Obgleich sie dabei nicht mehr mit so hoher Geschwindigkeit bohren können, wie es durch die ursprüngliche Gestalt der Fig. 3 ermöglicht wurde, werden sie gleichwohl zumindest den obersten Teil der Formation mit höchstmöglicher Geschwindigkeit durchbohrt haben und können immer noch tiefere Teile mit geringerer, doch immer noch annehmbarer Geschwindigkeit weiter bohren.

Ein mit den Schneidelementen 18 ausgerüsteter Bohrmeißel zeigt also ein Optimum an Bohrgeschwin­ digkeit und Lebensdauer bzw. Standzeit. Die Gesamt­ zeit für das Bohren eines vorgegebenen Bohrlochs wird also viel kleiner sein, als wären die Schneid­ elemente mit einem beträchtlich negativen Schneid­ winkel von Anfang an verwendet worden. Gleichzeitig ergeben sich keine unmäßigen Kosten aufgrund eines speziellen Durchgangs zur Auswechslung von Bohr­ köpfen beim Auftreffen auf unterschiedliche Arten von Formationen. In gleicher Weise ergibt sich keine Gefahr eines Totalausfalls, wie es bei durchgehender Verwendung von Schneidelementen mit negativem oder positivem oder einem Schneidwinkel gleich 0 sein könnte. Es ist insbesondere anzumerken, daß beim Auftreten von übermäßiger Abnutzung die Fläche 30a des dargestellten Schneidelements und die Flächen der anderen ähnlichen Schneidelemente auf dem Meißel derart große negative Schneidwinkel an der Formation zeigen, daß das Eindringen des Meißels rechtzeitig wirksam angehalten wird, so daß durch massive Beschädigung die totale Zerstörung der Werkzeuge vermieden wird.

Die Krümmung der Schneidfläche 30a führt aber auch zu weiteren Vorteilen, insbesondere zusammen mit zugeordneten Konstruktionsmerkmalen des gesamten Schneidelements 18 und der Rippe 16, an der es angebracht ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist zwar die Schneidfläche 30a in den Ebenen gekrümmt, in denen der Schneidkantenwinkel gemessen werden kann, jedoch nicht gekrümmt, sondern gerade, in senkrechten Ebenen, wie derjenigen der Fig. 4. Im einzelnen begrenzt die Fläche 30a einen Abschnitt eines Zylinders. Dies ermöglicht es, daß die voreilende Kantenfläche 16a der Rippe 16 allgemein parallel zur Schneidfläche 30a so wie zu zusätz­ lichen Schneidflächen anderer Schneidelemente ge­ formt werden kann, die in der gleichen Rippe montiert sind. Diese "Mischung" der Krümmungen der voreilenden Kante der Rippe und der hierdurch freigelegten verschiedenen Schneidflächen verbessert die Strömungseigenschaften des Bohrschlammes über den Meißel hinweg.

Der Montagekörper 28 in Gestalt eines stiftähnlichen Zapfens weist eine Mittellinie C (Fig. 3) auf, welche allgemein die Längsrichtung des Schneidele­ mentes bildet. Die Schicht 30 und die hierdurch gebildete Schneidfläche 30a sind seitlich versetzt oder exzentrisch bezüglich des äußersten Endes des Körpers 28, auf dem sie getragen sind. Die Fläche 30a wird jedoch, wie gezeigt, durch die Mittellinie C geschnitten. Dieses Merkmal ermöglicht zusammen mit der parallelen Krümmung der Fläche 30a und der voreilenden Kantenfläche 16a der jeweiligen Rippe eine maximale Abstützung des Schneidelementes inner­ halb der Rippe 16. Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, ist der allgemein der Schneidfläche 30a entgegenge­ setzte Teil des Körpers 28 tatsächlich völlig in dem Material der Rippe 16 eingebettet und von diesem abgestützt. Wie in der Fig. 5 gezeigt ist, sind die seitlichen Abschnitte des äußersten Endes des Zapfens 28, die der Schneidfläche 30a allgemein benachbart sind, in gleicher Weise im wesentlichen von dem Material der Rippe 16 umhüllt und von diesem abgestützt. Diese beträchtliche Abstützung hilft bei der Verhinderung einer Beschädigung oder eines Verlustes des Schneidelements im Gebrauch. Durch Vergleich der Fig. 3 und 5 ist ersichtlich, daß fast die Gesamtheit des Körpers 28 in der Rippe 16 eingebettet und von dieser abgestützt ist, während gleichzeitig die gesamte Schneidfläche 30a für den möglichen Kontakt mit der Erdformation freiliegt.

