DE520616C

DE520616C - Roller drill with rollers driven by the drill shaft

Info

Publication number: DE520616C
Application number: DEP60386D
Authority: DE
Original assignee: ALFRED FRANCIS POWELL
Current assignee: ALFRED FRANCIS POWELL
Priority date: 1928-06-06
Filing date: 1929-05-26
Publication date: 1931-03-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollenbohrer für Tiefbohrungen mit einem den Bohrerschaft drehbar umgebenden Bohrkopf, an welchem die unmittelbar von dem Bohrerschaft angetriebenen Rollen drehbar gelagert sind. Rollenbohrer dieser Art sind bereits in den verschiedenen Konstruktionen bekannt geworden, und zwar gibt es Bohrer, bei denen die an im wesentlichen senkrechten Wellen sitzenden Rollen durch ein besonderes Vorgelege zwangsläufig von dem Bohrerschaft angetrieben werden, und auch solche, bei denen die Rollen lediglich dadurch gedreht werden, daß sie auf dem Boden des Bohrloches sich abwälzen. Alle bekannten Konstruktionen haben, abgesehen von ihrer oft recht umständlichen Konstruktion, den Nachteil, daß die Drehzapfen, an welchen die Rollen sitzen, dem oft recht hohen axialen Druck des Bohrkopfes und des Bohrgestänges ausgesetzt sind. Es ist zwar der Versuch gemacht worden, in dem Bohrkopf Entlastungsrollen anzuordnen, die mit dem Umfang der Bohrrollen in Wälzeingriff stehen, jedoch wird durch diese An-Ordnung die Reibung im Bohrer selbst vergrößert, und nach geringer Abnutzung der Bohrrollen ist diese Maßnahme gegenstandslos. The invention relates to a roller drill for deep drilling with one of the Drill shank rotatably surrounding the drill head, on which the directly from the drill shank driven rollers are rotatably mounted. Roller drills of this type are already in became known to the various constructions, and there are drills for which the rollers seated on essentially vertical shafts by a special back-up gear are inevitably driven by the drill shaft, and also those in which the rollers are only rotated by being on the bottom of the borehole roll off. All known constructions have, apart from their often very cumbersome Construction, the disadvantage that the pivot on which the rollers sit, the often quite high axial pressure of the drill head and the drill string are exposed. An attempt has been made in To arrange the boring head relief rollers, which are in rolling engagement with the circumference of the boring rollers stand, but this arrangement increases the friction in the drill itself, and after minor wear of the drill rolls, this measure is irrelevant.

Um diese Nachteile zu beseitigen, sind gemaß der Erfindung an sich bekannte, konische Bohrrollen, die derart drehbar an dem Bohrkopf gelagert sind, daß ihre Mäntel an dem Boden des Bohrloches abrollen, an ihrem breiten Ende mit einer nach der entgegengesetzten Richtung konisch verlaufenden Fortsetzung versehen, die den Achsdruck des Bohrerschaftes aufnehmen und eine Verzahnung haben, welche mit an der waagerechten Stirnfläche des Bohrerschaftes sitzenden Ansätzen oder Zähnen kämmt. Hierdurch werden die Drehzapfen der Bohrrollen von jeglichen axialen Drücken entlastet, und wird auch die Konstruktion wesentlich vereinfacht, denn die Ansätze an der Stirnfläche des Bohrerschaftes setzen nicht nur die Bohrrollen zwangsläufig in Drehung, sondern sie übertragen auch den Achsdruck des Bohrerschaftes unmittelbar auf die Bohrrollen.In order to overcome these disadvantages, according to the invention, conical ones are known per se Drill rolls which are rotatably mounted on the drill head that their jackets on the Unroll the bottom of the borehole, at its broad end with one after the other Direction conical continuation provided, which absorb the axial pressure of the drill shank and a toothing which have approaches sitting on the horizontal face of the drill shaft or comb your teeth. As a result, the pivot pins of the drilling rollers are relieved of any axial pressures, and is the construction is also significantly simplified, because the approaches to the end face of the drill shank not only set the drill rollers inevitably rotating, they also transmit the axial pressure of the drill shaft directly on the drill rolls.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar. The drawings represent an exemplary embodiment.

