DE9401122U1

DE9401122U1 - Drilling tool

Info

Publication number: DE9401122U1
Application number: DE9401122U
Authority: DE
Original assignee: Preussag Anlagenbau GmbH
Current assignee: Preussag Anlagenbau GmbH
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2004-01-25

Description

21. Januar 199421 January 1994

BohrwerkzeugDrilling tool

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zum Ausbohren und Reinigen von Rohrleitungen, bestehend aus einem drehend antreibbaren und in Richtung der Drehachse bewegbaren Bohrkopf, an dem wenigstens eine Schneide zur Bearbeitung der Rohrwandung angebracht ist.The invention relates to a drilling tool for drilling out and cleaning pipelines, consisting of a drilling head that can be driven in rotation and moved in the direction of the axis of rotation, to which at least one cutting edge is attached for machining the pipe wall.

Bei der Wartung und Sanierung von verlegten Rohrleitungen zum Transport von Wasser, Abwasser, Gas und anderen Medien besteht das Bedürfnis, Ablagerungen, die sich in den Rohrleitungen gebildet haben zu entfernen, und den vollen Durchflußquerschnitt der Rohrleitung wieder herzusteilen oder geeignete Voraussetzungen für Reparatur- und Sanierungsmaßnahmen zu schaffen.When maintaining and renovating installed pipelines for the transport of water, waste water, gas and other media, there is a need to remove deposits that have formed in the pipelines, and to restore the full flow cross-section of the pipeline or to create suitable conditions for repair and renovation measures.

Aus der EP-A- O 159 778 ist ein ferngesteuertes Gerät zur Reinigung von Rohrleitungen bekannt, das an einem Seil durch die Rohrleitung gezogen wird und einen mit Hilfe eines Hydraulikmotors drehend antreibbaren Werkzeugkopf mit Reinigungswerkzeugen aufweist, die mit Hilfe einer hydraulischen Steuerung radial verstellbar sind, um sie in ständigem Eingriff mit der Innenwand der Rohrleitung zu halten. Diese bekannte Reänigungsvorrichtung ist bedingt durch ihre hydraulische Steuerung sehr aufwendig.EP-A-O 159 778 discloses a remote-controlled device for cleaning pipelines, which is pulled through the pipeline on a rope and has a tool head that can be driven in rotation by means of a hydraulic motor and has cleaning tools that can be adjusted radially by means of a hydraulic control in order to keep them in constant engagement with the inner wall of the pipeline. This known cleaning device is very complex due to its hydraulic control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und robustes Bohrwerkzeug zum schonenden Ausbohren und Reinigen gelegter Rohrleitungen zu schaffen, das Durchmesserunterschiede der Rohrleitung selbsttätig ausgleicht.The invention is based on the object of creating a simple and robust drilling tool for gently drilling out and cleaning laid pipelines, which automatically compensates for differences in the diameter of the pipeline.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrkopf radial beweglich gelagerte, in Umfangsrichtung und axial an einem Trägerbauteil abgestützte Elemente aufweist, die mit ihrer Außenseite eine Schneide bilden und radial nach innen an einer vorgespannten Feder abgestützt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug werden die Schneiden mit HilfeThe object is achieved according to the invention in that the drill head has elements that are mounted in a radially movable manner and supported in the circumferential direction and axially on a support component, which form a cutting edge with their outside and are supported radially inward on a pre-tensioned spring. In the drilling tool according to the invention, the cutting edges are supported with the aid of

