EP0140253A1 - Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug - Google Patents

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EP0140253A1
EP0140253A1 EP84112298A EP84112298A EP0140253A1 EP 0140253 A1 EP0140253 A1 EP 0140253A1 EP 84112298 A EP84112298 A EP 84112298A EP 84112298 A EP84112298 A EP 84112298A EP 0140253 A1 EP0140253 A1 EP 0140253A1
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EP
European Patent Office
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teeth
tool body
tool
ribs
circumferential
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Withdrawn
Application number
EP84112298A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Tibussek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mhwirth GmbH
Original Assignee
Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/16Roller bits characterised by tooth form or arrangement
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B12/00Accessories for drilling tools
    • E21B12/06Mechanical cleaning devices

Definitions

  • the invention relates to a tool body for a rotatable drilling tool in the form of a cutting roller, a rotary drill bit or the like, in which teeth are arranged at a distance from one another in at least one annular circumferential region, in particular with cutting edges oriented essentially axially or parallel to surface lines the tooth heads.
  • a roller drill with disk-shaped rotatable tool bodies is known (US Pat. No. 2,165,584) which has a peripheral region provided with teeth.
  • a tooth with a cutting edge running in the circumferential direction (transverse tooth) is arranged between several teeth with cutting edges (longitudinal teeth) running approximately axially or parallel to the direction of the surface lines of the tool body. All of these teeth stand for themselves, i.e. the transverse teeth are also separated from the longitudinal teeth by a gap, as is the case with the longitudinal teeth by the respective tooth base.
  • the cutting edges of all teeth have the same height regardless of their direction. So they protrude radially by the same amount.
  • a rotating drilling tool is known (US Pat. No. 2,804,282), the tool body of which has longitudinal teeth arranged at a greater distance from one another in a peripheral region. In addition to a cutting edge on the head, these have cutting edges on the end face that are to work on the bore wall. In the spaces between these main teeth and at a distance from them in each case transverse auxiliary teeth are provided which are lower than the main teeth and are also intended for machining the wall of the bore, in particular when the cutting edges of the main teeth wear out and round off.
  • the invention is concerned with a fundamentally different problem. If a conventional cutting roller provided with teeth in ring-shaped circumferential areas encounters clay, clay or a similar material during the drilling process, it tends to stick to the roller so that it smears. This can even lead to the roll becoming clogged in a short time and forming a bale of clay, so to speak. It is no longer possible to continue working with such a role.
  • a tool body for a rotatable drilling tool of the type mentioned in the introduction which can be used to advantage not only for those drilling operations which have also been used up until now with toothed roller chisels. were carried out, but in which the risk of clogging when working in loamy, clayey or similar soils is at least substantially reduced and if possible avoided at all. Further problems connected with all of this, with which the invention is concerned, result from the respective explanation of the indicated solution.
  • the invention provides for a tool body of the type mentioned that in the spaces between the teeth in the circumferential direction, each extending to the flanks of the teeth, ribs are present, which have a cross-sectionally falling profile from an apex area to both sides , wherein the apex area in the radial direction of the tool body is lower than the tooth tips.
  • a tool body designed in this way, or a drilling tool equipped with such a tool is distinguished by a wide range of possible uses. It is not only very well suited for normal drilling operations, which are otherwise carried out with a toothed tool, but also offers the great advantage that it enables drilling even in loamy or similar formations or in material that tends to stick, and therefore also then , if both solid formations and those of the latter type occur in succession or in alternation during a drilling process. This is achieved by the special training, the ribs present between the teeth constantly draining the material so that it cannot get stuck between the teeth.
  • the ribs at least partially have an essentially roof-shaped cross-sectional profile. Furthermore, it can also be advantageous to at least partially give the ribs a rounded cross-sectional profile. What has been said applies to both the head area and the flank areas of the ribs.
  • the tool body can in particular be designed in such a way that at least on one side of a peripheral region having teeth, namely between two such peripheral regions, there is a peripheral zone free of elevations or teeth.
  • This free circumferential zone is expedient if a scraper or the like is held fixed relative to the tool body when it is used in loamy or similar formations. assigned.
  • Such a name can be attached to a holder that carries or stores the tool.
  • the tool body can consist of individual parts, e.g. disc-shaped elements, be composed, it can be formed as a one-part or multi-part casting or it can be produced by drop forging, to name just a few essential designs and production methods.
  • the teeth and / or the ribs can be made in one piece with the tool body or a part thereof, or can be inserted, welded, pressed or otherwise secured in a base body as separate elements.
  • the number 1 denotes a carrier body, which can be part of a drill head, a large hole chisel or a similar unit.
  • A, for example, U-shaped holder 2 for a rotatable drilling tool 3 in the form of a cutting roller is fastened on the carrier body 1.
  • the legs 2a of the holder 2 form receptacles for the ends 4a of a fixed axis 4, which is fixed to the holder 2 with screws (only indicated by their center lines 5 in FIG. 1) and on which a tool body 6 in a known manner, not shown Way is rotatably mounted.
  • the direction of rotation when working is indicated in Fig. 1 with an arrow.
  • the tool body 6 is e.g. produced in one piece by casting and has a frustoconical base body 7 with a central bore or a correspondingly designed cavity for accommodating the bearing. End covers 8 (FIG. 1) or the like can be provided on the end faces. be provided.
  • the base body 7 is provided with teeth 10 in three annular circumferential regions 9, each of which is spaced apart.
  • the cutting edges 11 on the tooth heads are directed essentially parallel to the surface lines of the base body 7.
  • ribs 12 are provided, which run in the circumferential direction and each extend up to the flanks 10a of the teeth 10.
  • These ribs 12 have a profile that slopes away from an apex region 12a toward both sides, specifically in the embodiment shown an essentially roof-shaped or triangular cross-sectional profile, as can be seen particularly from the section drawn in section in FIG. 2.
  • the apex region 12a of each rib 12 or its most protruding part lies deeper in the radial direction of the tool body 6 than the heads or cutting edges 11 of the teeth 10.
  • the teeth 10 and the ribs 12 with the base body 7 consist of one piece. But they can also be used in a base body.
  • the wipers 14 have the shape of fingers, the tapered ends 14a of which extend close to the surface of the zones 13, as can be seen from FIGS. 1 and 2. You can continuously lead drilled material and pressed by the ribs 12 to the side, such as clay, away from the tool body 6. Such wipers can also be provided at the ends of the tool body, if necessary in a modified form.
  • the invention is not limited to a cutting roller of the type shown and explained, but can in principle be used with advantage in all rotatable drilling tools, be it tools for drilling equipment, be it for tunneling and tunnel boring machines or for other cases.

