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Drehbohrer mit schräg verlaufendem Zapfen und darauf angeordnetem
Schneidkopf Die Erfindung betrifft einen Drehbohrer, wie er für Tiefbrunnen, besonders
Ölbrunnen, erforderlich ist.
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Beim Fortschreiten der Bohrung nutzt sich die Schneide des Bohrwerkzeuges
ab, und das Bohrloch wird allmählich enger. Um diesem Nachteil vorzubeugen, wird
eine drehbare Bohr erschneide verwendet, die ein Loch von größerem Durchmesser schneidet,
als der größte Durchmesser des Bohrwerkzeuges beträgt. Solche drehend und seitwärts
arbeitenden Bohrwerkzeuge, die auf Kugellagern gelagert sind, sind bekannt. Auch
ist es bekannt, Bohrwerkzeuge derartig arbeiten zu lassen, daß die vertikale Achse
des Bohrwerkzeuges eine kreisende Bewegung um die Bohrlochmitte herum ausführt.
Zur Führung des Bohrkopfes sind in solchen Fällen Vorschneider eingesetzt, die eine
zur Drehachse des Bohrers exzentrische Vorbohrung herstellen.
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Der Erfindungsgegenstand bringt gegenüber dem Bekannten eine besondere
körperliche Ausbildung der Vorschneiden und der Erweiterungsschneiden. Es sind Gruppen
von Seitenschneidern zusammen mit einer Gruppe von Vorschneidern angeordnet worden.
Die Vorschneider sind so ausgeführt, daß sie ganz besonders gut nach unten schneiden,
d. h. an den Seiten der in den Boden eingeschnittenen Vertiefung nichts wegschneiden
und auf diese Weise dein Bohrer eine feste Führung geben. Zu diesem Zweck sind die
Schneidklingen der Vorschneider mit gekrümmten Flächen versehen, deren Krümmungsmittelpunkte
zur Mittelachse des Bohrgestänges exzentrisch angeordnet sind. Die eigentliche Räumungsarbeit
wird von Räumerschneiden ausgeführt, die bei der Drehung sowohl seitlich als auch
nach unten schneiden, da sie mit besonderen, tangential verlaufenden Schneidkanten
versehen sind. Das Schneidwerkzeug ist als tassenförmiger Hohlkörper ausgebildet,
der in der Mitte eine zylindrische Üffnung hat zum Aufsetzen auf einen entsprechend
geformten Zapfen des . Bohrerschaftes. Es wird auf diese Weise gemäß der Erfindung
ein Bohrwerkzeug erzielt, welches mit Sicherheit ein Loch bohrt, dessen Durchmesser
größer ist als die Bohrlochverrohrung, durch welches der Bohrer hindurchgesteckt
wird.
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Auf beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt
worden, und -zwar zeigt: Abb. i einen Schnitt durch das neue Bohrwerkzeug, Abb.
-" eine Ansicht des unteren Teiles von Abb. i in der Richtung des Pfeiles 3 in Abb.
i gesehen, Abb.3 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Abb. i, Abb. 4 einen Grundriß
des Bohrkörpers bei entferntem Schneidwerkzeug, Abb. 5 eine schematische Ansicht,
welche die Wirkungsweise des Bohrwerkzeuges darstellt, Abb.6 in schematischer Darstellung,
wie sich das Bohrwerkzeug im Bohrloch bewegt.
Darstellung in der
einen Stellung mit voll ausgezogenen Linien und in einer anderen Stellung mit punktierten
Linien.
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Wie in den Abb. z bis 4 dargestellt ist, besitzt das Bohrwerkzeug
2o einen Schaft 34, welcher konzentrisch zur Achse A-A des Bohrrohres 21 liegt.
Das obere Ende des Schaftes 34 besitzt ein Gewinde 35, welches in einen Kopf 36
geschraubt ist, der am unteren Ende des Bohrrohres 2i befestigt ist. Das untere
Ende des Schaftes 34 besitzt einen exzentrischen Teil 37, mit welchem ein schrägerFortsatz
38 verbunden ist. Letzterer liegt in der Achse C-C, wie aus Abb. i und 6 erkennbar
ist. Der schräge Fortsatz 38 besteht aus zwei Teilen, und zwar einem oberen Teil
39 und einem unteren Teil von der Form eines Lagerkörpers 4o. Letzterer besitzt
einen mit Gewinde versehenen Ansatz 4.1, der in eine Schraubenbohrung 43 des oberen
Teiles 39 eingeschraubt ist. Der Lagerkörper 4o bildet eine ringförmige Stützlagerfläche
44, die das obere Ende eines zylindrischen F ortsatzes 45 bildet und eine radiale
Lagerfläche 46, welche durch den zylindrischen Fortsatz 45 gebildet wird. Der Schaft
34 ist mit einem Schlammwasserkanal 48 versehen, dessen unteres Ende mit dem oberen
Teil der Schraubenbohrung 43 in Verbindung steht.
