DE4012222A1

DE4012222A1 - Tiefbohrwerkzeug

Info

Publication number: DE4012222A1
Application number: DE4012222A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bihler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-14
Filing date: 1990-04-14
Publication date: 1991-10-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Tiefbohrwerkzeug, das auf Sohle gewechselt wird und das beim Rotarybohren und beim Bohren mit Meißeldirektantrieben eingesetzt wird.

Durch den Ein- und Ausbau des Gestänges steigt die Zeit für den Werkzeug wechsel mit zunehmender Teufe überproportional an. Rollen- und Diamant meißel sind deshalb auf eine möglichst lange Standzeit ausgelegt. Dem steht entgegen, daß bei langen Meißelstandzeiten oft ein unerwünschter Neigungsaufbau entsteht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Tiefbohrwerkzeug der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei dem die Zeit für den Werk zeugwechsel wesentlich verringert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Tiefbohr werkzeug aus Werkzeughalter, Schwenkmechanismus,schwenkbarem Rollen meißel, festem Rollenmeißel, Verriegelung, Schwerstange, und Fang vorrichtung besteht, daß das Tiefbohrwerkzeug in den Bohrstrang mit einem Drahtseil eingefahren wird und auf einen Dichtsitz auffährt, daß das freiwerdende Gewicht der Schwerstange den Schwenkmechanismus und die Verriegelung betätigt, daß der Schwenkmechanismus den schwenkbaren Rollen meißel ausschwenkt und die Verriegelung das Tiefbohrwerkzeug dreh- und verschiebungsfest mit dem Bohrstrang verriegelt, daß bei Werkzeugwechsel die Fangvorrichtung das zuvor ausgefahrene Drahtseil wieder mit dem Tiefbohrwerkzeug verbindet, daß mit der Aufwärtsbewegung des Tiefbohr werkzeuges der schwenkbare Rollenmeißel eingeschwenkt und die Verriegelung gelöst wird und daß in den Werkzeughalter ein beweglicher Rollenmeißel, ein fester Rollenmeißel oder ein Meißeldirektantrieb eingesetzt werden kann.

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
Der Ein- und Ausbau des Gestänges für den Werkzeugwechsel entfällt.
Rollen- und Diamantmeißel können ebenso wie Meißeldirektantriebe häufig gewartet und auf optimale Leistung ausgelegt werden.
Das Gestänge wird entlastet, weil die Bohrung abwechselnd mit Vor- und Nachbohrung niedergebracht wird.
Die Bohrung kann häufig mit Richtbohrgarnituren korrigiert werden.
Es können laufend Kerne entnommen werden.
Das Tiefbohrwerkzeug kann in Verbindung mit einem in die Bohrung eingebauten Rotaryantrieb - Patentanmeldung P 39 19 719.0 - einge setzt werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Tiefbohrwerkzeug,

Fig. 2 den schwenkbaren Rollenmeißel im Halbschnitt,

Fig. 3 den schwenkbaren Rollenmeißel im Querschnitt,

Fig. 4 den eingeschwenkten Schwenkmechanismus,

Fig. 5 den ausgeschwenkten Schwenkmechanismus.

Das in Fig. 1 dargestellte Tiefbohrwerkzeug 1 besteht aus Werkzeughalter 2, Schwenkmechanismus 3, schwenkbarem Rollenmeißel 4, festem Rollen meißel 5, Verriegelung 6, Schwerstange 7 und Fangvorrichtung 8. Das Tief bohrwerkzeug 1 wird in den Bohrstrang 9 mit Drahtseil 10 eingefahren und fährt auf Dichtsitz 11 auf. Durch das freiwerdende Gewicht der Schwer stange 7 wird der Schwenkmechanismus 3 und die Verriegelung 6 betätigt. Der Schwenkmechanismus 3 schwenkt den schwenkbaren Rollenmeißel 4 aus und die Verriegelung 6 verriegelt das Tiefbohrwerkzeug 1 dreh- und ver schiebungsfest mit Bohrstrang 9. Danach trennt die Fangvorrichtung 8 das Drahtseil 10 vom Tiefbohrwerkzeug 1. Das Drahtseil 10 wird ausgefahren.

