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Schneidrollen-Drehbohrer mit in mehreren taschenartigen Höhlungen
angeordneten, gezahnten Schneidrollen Bei Rollendrehbohrern wurden früher die Schneidrollen
gewöhnlich aus einem Stück geformt. Solche Schneidrollen waren wohl beim Arbeiten
in Felsgestein wirksam, aber sie waren zum Bohren von Kalk, Kreide, Kohlenschiefer,
Schieferplatten und ähnlichen zähen Mineralien weniger geeignet, weil diese nicht
bröckeln, sondern eine scharfe Kante erfordern, welche in die Masse eindringt und
sie buchstäblich aus ihrem ursprünglichen Zustand ausmeißelt und herausreißt.
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Erdschichten der obigen Art ergeben gewöhnlich eine weiche teigige
Masse, wenn sie sich mit dem Spülwasser mischt und sich am Ende des Bohrkopfes zusammenballt.
Hierdurch bleibt häufig der Bohrer in dem Bohrloch stecken, so daß er nicht herausgezogen
werden kann und das Bohrloch verloren ist. Es kommt auch häufig vor, daß die teigige
Masse die Schneidrollen festhält, so daß sie sich nicht drehen können. Sie nutzen
sich infolgedessen auf der Flachseite ab und sind nicht imstande, das Gestein zu
durchbohren.
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Die Erfindung betrifft nun einen Drehbohrer, mit dem es möglich ist,
sowohl in weichem als auch in hartem Gestein, z. B. in Fels, zu arbeiten. Die Schneidrollen
werden gemäß der Erfindung so angeordnet, daß sie sich untereinander selbsttätig
reinigen und das Spülwasser abwechselnd einander zutreiben.
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Es sind an dem Bohrkopf auch Begrenzungsmittel für das Eindringen
der Schneidrollen in Form glatter Rollen von kleinerem Durchmesser als die Schneidrollen
vorgesehen, die zugleich die letzteren um einen Teil des Gewichtes der Bohrvorrichtung
entlasten. An Stelle der üblichen Schneidrollen aus einem Stück treten nach der
Erfindung Bohrsätze oder -einheiten aus Messerrollen, die mit kleineren Zwischenscheiben
von glattem Umfang versehen sind, um den Durchlauf des Spülwassers zu gestatten,
damit die Messerrollen gereinigt werden können und ihr Festfressen verhindert wird.
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Auf der Zeichnung zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch eine
Ausführungsform des Rollendrehbohrers.
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Abb. a zeigt eine Unteransicht einer anderen Ausführungsform des Bohrers.
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Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch ein Schneidrollenpaar nach Abb.
z.
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Der Bohrkopf i ist mit einem Durchgangskana1 a für die Spülflüssigkeit,
welche zur Reinigung der Schneidrollen während .des
Bohrens und
zum Herausspülen der Späne aus dem Bohrloch dient, versehen.
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In Abb. i sind die Schneidrollen 33, 34 abgestumpft kegelförmig mit
am Umfang befindlichen Zähnen. In der Schneidrollenhöhlung io sind zwei kegelförmig
abgestumpfte Schneidrollen 40, 41 angeordnet und durch eine ringförmige Rolle 42
mit ringförmiger Öffnung in der Mitte voneinander getrennt. Diese Rolle ist ebenfalls
drehbar und hat eine ungezahnte, glatte Oberfläche am Umfang. Sie ist kleiner als
die mit ihr gemeinsam gelagerten Schneidrollen 4o und 41. In der Höhlung io ist
die Rolle 32 gleichfalls nicht mit Zähnen versehen, sie ist aber abgestumpft kegelförmig,
so daß eine scharfe, kreisförmige Kante 43 gebildet wird.
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Die Rollen 3,2 und 42, welche jede zwischen oder am Ende der verschiedenen
Schneidrollen angeordnet sein können, lassen infolge ihrer Form und ihrer gegenüber
den Schneidrollen kleinen Abmessung Kanäle für das Spülwasser frei, das aus dem
Kana12 austritt, um die Schneidrollen von den anhaftenden Massen zu reinigen. Die
messerartige Form der Rolle 32 hat den Zweck, das untere Ende des Bohrloches auszuschneiden
oder auszuhöhlen. Die Zwischenrollen 42 begrenzen auch die Tiefe des Eindringens
der Schneidrollen unter der Belastung durch die Schwere des Bohrgestänges. Sie drehen
sich auch auf dem Grunde des Bohrloches und tragen den überwiegenden Teil der Last
des Bohrers. Als Zwischenstücke verkleinern die glatten Rollen 32, 42 die Reibung
des Bohrers durch Verkleinerung der Berührungsflächen zwischen jeder Schneidrolle
und dem Lager. Dadurch ist ein verhältnismäßig langer Hebelarm geschaffen, an welchem
die Schneidrolle bei der Drehung der Schneidrolle auf dem Boden des Bohrloches angreift.
