DE803291C

DE803291C - Coal and rock rotary drills with auger

Info

Publication number: DE803291C
Application number: DEV450A
Authority: DE
Inventors: Reginald William Mann
Original assignee: Victor Products Ltd
Current assignee: Victor Products Ltd
Priority date: 1949-01-26
Filing date: 1950-01-27
Publication date: 1951-04-02

Description

Kohle- und Gesteins-Drehbohrer mit Schneckengang Gegenstand der Erfindung sind Drehbohrer für Kohle und Gestein. Ihr Ziel ist es, die Bohrstange so auszubilden, daß der für handgehaltene Bohr- geräte erforderliche Vorschubdruck vermindert oder die Vorschubgeschwindigkeit bei einem gegebenen Vorschubdruck in Vergleich mit Bohrstangen be- kannter Art erhöht wird. Gemäß der Erfindung ist bei einer Bohrstange mit Schneckengang und mit einer Bohrspitze am Vorderende die Oberfläche der Schnecke mit einem geschnittenen Schraubgewinde geringer Steigung versehen, das die von der Schnecke zurückbeförder- ten Bohrabfälle zwischen sich und der Wand des Bohrlochs oder unmittelbar an einem Teil der Bohr- lochNvand faßt und der Bohrstange bei ihrer Drehung einen Vorschub erteilt. Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert, und zNvar zeigt Fig. i eine Seitenansicht einer Ausführungsform der l)ohrstange mit Bohrspitze, und zwar mit N'er- kiirzter Bohrstange, Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 11-1I von Fig. i, Fig. 3 einen vergrößerten Längs-Mittel-Schnitt eines Teils der Bohrstange auf der Linie 111-IIl von i' 1g. i, Fig. l eine Seitenansicht einer anderen Ausfüh- rungstorm der Bohrstange verkürzter Länge mit Bohrspitze, Fig. #3 einen vergrößerten Querschnitt auf der Linie V-V von Flg. .l, Fig. 6 einen vergrößerten Längs-Mittel-Schnitt eines Teils der Bohrstange auf der Linie VI-V I von Fig. 4 und Fig. 7 einen Teil einer Schneckenrippe im Schnitt mit einer abgeänderten Gewindeform auf ihrer Außenfläche.Coal and rock rotary drills with auger The invention relates to rotary drills for Coal and rock. Your goal is the drill rod trained so that the hand-held drilling device required feed pressure reduced or the feed rate at a given Feed pressure in comparison with boring bars known type is increased. According to the invention is in a drill rod with a worm gear and with a drill bit on the Front end the surface of the snail with a cut screw thread with low pitch provided that the back conveyed by the screw th drilling cuttings between itself and the wall of the Borehole or directly on part of the drilling LochNvand and the boring bar by hers Rotation given a feed. The invention is illustrated in the drawing, and zNvar shows Fig. I is a side view of an embodiment the l) ear bar with drill point, namely with N'er- shortened boring bar, Fig. 2 is an enlarged section along line 11-1I of Fig. i, 3 shows an enlarged longitudinal center section part of the drill rod on line 111-III from i '1g. i, Fig. 1 is a side view of another embodiment tionstorm of the boring bar with shortened length Drill bit, FIG. 3 is an enlarged cross section on FIG Line VV from Flg. .l, 6 shows an enlarged longitudinal center section of a part of the drill rod on the line VI-VI of Fig. 4; and Fig. 7 shows a part of a worm ridge in section with a modified thread shape on its outer surface.

Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Bohrstange ist für die Zwecke der Erfindung von einem an sich bekannten Muster abgewandelt, bei dem die Bohrstange 7 einen Schenkel 8 zum an sich bekannten Einsetzen in einen Drehbohrer aufweist.The drill rod shown in Figures 1, 2 and 3 is for the purposes of the invention modified from a known pattern in which the drill rod 7 has a leg 8 for insertion, known per se, into a rotary drill.