Ein weiterer Vorteil der gekrümmten Gestaltung der Schneidfläche 30a besteht darin, daß sie einen "Spanbrecher"-Effekt aufweist. Kurz erläutert, wenn ein Span der Erdformation vor der Schneidfläche 30a gerade aufgebaut wird, neigt die Krümmung dieser Fläche dazu, den sich bildenden Span auf die Schneidfläche hinauf und über diese hinweg zu lenken, so daß er abbricht und wegfällt, und keinesfalls an der voreilenden Seite der Schneid­ fläche angestaut bzw. angesammelt wird.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Form des Schneidelements gezeigt, welche auf einem Meißel­ körper verwendet werden kann, der dem der Fig. 1 und 2 ähnlich bzw. gleich ist. Wie die Schneidelemente 18 der ersten Ausführungsform umfaßt das Schneid­ element 34 der Fig. 7 und 8 einen stiftähnlichen Körper 36 aus gesintertem Wolframcarbid, der den Montagekörper des Schneidelements bildet, sowie eine Schicht 38 aus superhartem Material, wie poly­ kristallinem Diamant, die auf dem äußersten Ende des Körpers 36 getragen ist und die Schneidfläche 38a bildet. In gleicher Weise ist die Schneidfläche 38a gekrümmt, so daß sie eine Vielzahl von Schneid­ kantenwinkeln bildet, welche im Gebrauch mit zu­ nehmendem Abstand von dem Erdformationsprofil nega­ tiver werden. Anders als bei der Schicht 30 der ersten Ausführungsform, ist jedoch die Schicht 38 der Ausführung der Fig. 7 und 8 symmetrisch an dem Ende des Körpers 36 angeordnet. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Schicht 38 und die Schneidfläche 38a, welche sie bildet, in querlaufenden Ebenen gekrümmt sind. Sie bilden speziell einen Teil einer Kugelfläche. Die Fig. 7 zeigt die Art und Weise, in welcher der Montagewin­ kel des Körpers 36 in einer Rippe 16′ des Meißelkör­ pers abgewandelt ist (verglichen mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform), um die symmetrische Anordnung der Schicht 38 auf dem Körper 36 aufzu­ nehmen und eine maximale Rippenabstützung für den Körper 36 zu liefern, während dennoch eine volle Freilegung der Schneidfläche 38a gewährleistet ist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Form des Schneidelements 40 gemäß der Erfindung. Das Element 40 umfaßt einen Montagekörper in Gestalt eines Zapfens 42 aus gesintertem Wolframcarbid. Der Körper 42 trägt eine Schicht 46 aus superhartem Material nicht unmittelbar, sondern mittels eines zwischen­ liegenden Trägerpolsters 44, das ebenfalls aus gesintertem Wolframcarbid besteht. Die Schicht 46 aus superhartem Material und die von ihr gebildete Schneidfläche sind wie bei den vorstehenden Ausfüh­ rungsformen einwärtskonkav ausbebildet. Anstelle einer einzelnen durchgehenden Kurve weist die Schneidfläche jedoch eine Folge von aneinandergren­ zenden ebenen Flächen 46a, 46b und 46c auf, von denen jede im Winkel zur nächsten angrenzenden Ebene oder zu den mehreren angrenzenden Ebenen angeordnet ist, wobei jede der Flächen einen unterschiedlichen, aufeinanderfolgend negativeren Schneidkantenwinkel bildet. Bei der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 ist somit eine konkave Schneidfläche vorgesehen, welche die gekrümmte Schneidfläche der ersten Ausführungsform annähert, die jedoch nur drei Schneidwinkel anstelle einer unendlichen Anzahl von Schneidwinkeln aufweist.