Diese Zwischenrollen vermindern auch die Berührungsfläche der Schneidrollen mit
dem Boden des Bohrloches und ermöglichen die Durchbohrung des Gesteins durch die
Schneidrollen unter Belastung, ohne daß die Schneidrollen festgehalten werden und
gleiten, wie es der Fall ist, wenn das Schneidwerkzeug aus einem Stück besteht.
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Die beschriebene und dargestellte Schneidvorrichtung kann je nach
dem zu bearbeitenden Gestein so angeordnet sein, daß das Ganze nicht eine solche
geometrische Form hat, daß ein glattes Abrollen erzielt wird. In dem Falle wird
ihre Wirksamkeit noch durch die ausmeißelnde und reißende Tätigkeit erhöht, welche
sich aus der Verbindung der Drehbewegung mit einem leichten Gleiten oder einer Verdrehung
der in Berührung mit dem Bohrloch stehenden Kanten gegenüber dem letzteren ergibt.-Eine
andere Ausführungsform der Erfindung ist in Abb.2 und 3 dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform sind zwei Schneidrollen nebeneinander im Bohrkopf angeordnet, wie
bei Bohrköpfen mit drei oder mehr Schneidrollen.
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In Abb. 2 und 3 ist der Kopf i mit einer mittleren taschenartigen
Höhlung 3 versehen, worin sich eine Anzahl gezahnter Schneidrollen 8 befinden, wie
auch in Abb. i veranschaulicht. Diese kreisförmigen Schneidrollen 8 können nach
Belieben bei jeder Ausführungsform der Erfindung gebraucht werden. In Abb. 2, welche
eine Ansicht des Bohrkopfes i mit den darin befindlichen Schneidrollen von unten
zeigt, sind auf jeder Seite ein Paar sich erweiternde taschenartige Höhlungen 50,
50' für die Hauptschneidrollen vorgesehen. Da die Höhlungen 50, 50' und auch die
Lager- und Schneidrollen, welche sich darin befinden, gleich sind mit -der Ausnahme,
daß sie versetzt sind, so soll hier nur die Höhlung 5o und die mit ihr verbundenen
Teile beschrieben werden.
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Die taschenartige Höhlung 5o enthält ein Paar abgestumpfte, kegelförmige,
mehrteilige Schneidrollen.
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Zu jeder Schneidrollenanordnung, die in den Höhlungen 5o, 5o1 angeordnet
ist, gehört eine Schneidrolle 51 im wesentlichen von abgestumpfter Kegelform mit
einem gezahnten Umfang und eine zweite, abgestumpft kegelförmige Rolle 52, welche
kleiner ist als die erstere und einen glatten, ungezahnten Umfang hat. Die Rollen
52 dienen als Zwischenstücke für die gezahnten Schneidrollen 51 und halten sie in
der richtigen Lage zueinander und zu den Teilen der Rollenlager. Jedes Schneidrollenpaar,
das sich aus einer Rolle 52 und einer gezahnten Schneidrolle 51 zusammensetzt, soll
die Stelle einer gewöhnlichen, aus einem Stück bestehenden, abgestumpften, kegelförmigen
Schneidrolle einnehmen. Die mit glatten Oberflächen versehenen Rollen 52 sind kleiner
als der entsprechende Teil des Kegels, in welchem die äußeren Kanten der Zähne der
gezahnten Rollen 51 liegen.
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Die Lagerbolzen 23 für die nebeneinanderliegenden, mehrteiligen Schneidrollen
sind in der Höhlung 50 schräg zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet,
so daß ihre Achsen sich in der Verlängerung schneiden. Auf diese Weise sind die
Umfänge oder die wirkenden Flächen der nebeneinanderliegenden, mehrteiligen Schneidrollen
in eine solche Lage zueinander gebracht daß sie sich selbst reinigen. Mit anderen
Worten, die gezahnten Schneidrollen 51 sind mit Bezug auf die glatten Rollen so
gestaltet und angeordnet, daß sie einander fast berühren; nur ein zum ungestörten
Arbeiten erforderlicher Spielraum
53 ist zwischen den Rollen 51
noch offen, wie aus Abb.3 ersichtlich. Während der Tätigkeit dringen die gezahnten
Teile der mehrteiligen Schneidrollen nur bis auf eine begrenzte Tiefe ein, während
die glatten Rollen die Belastung aufnehmen, und da die gezahnterl Teile dünn sind,
nehmen sie nicht so viel Material auf, um an der Drehung gehindert zu werden. Die
so entlasteten Schneidrollen können sich frei auf ihren Achsen drehen.
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Die Wirkung der Rollen 32 und 42 der Ausführungsform nach Abb. i und
die der Rollen 52 der anderen Ausführungsform nach Abb. 2 und 3 haben vollständig
dasselbe Ziel und denselben Zweck, nämlich sie dienen dazu, jederzeit einen Teil
der Belastung des Bohrers aufzunehmen, um dadurch die gezahnten Schneidrollen von
der Reibung zwischen den Schneidrollen und ihren Lagern zu befreien, die bei aus
einem Stück hergestellten Schneidrollen die Drehung verhindert und bewirkt, daß
sie flach abgenutzt und zerstört werden und dann nicht mehr in das Gestein eindringen.