vorgespannter Federn an die Rohrwandung angedrückt. Hierdurch paßt sich das Werkzeug Durchmesseränderungen, wie Unrundheiten, Verengungen oder Aufbauchungen des zu reinigenden Rohres selbsttätig an. Durchmesseränderungen werden daher ohne Schwierigkeiten ausgeglichen. Durch Änderung der Vorspannung und Härte der Federn kann der Andruck der Schneiden an die Rohrwandung variiert und jeweils an das Material und die Beschaffenheit der zu reinigenden Rohrleitung angepaßt werden. Die Schneiden können je nach Anwendungsfall aus unterschiedlichen Schneidstoffen bestehen und in ihrer geometrischen Form variieren. Vorzugsweise erstrecken sich die Schneiden in Bezug auf die Drehachse in radialer und axialer Richtung, wobei sie mit einem konvex gekrümmten Abschnitt an der Rohrwandung anliegen. Das hat den Vorteil, daß die Eingriffsverhältnisse zwischen Rohrwandung und Schneide bei einer Änderung des Rohrdurchmessers im wesentlichen gleich bleiben. Die Bewegbarkeit der Elemente radial nach außen kann durch einstellbare Anschläge am Bohrkopf begrenzt sein, um zu gewährleisten, daß ein vorgegebener Maximaldurchmesser beim Ausbohren einer Rohrleitung nicht überschritten wird.pre-tensioned springs. This means that the tool automatically adjusts to diameter changes such as out-of-roundness, constrictions or bulges in the pipe to be cleaned. Diameter changes are therefore compensated for without difficulty. By changing the pre-tension and hardness of the springs, the pressure of the cutting edges on the pipe wall can be varied and adapted to the material and nature of the pipeline to be cleaned. Depending on the application, the cutting edges can be made of different cutting materials and can vary in their geometric shape. Preferably, the cutting edges extend in a radial and axial direction in relation to the axis of rotation, with a convexly curved section resting on the pipe wall. This has the advantage that the engagement conditions between the pipe wall and the cutting edge remain essentially the same when the pipe diameter changes. The mobility of the elements radially outwards can be limited by adjustable stops on the drill head to ensure that a specified maximum diameter is not exceeded when drilling out a pipeline.

Das Bohrwerkzeug kann erfindungsgemäß mindestens drei in gleichmäßigern Umfangsabstand voneinander angeordnete und mit Schneiden versehene Elemente aufweisen, so daß es sich gut in der Rohrleitung zentriert. Zusätzlich zu den radial beweglichen Schneiden kann der Bohrkopf ein starres Schneid-element haben, dessen wirksamer Bohrdurchmesser deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser der auszubohrenden Rohrleitung, wobei das starre Schneidelement in Richtung der Vortriebsbewegung beim Bohren den radial beweglichen Elementen vorauseilt. Dieses starre Schneidelement ist vor allem bei sehr stark verockerten Rohrleitungen, eingewachsenen Wurzeln oder anderen in die Rohrleitung eingedrungenen Hindernissen von Vorteil, und vermeidet eine zu starke Belastung der radial beweglichen Elemente.According to the invention, the drilling tool can have at least three elements arranged at a uniform circumferential distance from one another and provided with cutting edges, so that it is well centered in the pipeline. In addition to the radially movable cutting edges, the drill head can have a rigid cutting element, the effective drilling diameter of which is significantly smaller than the inner diameter of the pipeline to be drilled, with the rigid cutting element moving ahead of the radially movable elements in the direction of the advance movement during drilling. This rigid cutting element is particularly advantageous in the case of very heavily ocherized pipelines, ingrown roots or other obstacles that have penetrated the pipeline, and avoids excessive loading of the radially movable elements.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Bohrkopf aus einer zylindrischen Stange und einer die Stange umgebenden, kreisförmigen Scheibe besteht, die auf einer Seite Lagerböcke trägt, an denen jeweils ein sich neben der Stange in Längsrichtung erstreckendes Element um eine zur Scheibe tangential ausgerichtete Achse schwenkbar gelagertA preferred embodiment of the invention provides that the drill head consists of a cylindrical rod and a circular disk surrounding the rod, which has bearing blocks on one side, on each of which an element extending longitudinally next to the rod is pivotably mounted about an axis aligned tangentially to the disk.

ist, und daß in einem Abstand von der Scheibe zwischen den Elementen und diesen gegenüberliegenden Anlageflächen Druckfedern angeordnet sind, die die Elemente mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagen. Die verstellbaren Anschläge können erfindungsgemäß durch Stellschrauben gebildet sein, die in Gewindebohrungen in der Scheibe eingeschraubt sind und an deren Stirnflächen die Elemente mit einer im wesentlichen radial ausgerichteten Anschlagfläche abstützbar sind. Auf der den Lagerböcken entgegengesetzten Seite ist die Scheibe vorzugsweise durch Knotenbleche mit der Stange verbunden. Die der Scheibe abgekehrten Stirnkanten der Knotenbleche können erfindungsgemäß als Schneidkanten ausgebildet und mit einer Armierung oder Panzerung versehen sein.and that compression springs are arranged at a distance from the disk between the elements and the contact surfaces opposite them, which apply a predetermined force to the elements. According to the invention, the adjustable stops can be formed by adjusting screws that are screwed into threaded holes in the disk and on whose end faces the elements can be supported with a substantially radially aligned stop surface. On the side opposite the bearing blocks, the disk is preferably connected to the rod by gusset plates. According to the invention, the end edges of the gusset plates facing away from the disk can be designed as cutting edges and provided with reinforcement or armor.