In den Fig. 11 bis 13 ist ein Schema gezeigt, mit dem bestimmte Prinzipien der Erfindung unter Verwen­ dung von herkömmlichen Schneidelementen mit ebenen Schneidflächen angewendet werden können. Die Fig. 11 zeigt schematisch einen Meißelkörper 50, dessen Profil allgemein dem Profil 64 der Erdformation 66 in herkömmlicher Weise im Gebrauch parallel ist. Der Meißelkörper 50 trägt eine erste Gruppe von Schneid­ elementen 54 und eine zweite Gruppe von Schneidele­ menten 52. Die Schneidelemente der beiden Gruppen sind abwechselnd auf dem Meißelkörper angeordnet. Wie am besten in der Fig. 13 gezeigt, umfassen die Schneidelemente 54 jeweils einen Montagekörper 60 und eine Schicht 62 aus superhartem Material, welches eine ebene Schneidfläche bildet. Wie in der Fig. 12 gezeigt ist, umfaßt gleichermaßen jedes Schneidelement 52 einen Montagekörper 56 und eine Schicht 58 aus superhartem Material, welches eine ebene Schneidfläche bildet. Die Schneidelemente der beiden Gruppen unterscheiden sich jedoch in zwei grundlegenden Aspekten. Die Schneidflächen der Elemente 54 der ersten Gruppe sind näher an der arbeitenden Endfläche des Meißelkörpers angeordnet als die Schneidflächen der zweiten Gruppe von Schneidelementen 52. Wie durch Vergleich der Fig. 12 und 13 erkennbar ist, unterscheiden sich die beiden Gruppen auch dadurch, daß die Schneidflächen der ersten oder innersten Gruppe mit beträchtlichen negativen Schneidwinkeln angeordnet sind, während die Schneidflächen der ersten Gruppe von Schneidele­ menten 52 mit einem Schneidwinkel von 0° angeordnet sind. Obgleich also die einzelnen Schneidflächen eben sind, bilden die Schneidflächen der verschiede­ nen Schneidelemente auf dem Meißelkörper zusammen Flächen mit Schneidwinkeln, die mit zunehmendem Abstand von dem Profil 64 der Erdformation 66 negativer werden.

Im Betrieb wird also der Meißel der Fig. 11, wie in der Zeichnung gezeigt, in weicher Formation zu bohren beginnen, wobei nur die äußersten Schneidele­ mente 52 im Kontakt mit der Erdformation stehen und diese durchbohren. Diese äußersten Schneidelemente haben Schneidwinkel gleich 0, wie sie für das rasche Durchbohren der obersten weichen Formation geeignet sind. Wenn auf harten Fels getroffen wird, werden die Elemente 52 rasch abgenutzt, bis die Elemente 54 in Kontakt mit der Erdformation treten können und diese zu durchbohren beginnen. Wegen ihres erheb­ lichen negativen Schneidwinkels können die Elemente 54 den harten Fels ohne übermäßige Abnutzung oder Beschädigung durchbohren.

Die Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführung der Schneidelemente und ihre Beziehung zu einem Meißelkörper, wobei Vektoren und Konstruktionslinien dargestellt sind, die bei der Beschreibung eines weiteren Gesichtspunkts der Erfindung nützlich sind. Insbesondere ist ein Teil eines Meißelkörpers 100 gezeigt, dessen arbeitende Endfläche eine Erhebung oder Rippe 102 aufweist, in welcher eine Tasche oder Ausnehmung 104 geformt ist. Die Mündung der Ausneh­ mung 109 öffnet sich durch die voreilende Kante 106 der Rippe 102 hindurch. Es sollte angemerkt werden, daß der Meißelkörper 100 in anderer Hinsicht mehr oder weniger dem Meißelkörper der Fig. 1 und 2 ähnlich sein könnte und insbesondere, daß die Rippe 102 eine erhebliche radiale Richtungskomponente aufweist. Es sind ferner weitere derartiger Rippen auf der Endfläche des Meißelkörpers vorgesehen, wenigstens einige dieser Rippen haben eine Anzahl von Ausnehmungen, wie 104.