Abb. ι ist ein Aufriß und teilweiser Schnitt des Werkzeuges.Fig. Ι is an elevation and partial section of the tool.

Abb. 2 ist eine Seitenansicht im rechten Winkel zur Abb. 1 betrachtet, undFig. 2 is a side view taken at right angles to Fig. 1, and

Abb. 3 ist ein Schnitt nach 3-3 der Abb. 1.Fig. 3 is a section along 3-3 of Fig. 1.

Das Bohrwerkzeug umfaßt eine Anzahl von Drehmessern 2, an einem Kopf 3 in passender Weise unterstützt, und dieser Kopf 3 ist seinerseits lose drehbar auf dem Schaft 4 des Werkzeuges, welcher jedoch durch nicht dar-The drilling tool comprises a number of rotary knives 2, on a head 3 in mating Way supported, and this head 3 is in turn loosely rotatable on the shaft 4 of the Tool, which, however, is not

gestellte Mechanismen zwangsläufig in Drehung versetzt wird. Dieser Schaft hat am oberen Ende einen Ansatz mit verjüngtem Gewinde, wie bei 5 gezeigt, und durch diesen Ansatz erfolgt die Verbindung mit den in ber kannter Weise in das Bohrloch eingesenkten Gestängerobren. Der Antriebsteil 4 hat in der Darstellung auch eine Mittelöffnung 6 zur Aufnahme von Spülwasser, das zwischen denset mechanisms is inevitably set in rotation. This shaft has on upper end a tapered thread approach as shown at 5, and through this Approach, the connection is made with the sunk into the borehole in a known manner Gestangerobren. The drive part 4 also has a central opening 6 in the illustration Absorption of rinse water between the

to einander gegenüberstehenden Sätzen von Bohrmessern eintritt.to opposing sets of boring knives occurs.

Der Antriebsteil 4 hat am unteren Ende bei 7 eine Erweiterung, über welche hin der Kopf 3 geschoben wird, wenn die Teile zusammengestellt werden. An diesem Antriebsteil befinden sich ferner die Mitnehmerstifte 8, die einheitlich mit der Erweiterung 7 ausgebildet sein können und nach unten herausragen. Diese Mitnehmerstifte dienen zurThe drive part 4 has at the lower end at 7 an extension through which the Head 3 is pushed when the parts are put together. The drive pins 8 are also located on this drive part, which can be formed integrally with the extension 7 and protrude downwards. These driving pins are used to

ao Übermittlung der Drehung des Teiles 4 an die Sätze von Bohrmessern. In der nach unten gerichteten Endfläche der Erweiterung 7 befindet sich auch eine Aussparung 9, die den notwendigen Spielraum für die Dre-ao transmission of the rotation of part 4 to the sets of boring knives. In the after downwardly directed end face of the extension 7 is also a recess 9, who have the necessary leeway for the

a5 hung der größten Kränze der drehenden Bohrmesser gewährt. Um die Übermittlung der Drehung des Teiles 4 an den Verzahnungsteil der Bohrmesser 2 zu erleichtern, sind diese Mitnehmerstifte bei 10 abgeschrägt oder mit gebrochenen Kanten versehen.a5 hung the largest wreaths of the rotating ones Drill knife granted. In order to facilitate the transmission of the rotation of the part 4 to the toothed part of the drill knife 2, these driving pins are beveled at 10 or have broken edges.