Die Stange ist erfindungsgemäß an beiden Enden mit einem Gewindeanschluß versehen, wodurch die Stange mit einem Bohrgestänge, einer Antriebsspindel oder mit einem weiteren Bohrwerkzeug, z. B. einem Rollenmeißel verbunden werden kann. Die Stange weist ferner eine durchgehende Längsbohrung und in diese mündende Radialbohrungen auf, um zur Verstärkung des Reinigungseffekts und zur Kühlung des Werkzeugs Spülflüssigkeiten oder auch Druckluft in den Arbeitsbereich des Werkzeugs einleiten zu können.According to the invention, the rod is provided with a threaded connection at both ends, whereby the rod can be connected to a drill rod, a drive spindle or to another drilling tool, e.g. a roller chisel. The rod also has a continuous longitudinal bore and radial bores opening into this in order to be able to introduce rinsing liquids or compressed air into the working area of the tool in order to enhance the cleaning effect and to cool the tool.

Erfindungsgemäß kann weiterhin die Scheibe an ihrem Umfangsrand mit einer Mehrzahl von Kalibrierstiften versehen sein. Auf diese Weise läßt sich in Verbindung mit dem Ausbohren oder Reinigen der Rohrleitung eine KaIibrierung zur Gewährleistung eines Mindestdurchmessers durchführen.According to the invention, the disk can also be provided with a plurality of calibration pins on its peripheral edge. In this way, calibration can be carried out in conjunction with drilling or cleaning the pipeline to ensure a minimum diameter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. They show

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen BohrwerkzeugsFigure 1 is a side view of a drilling tool according to the invention

innerhalb eines im Längsschnitt dargestellten Abschnitts einer Rohrleitung undwithin a section of a pipeline shown in longitudinal section and

Figur 2 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeugs gemäß Figur 1.
35Figure 2 is a front view of the drilling tool according to Figure 1.
35

Das dargestellte Bohrwerkzeug besteht aus einem Bohrkopf 1, der durch eine zylindrische Stange 2 und eine mit dieser fest verbundenen, kreisförmigen Scheibe 3 gebildet wird. Die Stange 2 durchdringt mit einem Abschnitt 4 geringeren Durchmessers eine zentrale Bohrung in der Scheibe 3 und ist durch eine Schweißnaht 5 mit der Scheibe 3 unlösbar verbunden. Zur Versteifung des Bohrkopfes sind an dem Abschnitt 4 radial ausgerichtete, trapezförmige Knotenbleche 6 angeordnet und durch Schweißen mit dem Abschnitt 4 und der Scheibe 3 verbunden. Die freiliegenden Stirnkanten 7 der Knotenbleche 6 sind mit einem Schneidstoff belegt. Die Knotenbleche bilden daher gemeinsam ein starres Schneidelement, das als Vorräumer zum Lösen stärkerer Ablagerungen eingesetzt werden kann.The drilling tool shown consists of a drilling head 1, which is formed by a cylindrical rod 2 and a circular disk 3 firmly connected to it. The rod 2 penetrates a central hole in the disk 3 with a section 4 of smaller diameter and is permanently connected to the disk 3 by a weld seam 5. To stiffen the drilling head, radially aligned, trapezoidal gusset plates 6 are arranged on the section 4 and connected to the section 4 and the disk 3 by welding. The exposed front edges 7 of the gusset plates 6 are coated with a cutting material. The gussets therefore together form a rigid cutting element that can be used as a pre-cleaner to loosen heavier deposits.

