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Rollenbohrer für Tiefbohrungen Die Erfindung bezieht sich auf Rollenbohrer
für Tiefbohrungen und betrifft insbesondere einen Rollenbohrer mit einem auswechselbaren
Rollenträger, an welchem eine Schneidrolle auf einem schräg aufwärts und auswärts
gerichteten Lagerzapfen angeordnet ist. Bei Rollenbohrern der soeben kurz umrissenen
Art wird die Schneidrolle auf ihren am Schneidrollenträger befindlichen Lagerzapfen
außerhalb des Bohrkopfes aufgebracht, worauf man dann die erwähnten Teile, Schneidrollenträger,
Schneidrollenlagerzapfen und Schneidrolle, ,gewissermaßen gleich einem einzigen
Ganzen in den Bohrkopf einführt. Bei einem Rollenbohrer gemäß vorliegender Erfindung
wird nun außer der Schneidrolle noch eine besondere Buchse auf den Schneidrollenlagerzapfen
mitaufgesetzt, so daß also auch diese Buchse mit einen Teil des in den Bohrkopf
einzuführenden Ganzen zu verkörpern hat. Die Buchse paßt in einen nach unten zu
offen stehenden Schlitz der Bohrkopfseitenwandung hinein und ist so gestaltet, daß
sie nicht nur die von dem Schneidrollenlagerzapfen herrührenden Drücke, sondern
auch die von der Schneidrolle ausgehenden, in Richtung nach oben und nach außen
wirkenden Drücke bzw. Schübe aufzunehmen vermag. Die Bohrkopfwandung, in der sich
der nach unten zu offene Schlitz befindet, nimmt in ihrer Stärke nach unten zu allmählich
ab. Die Innenfläche der Bohrkopfwan.dung verläuft in bezug auf die senkrechte Achse
des Bohrkopfes schräg auswärts und abwärts und die Außenfläche zu der eben erwähnten
Innenfläche nach unten zu konvergierend. Die Buchse ist im senkrechten Längsschnitt,
d. h. in einem senkrecht längs zur Achse des Schneidrollenlagerzapfens geführten
Schnitt dreieckig gestaltet und mit einem Innenflansch versehen, der einerseits
ein Drucklager für die Sch_ neidrohe liefert und andererseits gegen die Innenfläche
der Bohrkopfwandung zu liegen kommt und die von der Schneidrolle herrührenden, in
Richtung nach oben und nach außen wirkenden Schubkräfte auf die sich nach unten
verjüngende Bohrkopfwandung verteilt, und zwar insbesondere auf deren dickwandigeren
Teil. "Zum besseren Aufnehmen der von der Schneidrolle herrührenden, in Richtung
nach außen und nach oben wirkenden Drücke bzw. Schübe ist der Flansch an der Lagerbuchse
rings seines Umfanges abgeschrägt und in eine eintsprechend abgeschrägte Ringfläche
der Schneidrolle eingepaßt. Wo zwei Schneidrollen auf einem und demselben Lagerzapfen
angeordnet werden, wird ein auf beiden Seiten abgeschrägter Druckflansch auf den
Lagerzapfen fest aufgesetzt, um für die
beiden Schneidrollen, zwischen
denen dieser Flansch unterkommt und die selbst ebenfalls mit entsprechenden Schrägflächen
versehen werden, noch ein besonderes Drucklager zu schaffen. Die im Längsmittelgchnitt
Breieckförmige Lagerbuchse läßt man über den schon wiederholt erwähnten offenen
Schlitz des Bohrkopfes nach unten hinausstehen, um so einen Schutz für die schwache
Unterkante des Bohrkopfes zu schaffen.