Die Fig. 14 und 15 zeigen ein Schneidelement mit einem Montagekörper 108 aus gesintertem Wolfram­ carbid, einem Träger 110 aus ebenfalls gesintertem Wolframcarbid und mit einer dünnen Schicht 112 aus polykristallinem Diamantmaterial, welche eine ebene Schneidformation oder Schneidfläche 112a bildet, die ihrerseits in einer Schneidkante 112b endet. Der Montagekörper 108 weist einen innersten, allgemein zylindrischen Zapfenabschnitt 108a auf, der in der Tasche 104 eingeschlossen und darin befestigt ist. Der Zapfenabschnitt 108a kann in der Tasche 104 durch Preßsitz gehaltert sein und zwar insbesondere dann, wenn der Meißelkörper 100 aus Stahl besteht. Alternativ hierzu, und zwar insbesondere wenn ein Körper aus einer Wolframcarbidmatrix verwendet wird, kann der Zapfenabschnitt 108a in die Tasche 104 hart eingelötet sein, wobei man zum Zwecke der Beschrei­ bung hier annimmt, daß der Zapfenabschnitt des Montagekörpers an den Wänden der Tasche dennoch anliegt, obgleich dazwischen eine dünne Schicht aus Lötmaterial vorliegen kann.

Der Montagekörper 108 umfaßt ferner einen äußersten Abschnitt 108b, der im Winkel bezüglich des Zapfen­ abschnittes 108a angeordnet ist. Der Träger 110 ist an der äußersten Endfläche des Abschnittes 108b befestigt und die Schneidschicht 112 ist ihrerseits an der äußeren Oberfläche des Trägers 110 befestigt.

Wenn die Schneidkante 112b der Schneidfläche 112a im Gebrauch im Eingriff mit der Erdformation 114 steht und diese schneidet, definiert die Wanderung oder Bewegung des Meißels durch seine Rotation die Vorwärtsrichtung. Die Bewegungsrichtung für alle Punkte auf der Schneidfläche ist dann parallel oder nahezu parallel, und zwar in Abhängigkeit von der Gestalt der Schneidfläche, doch wird zum Zwecke der präzisen Definition in dieser Beschreibung auf die Bewegungsrichtung des mittleren Punktes X der Schneidkante 112b Bezug genommen. Der Punkt X liegt in der Mittelebene P, die auch durch die Mittellinie L des Zapfenabschnittes 108a hindurchgeht und das Schneidelement in zwei identische symmetrische Hälften unterteilt. Die Bewegungsrichtung des Punktes X ist durch den Vektor V angegeben.

Während die Schneidkante 112b die Erdformation 114 berührt und schneidet, werden auf das Schneidelement in zwei Hauptrichtungen hohe Kräfte ausgeübt. Aufgrund des Gewichtes des Bohrstrangs, das auf den Meißel und seine Schneidelemente drückt, wird eine Kraft F₁ allgemein aufwärts normal zur Erdformation ausgeübt. Aufgrund der Vorwärtsbewegung der Schneid­ kante 112b und ihrer Schabwirkung an der Erdforma­ tion 114 wird überdies eine Kraft F₂ in Rückwärts­ richtung ausgeübt. Die Resultierende dieser beiden Kräfte ist durch den Vektor F_R angegeben, der nach oben (d. h. einwärts bezüglich des Meißels) und nach hinten geneigt ist.

Gemäß der Erfindung sind die Mittellinie L des Zapfenabschnitts 108a und seiner dazu passenden Tasche 104 in gleicher Weise nach hinten geneigt bezüglich der Richtung der Wanderung und Bewegung V, und zwar von dem äußeren zum inneren Ende des Zapfenabschnitts hin in einem ersten Winkel β. (Falls nicht anders angemerkt, ist in dieser Beschreibung der Winkel zwischen zwei Linien als der kleinere der beiden komplementären Winkel angenom­ men, die durch den Schnitt dieser Linien gebildet werden.)