Die als Kegelrollen ausgebildeten Bohrmesser haben die äußeren Kegelflächen 11, in welche je nach Art des zu behandelnden Gesteins mehr oder weniger scharfe Zähne, Rippen oder andere Vorsprünge eingeschliffen sein können, und diese kegelförmigen, drehenden Bohrmesser 2 sind mit Bezug auf das ganze Werkzeug so verlegt, daß sich die Achsen der Kegel in der Achse des ganzen Bohrwerkzeuges in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Bei der Anordnung von zwei Bohrmessern, wie in Abb. 1 gezeigt, liegen die Achsen derselben in einem Winkel von 45° zur waagerechten Ebene, jedoch ist die An-Ordnung nicht auf zwei solcher drehenden Bohrmesser beschränkt. Die Bodenfläche der Kegel hat bei 12 einen verhältnismäßig tiefen Sockel oder eine Bohrung zur Aufnahme von Stiften 13 und Buchsen 14, durch welche die Drehung der Bohrmesser um ihre eigene Achse herbeigeführt wird. Zur Verstärkung dieser drehenden Bohrmesser laufen die Kegelflächen nicht unter einem Winkel von 45° unmittelbar in die Bodenflächen der Kegel über, sondern dieser Übergang wird durch eine Schulter 15 von ebenfalls kegelförmiger Gestalt vermittelt. Diese Schulter bildet dann einen ganz kurzen Kegelstumpf von ungefähr demselben Winkel wie der Kegel des drehenden Bohrmessers, verjüngt sich jedoch nach der entgegengesetzten Richtung.The drill knives designed as tapered rollers have the outer tapered surfaces 11, in which, depending on the type of rock to be treated, more or less sharp teeth, ribs or other projections can be ground, and these conical, rotating Drill knives 2 are relocated with respect to the whole tool that the Axes of the cones in the axis of the whole drilling tool at a common point cut. In the arrangement of two drill knives, as shown in Fig. 1, lie the axes of the same at an angle of 45 ° to the horizontal plane, but the on-order not limited to two such rotating boring knives. The floor area of the Cone has at 12 a relatively deep base or a hole for receiving Pins 13 and sockets 14 through which the Rotation of the boring knife around its own axis is brought about. The conical surfaces run to reinforce these rotating drill knives not directly into the bottom surfaces of the cones at an angle of 45 ° over, but this transition is also tapered by a shoulder 15 Conveyed shape. This shoulder then forms a very short truncated cone of approximately same angle as the cone of the rotating drill knife, but tapers off the opposite direction.

Auf der der Spitze des Kegels abgewendeten Grundfläche dieser Bohrmesser sind auf beliebige Weise Zähne 16 eingeschnitten, die so ausgebildet sind', daß sie mit den Stiften 8 in Verzahnung treten können. Die Zähne 16 sind andererseits so ausgebildet, daß in Geforauchslage die Zahnkränze 16 Widerlagerflächen für die Bohranesser am der Uhterfläche des Kopfes 3 bilden, wobei sich jedoch der treibende Teil 4 des .Werkzeuges durch die Stifte 8 in den Lücken zwischen diesen Zähnen abstützt. Wie in Abb. 1 gezeigt, ist die Verjüngung der drehenden Bahrmesser 2 auf ihrer Rückfläche, und die Oberfläche der Verzahnung 16 liegt in einer waagerechten Ebene an der höchsten Mantellinie dieser den eigentlichen Arbeitszähnen 11 abgewendeten Kegelflächen. On the base of these drill knives facing away from the tip of the cone, teeth 16 are cut in any way, which are designed so that they can interlock with the pins 8. The teeth 16 are on the other hand designed so that in Geforauchslage the ring gears 16 form abutment surfaces for the drill bits on the Uhterfläche of the head 3, but the driving part 4 of the .Werkzeug is supported by the pins 8 in the gaps between these teeth. As shown in Fig. 1, the tapering of the rotating Bahr knife 2 is on its rear surface, and the surface of the toothing 16 lies in a horizontal plane on the highest surface line of these conical surfaces facing away from the actual working teeth 11.