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Im folgenden sei die Erfindung an einem besonderen Ausführungsbeispiel
beschrieben. .Die Zeichnungen stellen dar: Fig. i einen vollständigen, im Sinne
der Erfindung verbesserten Rollenbohrer von der Seite gesehen, teils im Schnitt
und teils in Ansicht, Fg. ia einen senkrechten Schnitt durch den nackten Bohrkopf
ohne den Schneidrollenträger, Fig. 2 den Bohrkopf wie in Fig. ia, jedoch mit eingesetztem
Schneidrollenträger, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3.-3 der Fig. i, gesehen in
Richtung der an die Schnittlinie gesetzten Pfeile, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie
4-4 der Fig. i und a, Fig. 5 den nackten Bohrkopf von unten gesehen, Fig. 6 den
nackten Schneidrollenträger von unten gesehen, Fig.6a den Schneidrollenträger senkrecht
geschnitten, Fig.7 einen der Lagerzäpfen für die Schneidrollen, Fig. 8 eine der
Lagerbuchsen mit Bezug auf Fig. i in der Richtung des Pfeiles :8 gesehen.
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Der hier dargestellte Bohrkopf io enthält Innengewinde zur Verschraubung
mit dem Bohrgestänge. Die Bohrung i i dient zum Durchlassen- von Spülflüssigkeit.
12 bezeichnet den Sitz für das obere Ende 13 eines auswechselbaren Schneidrollenträgers
14. Im Bohrkopf befindet sich des weiteren ein Ausschnitt mit schräg abwärts und
auswärts sich erstreckenden Seitenwandungen 15. In letzteren sind nach unten offene
Schlitze 16 enthalten, in denen die auf den Schneidrollenlagerzapfen 29, 3o angeordneten
Lagerbuchsen 44, 54 unterkommen, Der Schneidrollenträger 14 hat -- abgesehen von
dem schon einmal erwähnten zylindrisch gestalteten oberen Ende 13 - einen
besonders gestalteten Körper 17; der mit dem oberen zylindrischen Ende 13 durch
seitliche Rippen 18 fest und unnachgiebig zusammengehalten wird.
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Die Rippen 18 passen in die nach unten zu offenen Längsschlitze i8a
des Bohrkopfes hinein und werden nachdem sie in diese Längsschlitze von unten her
eingeschoben worden sind; vermittels Schraubenbolzen i9 gehörig festgelegt (Fig.
i und 3).
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Der mit 17 bezeichnete Körper des Schneidröllenträgers 14 hat eine
im wesentlichen dreieckige Form (Fig. 1, 2 und -6a) und enthält zwecks Aufnahme
der Schneidrollenlagerzapfen 2g, 30, 3i je eine Ausnehmung 26, a7 in den
nach oben zusammenlaufenden Seitenflachen sowie auch eine Ausnehmung 28 auf der
Unterseite.
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Die Schneidrollenlagerzapfen 29 und 30
sind so zueinander geneigt
angeordnet, daß sie ein im wesentlichen umgekehrt bogenförmiges Gebilde ergeben,
dem auch der dreieckförmige Körper 17 des Schneidröllenträgers 14 mit zugehört.
Die drei Lagerzapfen 29, 30, 31 könnten untereinander und mit dem Schneidrollenträger
verschweißt werden, so wie es in Fig. i bei 32 angedeutet ist. Auf dem Lagerzapfen
2,9 ist hier nur eine schrägliegende Schneidrolle 37 angeordnet; während auf dem
Lagerzapfen 30 zwei schrägliegende 5chneidrol.len 5o, 51 angeordnet sind.
Noch vervollständigt ist die Anordnung dieser Schneidrollen durch die auf dem Lagerzapfen
31 angeordneten Schneidrollen 59. Die Schneidrollen 59 drehen sich um eine
waagerechte Achse und schneiden in einer Bahn unmittelbar neben der Längsmittelachse
des Bohrkopfes: Die beiden schrägliegenden Schneidrollen 37 und 51 schneiden auf
der Bohrlochsoh 1e in einer Bahn neben der Seitenwandung des Bohrloches, und zwar
so, daß zwischen den Umfängen des Bohrkopfes und des Bohrloches ein gewisser freier
Raum sieh ergibt. Die Schneidrolle 50 schneidet auf einer Fläche zwischen
den von den Schneidrollen 59 und 37, 51 geschnittenen Bahnen. Alle Schneidrollen
zusammengenommen bearbeiten somit die Bohrlochsohle auf ganzer Fläche. Die Achsen
der Schneidrollen bzw. ihrer Lagerzapfen liegen in einer und derselben senkrechten
Ebene, die durch die senkrechte Drehachse des Bohrkopfes hindurchgeht. In dieser
Hinsicht ist der jeweiligen Gestaltung des Bohrkopfes allerdings keinerlei Beschränkung
auferlegt.