Wegen dieser Neigung im Winkel β werden die Biege- und Scherwirkungen der Kraft F_R vermindert, während ihre Kompressionswirkung vergrößert wird. Obgleich die genaue Neigung des Vektors F_R sich während des Gebrauchs des Meißels verändern kann, wird sie aus den vorstehend genannten Gründen stets nach hinten und aufwärts geneigt sein. Wenn daher die Neigung der Linie L bezüglich des Vektors V ebenfalls nach hinten und einwärts verläuft, wird das Schneidele­ ment stets mehr einer Kompression als einer Scherung ausgesetzt sein, und zwar im Vergleich zu Anord­ nungen des Standes der Technik, bei denen die Zapfenabschnitte der Montagekörper im allgemeinen senkrecht zum Profil der Erdformation angeordnet sind.

Überdies ist die Schneidfläche 112a bezüglich der Mittellinie L des Zapfenabschnittes 108a in einem zweiten Winkel geneigt, der vorzugsweise von dem Winkeln abweicht, die in herkömmlichen Schneidele­ menten verwendet werden. Da die Schneidfläche 112a wie dargestellt eben ist, ist der genannte zweite Winkel für alle Punkte auf der Schneidfläche bei der bestimmten dargestellten Ausführungsform konstant. Zum Zwecke der speziellen und genauen Definition zur Berücksichtigung von Abweichungen mit denen die Schneidfläche wie vorstehend beschrieben gekrümmt sein kann, wird jedoch auf einen zweiten Winkel γ zwischen der Mittellinie L und einer Tangente T an der Schneidfläche 112b im Punkt X und in der zentralen Ebene P Bezug genommen.

Durch geeignete Wahl und Kombination des ersten und des zweiten Winkels β und γ ist es möglich, das Schneidelement so stark wie möglich unter Kompres­ sion zu setzen, wobei vernünftige Abschätzungen für die Richtung der mittleren resultierenden Kraft F_R angesetzt werden, während gleichzeitig wünschens­ werte Schneidwinkel der Schneidfläche 112a vorge­ sehen werden.

Zur Erreichung der beiden vorstehend genannten Ziele, d. h., die Schneidelemente im Gebrauch ange­ näherter unter Kompression zu setzen und gleichzei­ tig einen gewünschten Schneidwinkel vorzusehen, sollte der Winkel β vorzugsweise im Bereich von 80° bis 30° einschließlich, vorzugsweise im Bereich von 65° bis 50° einschließlich, gehalten werden. Der zweite Winkel γ sollte vorzugsweise im Bereich von 18° bis 75° einschließlich, vorzugsweise im Bereich von 25° bis 60° einschließlich, gehalten werden. Übliche Schneidkantenwinkel für ebene Schneidflächen sind -20°, -10° und 0°. Wenn der Schneidkantenwinkel ungefähr -20° betragen soll, soll der zweite Winkel γ im Bereich von 38° bis 75° einschließlich, vorzugsweise im Bereich von 45° bis 60° einschließ­ lich, liegen. Wenn der Schneidwinkel etwa um die -10° betragen soll, sollte γ im Bereich von 28° bis 65° einschließlich und vorzugsweise von 35° bis 50° einschließlich sein. Wenn der Schneidwinkel etwa 0° sein soll, sollte γ im Bereich von 18° bis 55° einschließlich und vorzugsweise im Bereich von 25° bis 40° einschließlich liegen.