Auf der den Knotenblechen 6 abgekehrten Seite trägt die Scheibe 3 drei Lagerböcke 8 mit tangential zur Scheibe 3 ausgerichteten Lagerbolzen 9, auf denen Hülsen 10 drehbar gelagert sind. An den Hülsen 10 sind plattenförmige Elemente 11 befestigt, deren Mittelebene jeweils radial zur Stange 2 ausgerichtet ist und die sich in Längsrichtung der Stange 2 und in einem Abstand von dieser erstrecken. Die radial nach außen gerichtete Kante 12 der Elemente 11 ist konvex gekrümmt und zur Bildung einer Schneide mit einem Schneidstoff belegt. Mit einer radial nach innen gerichteten Kante 13 liegen die Elemente 11 jeweils an einer Druckplatte 14 an, die die Kraft einer zylindrischen Gummifeder 15 auf die Elemente 11 überträgt. Die Gummifedern 15 sind radial ausgerichtet und stützen sich mit ihren radial inneren Enden an ebenen Anlageflächen ab, die auf der Außenseite der Stange 2 vorgesehen sind.On the side facing away from the gusset plates 6, the disk 3 carries three bearing blocks 8 with bearing bolts 9 aligned tangentially to the disk 3, on which sleeves 10 are rotatably mounted. Plate-shaped elements 11 are attached to the sleeves 10, the center plane of which is aligned radially to the rod 2 and which extend in the longitudinal direction of the rod 2 and at a distance from it. The radially outward-facing edge 12 of the elements 11 is convexly curved and coated with a cutting material to form a cutting edge. With a radially inward-facing edge 13, the elements 11 each rest against a pressure plate 14, which transfers the force of a cylindrical rubber spring 15 to the elements 11. The rubber springs 15 are aligned radially and are supported with their radially inner ends on flat contact surfaces provided on the outside of the rod 2.

Zur Einstellung der Elemente 11 auf einen bestimmten Bohrdurchmesser und zur Abstützung der Vorspannkraft der Gummifedern 15 sind Stellschrauben 16 vorgesehen, die in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, die die Scheibe 3 an ihrem äußeren Rand durchdringen. Die Stellschrauben 16 werden mit Hilfe von Kontermuttern 17 gesichert. Die Elemente 11 stützen sich mit einer im wesentlichen radial verlaufenden Anschlagfläche 18 an den Stirnflächen der Stellschrauben 16 ab.To adjust the elements 11 to a specific bore diameter and to support the preload force of the rubber springs 15, adjusting screws 16 are provided which are screwed into threaded holes that penetrate the disk 3 at its outer edge. The adjusting screws 16 are secured using lock nuts 17. The elements 11 are supported with an essentially radially extending stop surface 18 on the end faces of the adjusting screws 16.

Die Stange 2 weist eine durchgehende Längsbohrung 19 und an beiden Enden einen Gewindeanschluß 20, 21 auf. In die Längsbohrung 19 mündenThe rod 2 has a continuous longitudinal bore 19 and a threaded connection 20, 21 at both ends.

Querbohrungen 22, in die Düsen 23 eingesetzt sind. Beide Gewindeanschlüsse 20, 21 dienen zum Anschluß eines Bohrgestänges oder eines zusätzlichen Werkzeugs. Bleibt ein Gewindeanschluß ungenutzt, so wird er mit einem Stopfen 27 verschlossen. Die Längsbohrung 19 kann mit einem Längskanal des Bohrgestänges verbunden werden, durch den ein Spülmedium zuführbar ist. Das Spülmedium wird von den Düsen 23 in den Arbeitsbereich der Elemente 11 geleitet. Am Außenumfang der Scheibe sind Kalibrierstifte 24 zur Kalibrierung der bearbeiteten Rohrleitung angebracht. Cross holes 22 into which nozzles 23 are inserted. Both threaded connections 20, 21 are used to connect a drill rod or an additional tool. If a threaded connection remains unused, it is closed with a plug 27. The longitudinal hole 19 can be connected to a longitudinal channel of the drill rod through which a flushing medium can be fed. The flushing medium is guided by the nozzles 23 into the working area of the elements 11. Calibration pins 24 are attached to the outer circumference of the disk for calibrating the processed pipeline.