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Kanäle 61, 62, 63 und 65 leiten die Spülflüssigkeit auf die
von Bohrrückständen freizuhaltenden- Teile des Bohrkopfes.
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Der Lagerzapfen 29 (Fig. i und 7) hat einen Flansch 33, mit welchem
er sich rings des Umfanges. der Ausnehmung 26 gegen den Körper 17 legt (Fig. z).
Des weiteren hat der Lagerzapfen 29 einen zylindrischen Fortsatz 34, der innerhalb
der Ausnehmung 26 des Körpers 17 Aufnahme findet. Der Flansch 33, der FOartsatz
34 und der in Fig. 7 mit 35 bezeichnete Teil des Lagerzapfens 29 bestehen vorzugsweise
,aus einem Stück, könnten indes
auch getrennt für sich hergestellt
und in zweckentsprechender Weise zu einem einzigen Ganzen zusammengeschlossen werden.
Rings um den Lagerzapfen 29 verteilen sich die Lagerrollen 36-, auf die die Schneidrolle
37 drehbar aufgesetzt ist. Rings des Umfanges der Schneidr'olle 37 befinden sich
Schneidzähne, die an ihren äußeren Enden bei 39 abgeschrägt sind. Bei 4.o und 41
ist die Schneidrolle 37 ebenfalls abgeschrägt, um im Verein mit entsprechend abgeschrägten
Ringflächen der Lagerbuchse 4q. und des Flansches 33 die seitwärts und aufwärts
gerichteten Schubbeanspruchungen der Schneidrolle aufzunehmen. Die Abschrägung 4.o
der Schneidrolle 37 trägt auf der entsprechend abgeschrägten Ringfläche des. Flansches
33. Bemerkt sei; daß die am tiefsten gelegene Stelle des Flansches 33 die Abschrägung
q.o der Srhneidrolle 37 auf begrenzter Fläche in einer im wesentlichen senkrechten
Ebene berührt, und daß diese Stelle, an welcher die gegenseitige Berührung in einer
ungefähr senkrechten Ebene erfolgt, ungefähr in der gleichen Höhe liegt wie jene
Stelle, an welcher die Schrägkante 39 der Schneidrolle 37 die Seitenwand des Bohrloches
angreift. Somit wird der vom Bohrloch aus radial auf die Schneidrolle zurückwirkende
Druck in der in Fig. 7 angegebenen Pfeilrichtung rechtwinklig auf die betreffende
Fläche des Flansches übertragen. Der zum Lagerzapfen gehörige Flansch widersteht
den radialen Drücken, die sonst bestrebt sein würden, die Sebneidrolle 37 auf ihrem
Lagerzapfen zu verkanten. Die Folge eines solchen Verkantens wäre ein Festklemmen
der Schneidrolle. Der auf dem Lagerzapfen 29 sitzende Flansch 33 ist weiterhin noch
mit einer radialen Fläche 42 versehen, gegen welche die Enden der Lagerrollen 36
zu liegen kommen.
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Die mit 41 bezeichnete schräge Ringfläche der Schneidrolle 37 arbeitet
mit einem zweckentsprechenden, zum Aufnehmen der Schübe in senkrechter Richtung
bestimmten Mittel zusammen. Dieses Mittel besteht aus einer in einen Schlitz 16
des Bohrkopfes stramm eingepaßten und auswechselbaren Lagerbuchse 44. Die Umrißform
des Schlitzes ergibt sich aus Fig.4. Dementsprechend ist auch die Lagerbuchse 4.4.
gestaltet, um eine Drehung derselben innerhalb des Schlitzes 16 unmöglich zu machen.