Wenn die Schneidfläche gekrümmt oder anderweitig konkav ist, wie vorstehend beschrieben, verändert sich der Schneidwinkel mit dem Abstand von dem Erdformationsprofil. Für die vorstehenden Parameter des Winkels γ ist es bei derartigen konkaven Schneidflächen zweckmäßig, sich auf den Schneidwin­ kel an der existierenden Schneidkante zu beziehen. Während sich die Schneidelemente im Gebrauch ab­ nützen, verändert sich die Lage der Schneidkante und damit auch der Schneidwinkel der Schneidkante. Während des normalen Betriebs wird jedoch das Bohren beendet, wenn eine derartige Abnützung nach innen maximal bis zur Hälfte der Schneidfläche fortge­ schritten ist. Durch geeignete Wahl des Winkels γ für die ursprüngliche Schneidkante bei dem neuen Schneidelement, ist es möglich, den Winkel γ in­ nerhalb des erwünschten Bereichs von 18° bis 75° einschließlich aufrechtzuerhalten und sogar in dem noch bevorzugteren Bereich von 25° bis 60° ein­ schließlich, und zwar wenigstens über einen größeren Teil der erwarteten Lebensdauer des Schneidelements hinweg.

Beim Vergleich der Fig. 14 und 15 ist erkennbar, daß die bevorzugten Werte für die Winkel β und γ ver­ wendet wurden, wobei dennoch eine erhebliche rück­ wärtige und seitliche Abstützung für das Schneidele­ ment erhalten bleibt. Insbesondere ist erkennbar, daß erhebliches Meißelkörpermaterial innerhalb der Rippe oder der Erhebung 102 die Schneidfläche 112a über einen größeren Teil der Abmessung dieser Schneidfläche stützt oder hinter dieser liegt. Wie aus der Fig. 3 erkennbar ist, kann durch Beseitigung des abgewinkelten Teils 108b des Montagekörpers, wobei die Ausnehmung 29 sich teilweise durch die äußere Oberfläche der Rippe 16 sowie durch ihre voreilende Endfläche 16a öffnen läßt, ein weiter Bereich von Winkeln β und γ vorgesehen werden, wobei sogar ein größeres Maß an Umhüllung des äußeren Endes des Montagekörpers 28 durch das Material des Meißelkörpers geschaffen wird.

Die vor stehende Beschreibung erläutert nur einige wenige Ausführungsbeispiele der Erfindung. Für den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen denkbar. Beispielsweise können zusätzlich zu den zylindri­ schen und sphärischen Schneidflächen gemäß den ersten beiden Ausführungsformen andere konkave Kurven, wie toroidale oder elliptische Kurven oder variable Kurven ohne standardisierte geometrische Form vorgesehen sein. Der Fig. 11 ähnliche Gestal­ tungen können auch andere Anordnungen von großen und kleinen Schneidwinkeln der Schneidelemente an dem Meißelkörper aufweisen. Anstelle beide Arten von Schneidelementen in jeder Reihe anzuordnen, können auch abwechselnde Reihen mit großen und kleinen Schneidwinkeln an den Schneidelementen vorgesehen sein. Der geeignete Abstand der verschiedenen Reihen von dem Profil könnte dadurch erzielt werden, daß Rippen oder Schaufeln an dem Meißelkörper wie in den Fig. 1 und 2 geformt werden, wobei jedoch die alternativ aufeinander folgenden Rippen unterschied­ liche Dicken aufweisen.

Auch die Materialien können abgewandelt werden, doch ist es in jedem Fall bevorzugt, daß das Material der Montagekörper erheblich härter ist als das des Meißelkörpers, und daß das Material der Schneid­ flächen sogar noch härter ist, insbesondere "Super­ hart", wie vorstehend definiert.

Claims (21)

1. Bohrmeißel der Drag-Bauart, bestehend aus einem Meißelkörper mit einer Arbeitsstirnfläche (14); und einer Mehrzahl von sich selbst schärfenden Schneidele­ menten (18), die in dem Meißelkörper (10) angeordnet sind und sich durch die Arbeitsstirnfläche hindurch erstrecken, wobei die Schneidelemente Schneidflächen zum Eindringen in eine Erdformation und zum Ein­ schneiden eines gewünschten dreidimensionalen Profils in die Erdformation aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidflächen (30a) Flächen bilden, die Schneidwinkel aufweisen, die mit zunehmendem Abstand von dem genannten Profil negativer werden.

2. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schneidelemente (18) einen Montagekörper (28) mit einer voreilenden Fläche umfaßt, und daß eine verhältnismäßig dünne Schicht (30) aus superhartem Material auf der voreilenden Fläche des Montagekörpers vorhanden ist und die Schneidfläche (30a) bildet.

3. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekörper (28) aus einem Material bestehen, das beträchtlich härter als das des Meißel­ körpers, jedoch nicht so hart wie die Schicht aus superhartem Material ist.

4. Bohrmeißel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das superharte Material (30) polykristallinen Diamant enthält.

5. Bohrmeißel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekörper (28) aus zementiertem Wolfram­ carbid bestehen.

6. Bohrmeißel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidflächen (30a) eine Vielzahl von Schneidwinkeln aufweist, die mit zunehmendem Abstand von dem Profil negativer werden.

7. Bohrmeißel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidflächen (46a, 46b, 46c) eine Folge von aneinander grenzenden, ebenen Flächen aufweist, von denen jede jeweils einen dieser Schneidwinkel hat.

8. Bohrmeißel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidflächen (30a) eine konkave Kurve in der Meßebene der Schneidwinkel bildet.

9. Bohrmeißel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das superharte Material polykristallinen Diamant enthält.

10. Bohrmeißel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Arbeitsendfläche eine Vielzahl von Erhebungen (16) bildet, von denen jede eine voreilende Kantenfläche (16a) aufweist, und daß die Montagekörper (28) der Schneidelemente (18) in den Erhebungen (16) eingebettet sind, um die Schneidelemente (18) derart anzubringen, daß die Schneidflächen (30a) entlang der voreilenden Kantenflächen (16a) freigelegt sind.

11. Bohrmeißel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt jedes der Montagekörper (28), welcher der Schneidfläche (30a) entgegengesetzt ist, sowie seitliche Abschnitte des Montagekörpers (28) angrenzend an die Schneidfläche (30a), im wesentlichen durch jeweils eine der Erhebungen (16) eingebettet und durch diese abgestützt sind.

12. Bohrmeißel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilenden Kantenflächen (16a) der Erhebungen (16) derart gekrümmt sind, daß sie allgemein parallel zu den Kurven der Schneidflächen (30a) liegen.

13. Bohrmeißel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen Rippen (16) sind, von denen jede derart angeordnet ist, daß sie eine im wesentlichen radiale Richtungskomponente bezüglich der Endfläche aufweist, und daß wenigstens entlang einiger dieser Rippen eine Vielzahl der Schneidelemente (18) derart angebracht ist.

14. Bohrmeißel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Montagekörper ein Zapfen (28) mit einer die entsprechende Schneidfläche (30a) schneidenden Mittel­ linie ist.

15. Bohrmeißel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidflächen (30a) einen Zylinder­ abschnitt begrenzt.

16. Bohrmeißel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidflächen (30a) einen Zylinder­ abschnitt bildet.

17. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Gruppen (52, 54) der Schneidele­ mente vorgesehen sind, wobei die Schneidflächen der einen Gruppe (54) näher an der Arbeitsendfläche als die Schneidflächen der anderen Gruppe (52) angeordnet sind, und daß die Schneidwinkel der Schneidflächen der einen Gruppe (54) kleiner als die Schneidwinkel der Schneidflächen der anderen Gruppe (52) sind.

18. Bohrmeißel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das superharte Material polykristallinen Diamant enthält.

19. Bohrmeißel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidflächen im allgemeinen eben sind.

20. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilende Fläche (30a) eine äußere Kante des Montagekörpers (28) bildet, und daß die Schicht (30) aus superhartem Material im allgemeinen ununterbrochen und von im allgemeinen gleichförmiger Dicke an der äußeren Kante des Montagekörpers ist.

21. Bohrmeißel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilende Fläche jedes der Montagekörper (28) in bezug auf die entsprechende Schneidfläche (30a) nach innen konkav und parallel verläuft, und daß die Schicht (30) aus superhartem Material ununterbrochen und von gleichförmiger Dicke auf einem größeren Teil der voreilenden Fläche ist.