Mit Ausnahme des Schenkels 8 ist der Querschnitt der Bohrstange 7 über ihre ganze Länge rhombisch, wobei die einander gegenüberliegenden Ecken größter Entfernung Rippen 9 bilden, die sich schneckenförmig um die Stange 7 winden, während die einander gegenüberliegenden Ecken geringster Entfernung Sekundärschneckenrippen io bilden, die zwischen den Hauptrippen 9 liegen.With the exception of the leg 8, the cross section of the drill rod 7 is rhombic over its entire length, with the opposite corners being the largest Distance to form ribs 9, which wind helically around the rod 7 while the opposite corners closest to the secondary screw ribs io that lie between the main ribs 9.

Die Bohrstange 7 trägt an ihrem Vorderende eine Bohrspitze i i bekannter Art mit einem Einsatzstück 12 zum Zentrieren in der Stange 7 und mit einer Zunge 13 an ihrer Grundfläche, die in einen entsprechenden Schlitz am Ende der Stange 7 greift und die Drehbewegung überträgt. Ein quer in der Bohrstange 7 befestigter Stift 1¢ greift in eine Nut 15 im Einsatzstück 12, um die Bohrspitze i i an der Bohrstange 7 zu halten.The drill rod 7 carries a drill bit i i known at its front end Art with an insert 12 for centering in the rod 7 and with a tongue 13 on its base, which is in a corresponding slot at the end of the rod 7 engages and transmits the rotary movement. One fastened transversely in the drill rod 7 Pin 1 ¢ engages in a groove 15 in the insert 12 to the drill tip i i on the Hold boring bar 7.

Bei einer normalen Bohrstange sind die @ Außenflächen der Schneckenrippen glatt. Gemäß der Erfindung werden Gewindegänge 16 auf der Außenfläche des Schneckenganges 9 gebildet, um entweder die Bohrabfälle, die von der Schnecke 9 zurückbefördert werden und sich zwischen das Gewinde und die Wand des Bohrloches klemmen, oder unmittelbar einen Teil der Bohrlochwand selbst zu fassen und der Bohrstange 7 bei ihrer Drehung einen Vorschub zu verleihen. Der Außendurchmesser der Bohrstange 7 ist kleiner als der Schneiddurchmesser der Bohrspitze; der Gewindegang 16 berührt demnach die Bohrlochwand nicht, wenn die Bohrstange 7 konzentrisch darin gehalten wird.On a normal boring bar, the @ are the outer surfaces of the worm ribs smooth. According to the invention, threads 16 are formed on the outer surface of the worm flight 9 formed to either the cuttings carried back by the auger 9 and wedged between the thread and the wall of the borehole, or immediately to grasp part of the borehole wall itself and the drill rod 7 as it rotates to give a boost. The outer diameter of the drill rod 7 is smaller than the cutting diameter of the drill bit; the thread 16 therefore touches the borehole wall not when the drill rod 7 is held concentrically therein.

Der Gewindegang 16 hat eine verhältnismäßig kleine positive Steigung im Vergleich zur groben positiven Steigung der Schnecke 9. Infolgedessen sind die Gewindegänge 16 unterbrochen. Die Breite der Außenflächen der Schneckenrippen 9 ist daher so gewählt, daß die geschnittenen Gewindegänge 16 lang genug sind, um dem Bohrer einen wirksamen Vortrieb zu verleihen.The thread 16 has a relatively small positive pitch compared to the coarse positive pitch of screw 9. As a result, the Thread turns 16 interrupted. The width of the outer surfaces of the worm ribs 9 is therefore chosen so that the cut threads 16 are long enough to to give the drill an effective propulsion.