Im Bereich der Verriegelung 6 ist im Bohrstrang 9 ein Stabilisator 12 angeordnet. Mit dem schwenkbaren Rollenmeißel 4 wird die Bohrung im Rotaryverfahren aufgebohrt. Bei Werkzeugwechsel verbindet die Fangvor richtung 8 das Drahtseil 10 wieder mit dem Tiefbohrwerkzeug 1. Das Tief bohrwerkzeug 1 wird ausgefahren. Mit der Aufwärtsbewegung wird der schwenk bare Rollenmeißel 4 eingeschwenkt und die Verriegelung 6 gelöst. In den Werkzeughalter 2 wird jetzt der feste Rollenmeißel 5 eingesetzt. Das Tief bohrwerkzeug 1 wird wie zuvor in den Bohrstrang 9 eingefahren und ver riegelt. Mit dem festen Rollenmeißel 5 wird die Bohrung im Rotaryverfahren vorgebohrt. Die Bohrung wird im weiteren Wechsel von schwenkbarem Rollen meißel 4 und festem Rollenmeißel 5 niedergebracht.

Zum Richt- Leistungs- und Kernbohren kann in den Werkzeughalter 2 auch ein Meißeldirektantrieb eingesetzt werden.

Fig. 2 und Fig. 3 stellen den schwenkbaren Rollenmeißel 4 dar. Im Körper 13 sind drei Schwenkarme 14 eingelassen und mit Bolzen 15 drehbar gelagert. Die Schwenkarme 14 tragen die Rollen 16. Die Querschnitte der Schwenk arme 14 sind im Bereich der Rollen 16 zur Stabilität U-förmig ausgebildet. Die zentrale, auf drei Seiten verzahnte Zahnstange 17 greift in die Zahn segmente 14′ der Schwenkarme 14 ein. Mit der Zahnstange 17 werden die Schwenkarme 14 geschwenkt. Die ausgeschwenkten Schwenkarme 14 schlagen an den Festanschlägen 18 an und werden mit den Schrägen 19 der Schub stangen 20 an die Festanschläge 18 gepreßt. Die Spülung 21 wird mit Dicht ring 22 am Dichtsitz 11 abgedichtet und strömt durch die Bolzen 15 und die Schwenkarme 14 zu den Rollen 16.

Die Rollen 16 können auch durch Diamantsegmente ersetzt werden.

Je nach Größe des schwenkbaren Rollenmeißels 4 werden zwei, drei oder mehr Schwenkarme 14 verwendet.

Fig. 4 stellt den eingeschwenkten Schwenkmechanismus 3 dar. Stellvertre tend für die übrigen Schwenkarme 14 ist nur ein Schwenkarm 14 dargestellt. In dieser Stellung wird der schwenkbare Rollenmeißel 4 in den Bohrstrang 9 eingefahren. Stößel 23, Schubstange 20 und Federbolzen 24 sind mit Steg 25 fest verbunden. Die schweren Tellerfedern 26 und die Druckfeder 27 sind vorgespannt.

Fig. 5 stellt den ausgeschwenkten Schwenkmechanismus 3 dar. Mit dem freiwerdenden Gewicht der Schwerstange 7 werden Stößel 23, Schubstange 20 und Federbolzen 24 in Pfeilrichtung 28 bewegt. Die Druckfeder 27 wird dabei gespannt und bewegt die Zahnstange 17 mit dem Schwenkarm 14 eben falls in Pfeilrichtung 28. Durch den geometrischen Abstand 29 greift die Schubstange 20 an dem vorbeigeschwenkten Schwenkarm 14 in dessen Bereich ein. Der Schwenkarm 14 schlägt wie bereits erwähnt am Festanschlag 18 an und wird anschließend von der Schubstange 20 an den Festanschlag 18 ge preßt. Die schweren Tellerfedern 26 bestimmen dabei den Anpreßdruck, während die Druckfeder 27 weiter gespannt wird, ohne die Zahnstange 17 zu bewegen. Die Bewegung in Pfeilrichtung 28 wird durch den Anschlag 30 begrenzt. Diese Begrenzung ist gleichzeitig die Position, bei der die Ver riegelung 6 das Tiefbohrwerkzeug 1 mit dem Bohrstrang 9 verriegelt.