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Der Ansatz 38 trägt drehbar das Schneidwerkzeug 59. Dieses besitzt
einen napfförmigen Teil 6o, der eine Ausbohrung 61 aufweist, in die der Ansatz 38
eintritt. Die Aasbohrung des napfförmigen Teiles 6o besitzt eine Widerlagerfläche
63, die .mit der Widerlagerfläche 44 des Lagerkörpers 4o in Berührung steht. Der
napfförmige Teil 6o besitzt eine zylindrische Lagerfläche 64, die mit der zylindrischen
Lagerfläche 46 des zylindrischen Fortsatzes 45 in Berührung steht. DieWiderlagerfläche
44 nimmt -den axialen Druck des Schneidwerkzeuges 59 auf, während die zylindrische
Lagerfläche 46 das untere Ende des Schneidwerkzeuges 59 zentriert.
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Am unteren Ende des napfförmigen Teiles 6o befinden sich mehrere,
beispielsweise vier, radiale Führungsscheiben 8o. Die eigenartige Bauweise dieser
plattenartigen Schneiden ist kennzeichnend für die Erfindung. Die äußeren Flächen
81 an den unteren Enden der Führungsschneiden 8o sind konzentrisch zu einem Punkt
I) (Abb. 1, 5 und 6).
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Oberhalb der Führungsschneiden 8o des napfförmigen Teiles befindet
sich eine Anzahl Schneider 86 mit dazwischenliegenden Zwischenräumen 87. Die Schneider
86 sind gegen die Schneider 84 versetzt und liegen in der Richtung der zwischen
den letzteren befindlichen Lücken 85, während die Schneider 84 in der Richtung der
Zwischenräume 87 der Schneider 86 liegen. Der napfförmige Teil 6o und die Lücken
85 sind durch die unteren Kanäle 88, und das Innere und Äußere des napfförmigen
Teiles sind durch die Kanäle 89 verbunden.
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Der Boden des Bohrloches 22 wird durch das Werkzeug so geformt, daß
er eine zentrische Führungsbohrung bildet, deren Durchmesser etwas geringer als
der des Bohrloches ist. Der Mittelpunkt der halbkugelförmigen Vorbohrung 95 befindet
sich bei D, dem Mittelpunkt der gekrümmten Außenflächen 81. Wie Abb.5 zeigt, konzentriert
sich beim Arbeiten des Werkzeuges 2o die ganze Arbeit desselben um den Punkt D,
dem einzigen Punkt des Werkzeuges, der feststeht. Da der Punkt D im Schnittpunkt
der Achsen B-B und C-C liegt, so ist es klar, daß das Werkzeug sich nicht um seine
eigene Achse A-A dreht, die gleichzeitig die Achse des Bohrrohres 21 ist, sondern
um die Achse B-B, die in senkrechter Richtung durch den Punkt D geht.
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Der Hauptgrund, weswegen das Werkzeug 2o ein Loch schneidet, welches
größer als der größte Durchmesser des Schneidwerkzeuges ist, besteht darin, daß
die Führungsschneiden 8o so ausgebildet sind, daß das ganze Werkzeug um den Punkt
D umläuft, welcher außerhalb der Achse A-A des Werkzeuges liegt. Die Wirkung der
Schneidezähne 84 und 86 ist schabend und dient dazu, die Brunnenbohrung auf den
richtigen Durchmesser zu bringen. Die Schabezähne und 86 schwingen, wie dies durch
die punktierten Linien io5 und io6 in Abb.6 dargestellt ist, um den Punkt D.
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Während des Arbeitens des Werkzeuges wird Spülwasser unter hohem Druck
durch das Bohrrohr 21 mittels einer Hochdruckpumpe gedrückt. Dieses Wasser geht
durch den Kanal 48 und die öffnung 49 des Ansatzes 38. Ein Teil des Wassers geht
vollständig durch die Öffnungen 49 und in die halbkugelförmige Führungsbohrung 95,
wo es mit den durch das Werkzeug abgearbeiteten Gesteinsmassen vermöge der eigenartigen
kreisenden und hin und her gehenden Bewegungen der Führungsschneiden gemischt wird
und diese Gesteinsmassen in wirksamer Weise aus der Führungsbohrung entfernt, so
daß die Führungsschneiden 8o stets ihre Schneidewirkung ausüben können.