Der Bohrabfall wird längs des Bohrloches durch den Druck der Rückflanken der Bohrstangenschnecke 7 in Verbindung mit der Reibung an der Wand des Bohrloches nach hinten zum Bohrlochausgang befördert. Infolgedessen treten von Zeit zu Zeit einige Abfälle in die Lücke zwischen den geschnittenen Gewindegängen 16 an der Außenfläche der Schnecke 9 und die Wand des Bohrloches ein. Die Abfallteilchen keilen sich in den Zwischehraum ein und werden durch die Drehung der Bohrstange 7 im Bohrloch bis zu einem gewissen Grade zerquetscht, bevor sie über die Vorderflanke des nächsten Schneckenganges 9 weiterbefördert werden. Die Reibung dieser Teilchen an der Wand des Bohrloches erzeugt einen Vortrieb auf die Schnecke 9. Infolge eines gewissen Rutschens und Zerquetschens dieser Teilchen entspricht der erzeugte Vortrieb nicht genau dem durch die Steigung der geschnittenen Gewindegänge bestimmten.The drilling cuttings are pushed along the borehole by the pressure of the back flanks the auger 7 in connection with the friction on the wall of the borehole conveyed to the rear of the borehole exit. As a result, occur from time to time some debris in the gap between the cut threads 16 on the outer surface the screw 9 and the wall of the borehole. The waste particles wedge in the intermediate space and are by the rotation of the drill rod 7 in the borehole to crushed to some extent before going over the leading edge of the next Worm gear 9 are conveyed further. The friction of these particles on the wall of the borehole generates a propulsion on the screw 9. As a result of a certain Slipping and crushing of these particles does not correspond to the generated propulsion exactly that determined by the pitch of the thread turns cut.

Beim Beginn der Bohrarbeit macht sich naturgemäß kein derartiger Vortrieb auf die Bohrstange 7 bemerkbar, bis sie in das Bohrloch eintritt. Mit dem Fortschritt der Bohrarbeit tiefer in das Loch steigt der Vortrieb progressiv. Versuche haben ergeben, daß der Vortrieb durch seitlichen Druck der Bohrstange 7 im Loch geändert werden kann. Der Bohrarbeiter kann den Bohrer nach unten oder nach einer Seite im Loch lehnen, so daß die geschnittenen Gewindegänge 16 auf der Schnecke 9 sich unmittelbar in die Wand des Bohrloches selbst einbeißen. Dies empfiehlt sich im allgemeinen dort, wo die Bohrspitze i i eine harte Stelle in der zu bohrenden Kohle- oder Gesteinswand trifft. Eine schnelle Seitenbewegung des Bohrers erzeugt dabei genügenden Vorschubdruck, um die harte Stelle zu durchbrechen.At the beginning of the drilling work, of course, no such advance is made on the drill rod 7 noticeable until it enters the borehole. With the progress As you drill deeper into the hole, the advance increases progressively. Have attempts show that the advance is changed by lateral pressure of the drill rod 7 in the hole can be. The drill operator can move the drill down or to one side in the Lean hole so that the cut threads 16 on the worm 9 are directly bite into the wall of the borehole itself. This is generally recommended where the drill bit i i has a hard point in the coal or rock wall to be drilled meets. A quick lateral movement of the drill generates sufficient feed pressure to break through the hard point.

Solange eine erhebliche Vorschubgeschwindigkeit beibehalten wird, bewegt sich eine ziemlich große Menge Bohrabfälle nach hinten durch die Nuten des Schneckenganges 9 und über die geschnittenen Gewindegänge 16. Der dadurch erzeugte Reibungswiderstand ist nicht zu groß, um den beabsichtigten Rückzug des Bohrers zur Reinigung oder nach Vollendung des Bohrloches unmöglich zu machen. Es kann äber zu diesem Zweck erforderlich werden, die Bohrstange mehrfach axial vor und zurück zu bewegen, um sie freizusetzen.As long as a considerable feed rate is maintained, a fair amount of drill cuttings moves backwards through the grooves of the Worm thread 9 and over the cut threads 16. The generated thereby Frictional resistance is not too great for the intended withdrawal of the drill for cleaning or after completion of the borehole impossible. It can be for this purpose it is necessary to move the drill rod axially back and forth several times to move to set them free.