Durch diese kraft- und formschlüssige Fixierung der ausgeschwenkten Schwenkarme 14 werden die Schnittkräfte der Rollen 16 in den Körper 13 und somit in das Tiefbohrwerkzeug 1 eingeleitet.

Claims

1. Tiefbohrwerkzeug, das auf Sohle gewechselt wird und das beim Rotarybohren und beim Bohren mit Meißeldirektantrieben eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbohrwerkzeug (1) aus Werkzeughalter (2), Schwenkmechanismus (3), schwenkbarem Rollenmeißel (4), festem Rollenmeißel (5), Verriegelung (6), Schwerstange (7) und Fangvorrichtung (8) besteht, daß das Tiefbohrwerkzeug (1) in den Bohr strang (9) mit einem Drahtseil (10) eingefahren wird und auf einen Dicht sitz (11) auffährt, daß das freiwerdende Gewicht der Schwerstange (7) den Schwenkmechanismus (3) und die Verriegelung (6) betätigt, daß der Schwenk mechanismus (3) den schwenkbaren Rollenmeißel (4) ausschwenkt und die Verriegelung (6) das Tiefbohrwerkzeug (1) dreh- und verschiebungsfest mit dem Bohrstrang (9) verriegelt, daß beim Werkzeugwechsel die Fang vorrichtung (8) das zuvor ausgefahrene Drahtseil (10) wieder mit dem Tief bohrwerkzeug (1) verbindet, daß mit der Aufwärtsbewegung des Tiefbohr werkzeuges (1) der schwenkbare Rollenmeißel (4) eingeschwenkt und die Verriegelung (6) gelöst wird und daß in den Werkzeughalter (2) ein schwenk barer Rollenmeißel (4), ein fester Rollenmeißel (5) oder ein Meißeldirekt antrieb eingesetzt werden kann.

2. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim schwenkbaren Rollenmeißel (4) zwei, drei oder mehr Schwenkarme (14) in den Körper (13) eingelassen und mit Bolzen (15) drehbar gelagert sind, daß die Schwenkarme (14) Rollen (16) oder Diamantsegmente tragen, daß die Schwenkarme (14) im Bereich der Rollen (16) U-förmig ausgebildet sind, daß die zentrale, auf zwei, drei oder mehr Seiten verzahnte Zahnstange (17) in die Zahnsegmente (14′) der Schwenkarme (14) eingreift, daß mit der Zahnstange (17) die Schwenkarme (14) geschwenkt werden, daß die aus geschwenkten Schwenkarme (14) an Festanschlägen (18) anschlagen, daß die Schwenkarme (14) mit den Schrägen (19) der Schubstangen (20) an die Fest anschläge (18) gepreßt werden und daß die Spülung (21) mit einem Dicht ring (22) am Dichtsitz (11) abgedichtet wird und durch die Bolzen (15) und Schwenkarme (14) zu den Rollen (16) oder Diamantsegmenten strömt.

3. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schwenkmechanismus (3) mit dem freiwerdenden Gewicht der Schwer stange (7) sich Stößel (23), Schubstange (20) und Federbolzen (24), die mit einem Steg (25) fest verbunden sind, in Pfeilrichtung (28) bewegen, daß dabei eine Druckfeder (27) gespannt wird, die die Zahnstange (17) und den Schwenkarm (14) in Pfeilrichtung (28) bewegt, daß durch den geometrischen Abstand (29) die Schubstange (20) an dem vorbeigeschwenkten Schwenkarm (14) in dessen Bereich eingreift, daß die schweren Tellerfedern (26) den Anpreß druck bestimmen, mit dem die Schubstange (20) den Schwenkarm (14) an den Festanschlag (18) preßt, daß gleichzeitig die Druckfeder (27) weiter ge spannt wird, ohne die Zahnstange (17) zu bewegen, daß die Bewegung in Pfeilrichtung (28) durch einen Anschlag (30) begrenzt wird und daß diese Begrenzung gleichzeitig die Position für die Betätigung der Verriegelung (6) ist.