Figur 1 zeigt das beschriebene Bohrwerkzeug in Arbeitslage beim Ausbohren eines Rohres 25, an dessen Wandung sich Ablagerungen 26 gebildet haben. Die Stellschrauben 16 sind so eingestellt, daß der maximale Durchmesser der mit Schneidstoff belegten Kanten 12 der Elemente 11 den Innendurchmesser des Rohres 25 geringfügig übersteigt. Die Elemente 11 werden daher mit der Vorspannkraft der Gummifedern 15 an die Rohrwandung angedrückt. Beim Ausbohren wird das Bohrwerkzeug über ein mit dem Gewindeanschluß 21 verbundenes Gestänge durch eine geeignete Antriebsmaschine in Drehungen versetzt und in axialer Richtung in Figur 1 nach unten bewegt. Hierbei werden größere Ablagerungen zunächst durch die Stirnkanten 7 der Knotenbleche 6 entfernt. Nachfolgend wird die Rohrwandung mit Hilfe der Elemente 11 vollständig gereinigt, wobei beispielsweise bei Metallrohren eine metallisch blanke Oberfläche erzielbar ist. Die durch die Kanten 12 der Elemente 11 gebildeten Schneiden haben einen stumpfen Winkel von 90° oder größer. Hierdurch wird ein schonendes Abtragen der Ablagerungen ohne die Gefahr einer Beschädigung der Rohrwand erreicht.Figure 1 shows the drilling tool described in the working position when drilling out a pipe 25 on whose wall deposits 26 have formed. The adjusting screws 16 are set so that the maximum diameter of the edges 12 of the elements 11 covered with cutting material slightly exceeds the inner diameter of the pipe 25. The elements 11 are therefore pressed against the pipe wall with the pre-tensioning force of the rubber springs 15. When drilling out, the drilling tool is rotated by a suitable drive machine via a rod connected to the threaded connection 21 and moved downwards in the axial direction in Figure 1. Larger deposits are initially removed by the front edges 7 of the gusset plates 6. The pipe wall is then completely cleaned with the help of the elements 11, whereby, for example, a bright metallic surface can be achieved in the case of metal pipes. The cutting edges formed by the edges 12 of the elements 11 have an obtuse angle of 90° or greater. This allows the deposits to be removed gently without the risk of damaging the pipe wall.

Claims

• - 6*-· ■· 93/8 claims

1. Drilling tool for drilling out and cleaning pipelines, consisting of a drilling head which can be driven in rotation and moved in the direction of the axis of rotation and to which at least one cutting edge is attached, characterized in that the drilling head (1) has elements (11) which are mounted radially movably and supported in the circumferential direction and axially on a carrier component (3), which form a cutting edge with their outer edge (12) and are supported radially inwards on a prestressed spring (15).

2. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the cutting edges of the elements (11) extend in the radial and axial direction with respect to the axis of rotation, with a convexly curved section resting against the pipe wall to be machined.

3. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mobility of the elements (11) is limited radially outward by adjustable stops (16) on the drill head (1).

4, Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the drill head (1) has at least three elements (11) provided with cutting edges arranged at a uniform circumferential distance from one another.

5. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting edges of the elements (11) have an obtuse angle.

6. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the drill head (1) has a rigid cutting element (6,

7) whose effective bore diameter is significantly smaller than the

Inner diameter of the pipeline to be drilled and that the rigid cutting element (6, 7) leads the radially movable elements (11) in the direction of the advance movement during drilling.

7. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the drill head (1) consists of a cylindrical rod

(2) and a circular disk (3) surrounding the rod (2) which carries bearing blocks (8) on one side, on each of which an element extending longitudinally next to the rod (2)

(11) is pivotally mounted about an axis tangential to the disc (3) and that at a distance from the disc

(3) compression springs (15) are arranged between the elements (11) and the contact surfaces opposite them, which apply a predetermined force to the elements.

8. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustable stops are formed by adjusting screws (16) which are screwed into threaded holes in the disk (3) and on whose end faces the elements (11) can be supported with a substantially radially aligned stop surface (18).

9. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the disk (3) is connected to the rod (2) by gusset plates (6) on the side opposite the bearing blocks (8) and that the front edges (7) of the gusset plates (6) facing away from the disk (3) are designed as cutting edges and are coated with a cutting material.

10. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (2) is provided at both ends with a threaded connection (20, 21) for connecting a drill rod, a drive spindle or another drilling tool.

11. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (2) has a continuous longitudinal bore

(19) and radial bores opening into the latter through which a flushing medium can be supplied.

12. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the disc (3) is provided with calibration pins (24) on its peripheral edge.