Die Lagerbuchse 44 ist mit einem Flansch 45 versehen, mit welchem sie gegen die
schräge Innenfläche 15 der Bohrkopfseitenwandung zu liegen kommt. Der Flansch .I5
hat ähnlich dem schon oben beschrieb@enen Flansch 33 eine radial stehende Fläche
und eine abgeschrägte Fläche. Die abgeschrägte ringförmige Fläche des Flansches
45 liegt gegen die entsprechend abgeschrägte Ringfläche 41 der Schneidrolle 37 und
verhindert, daß die Schnei.drolle auf ihrem Lagerzapfen verkantet, wenn ein Druck
in Richtung nach oben auf die Schneidrolle sich auswirkt.
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Der Lagerzapfen 30 wird an seinem inneren Ende durch eine Lagerbuchse
47 unterstützt gehalten. Die Lagerbuchse 47 ist mit den Lagerzapfen 30 und
31 und mit dem Schneidrollenträger 1q. verschweißt. Ein zu dieser Lagerbuchse 47
gehöriger Flansch ist ähnlich dem Flansch der Lagerbuchse 44 mit einer radial stehenden
Fläche und mit einer abgeschrägten Ringfläche versehen. Ungefähr in Mitte seiner
Länge hat der Lagerzapfen 30 einen Flansch ,49, der mit dem Lagerzapfen 30 vorzugsweise
aus einem Stück geschaffen. Flansch 4.9 dient als Druckflansch zwischen den beiden
Schneidrollen 50, 5 r und weist zwei radial stehende Flächen zum Auseinanderha.lten
der Lagerrollen 52 auf. Die Umfänge der beiden radialen Flächen des Flansches 4.9
sind abgeschrägt, um die radialen und senkrechten Schübe aufzunehmen, wie das schon
für den Fall der Schrägflächen des Flansches 22 und der Lagerbuchse 44 beschrieben
worden ist. Im übrigen hält der Flansch 45 die auf die Schneidrollen 5o, 51 sich
auswirkenden Drücke voneinander getrennt, so daß irgendein auf die eine Schneidrolle
ausgeübter Druck sich nicht auf die andere Schneidrolle übertragen kann, was aber
bei älteren Bauarten mit zwei auf einer und derselben Welle sitzenden Schneidrollen
sehr häufig der Fall ist. Durch den Flansch 4.9 ergibt es sich des weiteren, daß
die Bohrweite des Bohrloches länger als sonst erhalten bleibt, die Schneidrollen
ruhiger laufen und ein Schlüpfen der Schneidkanten nicht mehr vorkommt infolge der
unabhängigen Drehung beider Schneidrollen.
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Das äußere Ende des Lagerzapfens 30 sitzt in einer Lagerbuchse
5,4 (Fig. r und 8), die sich mit einem Flansch 55 gegen die schräge Innenfläche
15 der Bohrkopfseitenwandung legt und mit ihrem Schaftstück 56 (Fig.8) in den entsprechenden
Schlitz 16 des Bohrkopfes genau passend eingesetzt ist. Dieser Flansch 55 ist, gleich
oder ähnlich dem entsprechenden Flansch der Lagerbuchse a:.1, mit einer radial stehenden
und mit einer abgeschrägten ringförmigen Fläche versehen. Der unterste Abschnitt
57 des Flansches 55 soll sich nach unten vorzugsweise bis über das untere Ende des
Schlitzes 16 hinaus erstrecken und von der Schneidrolle 51 die Drücke in Richtung
nach oben aufnehmen, weshalb es wichtig ist, daß diesem Abschnitt 57 eine genügende
Stärke gegeben wird, um ein Abscheren oder Verformen infolge des nach oben gerichteten
Druckes zu verhüten. Der Abschnitt 57 ist wenigstens so stark wie der
übrige
Teil .des Flansches 55 ausgeführt und, wie aus Fig. 8 ersichtlich, noch durch das
Schaftstück 56 verstärkt.
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Neben den Schneidrollen 37, 5o und 5 1 sind noch Schneidrollen
59 vorgesehen; sie sitzen in der Ausnehmung 28 auf dem Lagerzäpfen 31 und
bewirken im Verein mit den anderen Schneidrollen, daß die Bohrlochsohle auf ganzer
Fläche geschnitten wird.