Infolge der beschriebenen Anordnung stehen der Antriebsteil 4, die drehenden Bohrmesser 2 und die Mitnehmerstifte 8 in solchem Verhältnis zueinander, daß der Druck, der durch den Antriebsteil 4 hindurch auf die Kegel 2 ausgeübt wird, auf eine Stelle einwirkt, die der gerade in Schneidstellung befindlichen Mantellinie dieser Kegel unmittelbar gegenüberliegt, und zwar ist der Eintwirkungspunkt der Mitnehmerstifte 8 gerade dem Mittelpunkt dieser Mantellinie gegenüber gelegen. Der Druck pflanzt sich also unmittelbar in Richtung auf die am meisten beanspruchte Mantellinie fort. Der zur Bohrarbeit notwendige Drude geht also durch die Drehzapfen 13 und durch die Buchsen 14 nicht hindurch, an welchen die Bohrmesser drehbar unterstützt sind.As a result of the arrangement described, the drive part 4, the rotating drill knives 2 and the driver pins 8 are in such a relationship that the pressure exerted through the drive part 4 on the cone 2 acts on a point that is currently in the cutting position The surface line of this cone is directly opposite, namely the point of action of the driver pins 8 is located just opposite the center of this surface line. The pressure is thus propagated directly in the direction of the most stressed surface line. The Drude necessary for the drilling work therefore does not go through the pivot pins 13 and through the sockets 14 on which the drill knives are rotatably supported.

Der Ansatz 17 des Kopfes 3, der den Werkzeugschaft 4 umschließt, hat eine Bohrung, die gerade eine Drehung dieses. Kopfes auf dem Teil 4 ermöglicht. Der Kopf 3 nimmt durch eine innere Erweiterung 18 die Erweiterung 7 des Werfezeugteiles 4 in ähnlicher Weise drehbar auf. Die waagerechte, innere Bodenfläche der Vertiefung 18 in dem Kopf 3 befindet sich jedoch nicht in Eingriff mit der oberen Begrenzungsfläche der Erweiterung 7, sondern in einem Abstand davon, wie in Abb. ι gezeigt.The approach 17 of the head 3, the tool shank 4 has a hole that just rotates this. Head up part 4 allows. The head 3 takes the widening through an inner widening 18 7 of the Werfezeugteiles 4 rotatably in a similar manner. The horizontal, inner one However, the bottom surface of the recess 18 in the head 3 is not in engagement with the upper boundary surface of the extension 7, but at a distance therefrom, as in Fig. Ι shown.

Nach Abb. 2 hat der Kopf 3 seitliche Ansätze 19 und 20 (Albb. 1) mit schräg nach einwärts gerichtetenBegrenzungsflächen,gegen welche sich die Drehmesser 2 abstützen. Die Ansätze 19 und 20 sind bei 21 und 22 ausgebohrt, um die Zapfen 13 eintreten zu, lassen, an welchen diese Bohrmesser drehbar getragen werden. Stifte 23, 24 halten dann diese Zapfen gegen Lösung im. den Ansätzen 19, 20 fest.According to Fig. 2, the head has 3 lateral approaches 19 and 20 (Albb. 1) with obliquely inwardly directed boundary surfaces against which the rotary knives 2 are supported. the Lugs 19 and 20 are drilled out at 21 and 22 to allow the tenons 13 to enter, on which these drill knives are rotatably carried. Pins 23, 24 then hold them Cones against solution in. approaches 19, 20 fixed.

Beim Gebrauch des Werkzeuges wird der iao Antriebsteil 4 beständig gedreht und gleichzeitig nach abwärts gedrückt, während dieWhen using the tool, the iao Drive part 4 rotated constantly and at the same time pressed downwards, while the