Die Bohrstange 7 der Fig. i bis 3 mit rhombischem Querschnitt eignet sich zum Bohren von verhältnismäßig weichem Gestein oder von Kohle, da sie eine große Menge von Bohrabfällen wegschaffen kann.The drill rod 7 of FIGS. I to 3 with a rhombic cross-section is suitable for drilling relatively soft rock or coal, as it is a can clear away large amounts of drilling waste.

Die Bohrstange 17 der Fig. 4 bis 6 eignet sich für härteres, schmirgelndes Gestein. Der vom Schenkel 8 ausgehende Körper der Stange 17 ist zylindrisch, und auf einander gegenüberliegenden Querschnittsseiten der Stange 17 befinden sich zwei Schneckenrippen 18. Die Außenfläche der Schnecke 18 ist mit geschnittenen Gewindegängen i9 versehen, die ähnlich den Gewindegängen 16 auf der Bohrstange 7 im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wirken.The drill rod 17 of FIGS. 4 to 6 is suitable for harder, abrasive Rock. The body of the rod 17 extending from the leg 8 is cylindrical, and on opposite cross-sectional sides of the rod 17 there are two Screw ribs 18. The outer surface of the screw 18 has cut threads i9 provided, which are similar to the threads 16 on the drill rod 7 in the above Embodiment act.

Die Bohrstange 17 kann in an sich bekannter Weise zum Naßbohren ausgebildet sein, indem ein Mittelloch 21 vorgesehen ist, durch das Wasser längs der Bohrstange 17 und durch eine öffnung um das Einsatzstück 12 der Bohrspitze i i herum zur Arbeitsfläche fließt. Beim Naßbohren haftet ein Teil der Bohrabfälle am ganzen Umfang der Bohrlochwand und unterstützt die Vortriebwirkung.The drill rod 17 can be designed in a manner known per se for wet drilling by providing a central hole 21 through the water along the drill rod 17 and through an opening around the insert 12 of the drill bit i i to the work surface flows. During wet drilling, part of the drilling waste adheres to the entire circumference of the borehole wall and supports the propulsion effect.

Fig. 7 zeigt einen Teil einer Bohrstangenschnecke im Schnitt, auf der ein Schräggewinde 2o angebracht ist. Ein derartiges Gewinde kann sowohl bei der Bohrstange 7 wie bei der Bohrstange 17 angewandt werden und ergibt bei gewissen Gesteinsarten einen verbesserten Vortrieb. Die schrägen Flächen des Gewindes 2o müssen naturgemäß auf den rückwärtigen Flanken liegen.Fig. 7 shows part of a drill rod auger in section which is attached to a helical thread 2o. Such a thread can be used with the drill rod 7 can be used as in the drill rod 17 and results in certain Rock types an improved propulsion. The sloping ones Surfaces of the thread 2o must naturally lie on the rear flanks.

Die Erfindung ist nicht auf Bohrstangen von den in der Zeichnung dargestellten Querschnittsformen beschränkt, sondern kann bei jeder Kohle- oder Gesteins-Bohrstange mit Schneckengang angewandt werden, wenn die Außenfläche des Schneckengangs breit genug ist, um wirksame Gewindegänge aufzunehmen.The invention does not apply to boring bars from those shown in the drawing Cross-sectional shapes are limited, but can be used with any coal or rock drill rod with a spiral flight can be used when the outer surface of the spiral flight is wide is enough to accommodate effective threads.

Claims

PATENT CLAIM: i. Auger boring bar for use in Rotary drills for coal and rock and with provisions for attaching a drill bit at its front end, characterized in that the outer surface of the auger flight a cut thread with a small pitch, either that of the worm returned drilling waste between the cut thread and the '' Fand of the borehole or directly a part of the wall of the borehole itself and the boring bar gives a propulsion as it rotates. z. Boring rod according to claim i, characterized in that the cut thread of small pitch has the shape has a helical thread with sloping back flanks.