Spülflüssigkeit durch den Kanal 6 zutritt. Die Verzahnung zwischen den Stiften 8 und dem Kranz i6 der Messer versetzt die letzteren in Drehung um die Achse des Antriebsteiles 4, so daß sie sich auf dem Boden des Bohrloches abwälzen und ihre Zähne oder Rippen usw. das Gestein bearbeiten. Da bei Betrieb nicht nur ein Drehmoment, sondern auch eine senkrechte Druckbeanspruchung auf die Bohrer 2 ausgeübt wird, würden diese Bohrer eine äußerst starke Unterstützung erfordern, wenn nicht die Zapfen 13 und die Büchsen 14 gänzlich von der Dnuckbeanspruchung und Drehbeanspruchung entlastet wären. Diese Beanspruchungen werden unmittelbar auf j ene Mantellinie der Drehmesser 2 übertragen, die sich gerade in Eingriff mit der zu bearbeitenden Fläche des Bohrloches befindet. Es wird auf diese Weise vermieden, daß sich die Messer auf ihren Zapfen lösen oder verschieben und etwa in Verschränkung mit ihren Zähnen derart geraten, daß dadurch die Zähne und auch der Antriebsteil 4 beschädigt würden. Auch hat sich beim Gebrauch herausgestellt, daß die Drehbeanspruchung des Teiles 4 bei diesem Bohrwerkzeug eine viel geringere ist als in jenen Werkzeugen, in welchen die Messer fest mit dem Schaft verbunden sind und eine Abscherung durch übermäßige Verdrehung des Schaftes 4 also ausgeschlossen ist. Die unmittelbare senkrechte Gegenüberstellung der Druckstifte 8 gestattet auch die Anwendung eines viel größeren, nach abwärts gerichteten Drukkes auf solche Bohrmesser, als dies früher der Fall war.Rinsing liquid enters through channel 6. The toothing between the pins 8 and the rim i6 of the knives causes the latter to rotate about the axis of the drive part 4, so that they roll on the bottom of the borehole and their teeth or ribs etc. work the rock. Since not only a torque, but also a vertical compressive stress is exerted on the drill 2 during operation, these drill bits would require extremely strong support if the pins 13 and the bushings 14 were not completely relieved of the compressive stress and torsional stress. These stresses are transmitted directly to the surface line of the rotary knife 2 which is currently in engagement with the surface of the borehole to be machined. In this way, it is avoided that the knives loosen or move on their pins and get entangled with their teeth in such a way that the teeth and also the drive part 4 would be damaged as a result. It has also been found during use that the torsional stress on part 4 in this drilling tool is much lower than in those tools in which the knives are firmly connected to the shaft and shearing off due to excessive rotation of the shaft 4 is therefore excluded. The direct perpendicular juxtaposition of the pressure pins 8 also permits the application of a much greater, downwardly directed pressure to such drill knives than was previously the case.

Da eine größere, senkrechte Druckbelastung zur Anwendung gelangen kann, so eignet sich das Bohrwerkzeug besonders zur Herstellung tiefer Bohrlöcher, auch wenn nur eine ganz langsame Drehung und Abwälzung der Bohrmesser stattfindet. Diese Verzögerung in der Drehung der Bohrmesser trägt andererseits dazu bei, die Schärfe der Bohrzähtie längere Zeit beizubehalten.Since a larger, vertical pressure load can be used, it is suitable the drilling tool especially for making deep holes, even if only one whole slow rotation and rolling of the drill knife takes place. This delay in the Rotation of the drill knives, on the other hand, helps keep the sharpness of the drill teeth longer Maintain time.

Claims

Patent claims:

1. Roller tap for deep drilling with a rotatably surrounding the drill shank Drill head on which the directly driven by the drill shank Rollers are rotatably mounted, characterized in that known, conical Drill rolls (2) which are rotatably mounted on the drill head (3) in such a way that their jacket roll off the bottom of the borehole, provided at its broad end with a continuation (15) tapering in the opposite direction which absorbs the axial pressure of the drill shank (4) and a toothing (16), which is attached to the horizontal face of the drill shaft (4) sitting approaches (8) combs.

2. Roller drill according to claim 1, characterized in that the lugs (8) on the end face of the drill shaft (4) not only the pulleys (2) in rotation move, but also the axial pressure of the drill shank (4) directly on the Transfer the drill rolls (2).

3. Roller drill according to claim 1 and 2, characterized in that the on the BohrroUen continuation (15) located Engagement and pressure transmission point of the lugs (8) above the center of each with the bottom of the borehole in Engaging standing coatMiiie the conical The working surface of the drill rolls.

4. Roller drill according to claim 1 and 2, characterized in that the rotatable Bearing of the conical drill rolls (2) on the drill head (3) by pins (13) takes place, which are fixed in the head (3) so that they are out of direction lie in which the axial pressure on each with the bottom of the borehole engaging surface line of the drilling rollers (2) is transmitted.

1 sheet of drawings