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Abstract

Ein verzahnter Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug, der nicht nur für normalerweise mit Zahnrollenmeißeln od.dgl. auszuführende Arbeiten geeignet ist, sondern darüber hinaus auch in lehmigen oder ähnlich beschaffenen Formationen mit Vorteil verwendbar ist, weist zwischen den Zähnen (10) in Umfangsrichtung verlaufende, sich jeweils bis zu den Flanken (10a) der Zähne (10) erstreckende Rippen (12) auf, die im Querschnitt ein von einem Scheitelbereich (12a) nach beiden Seiten hin abfallendes Profil aufweist, insbesondere ein dachförmiges Profil. Der Scheitelbereich der Rippen (12) liegt dabei in radialer Richtung des Werkzeugkörpers (6) tiefer als die Köpfe bzw. Schneiden (11) der Zähne (10).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug in Form einer Schneidrolle, eines Drehbohrmeißels od.dgl., bei dem in wenigstens einem ringförmigen Umfangsbereich Zähne mit Abstand voneinander angeordnet sind, namentlich mit im wesentlichen axial bzw. parallel zu Mantellinien gerichteten Schneiden an den Zahnköpfen.
  • Es ist ein Rollenbohrer mit scheibenförmigen drehbaren Werkzeugkörpern bekannt (US-PS 2 165 584), die einen mit Zähnen versehenen Umfangsbereich aufweisen. Dabei ist jeweils zwischen mehreren Zähnen mit etwa axial oder parallel zur Richtung der Mantellinien des Werkzeugkörpers verlaufenden Schneiden (Längszähne) ein Zahn mit in Umfangsrichtung verlaufender Schneide (Querzahn) angeordnet. Alle diese Zähne stehen jeweils für sich, d.h. die Querzähne sind von den Längszähnen ebenso durch einen Zwischenraum getrennt wie dies bei den Längszähnen durch den jeweiligen Zahngrund der Fall ist. Die Schneiden aller Zähne haben ungeachtet ihrer Richtung die gleiche Höhe. Sie stehen also um dasselbe Maß radial vor.
  • Weiterhin ist ein drehendes Bohrwerkzeug bekannt (US-PS 2 804 282), dessen Werkzeugkörper in einem Umfangsbereich jeweils mit größerem Abstand voneinander angeordnete Längszähne aufweist. Diese haben außer einer Schneide am Kopf noch stirnseitige Schneiden, die an der Bohrungswand arbeiten sollen. In den Räumen zwischen diesen Hauptzähnen und jeweils mit Abstand von ihnen sind quergerichtete Hilfszähne vorgesehen, die niedriger als die Hauptzähne sind und zusätzlich zur Bearbeitung der Bohrungswand dienen sollen, insbesondere dann, wenn die stirnseitigen Schneiden der Hauptzähne verschleißen und sich abrunden.
  • Bei den vorstehend erläuterten Werkzeugen ging es darum, unterschiedlich geformte bzw. in. verschiedener Weise angeordnete Zähne sämtlich zur Durchführung des Bohrvorganges einzusetzen. Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einem grundsätzlich anderen Problem. Trifft eine übliche, in ringförmigen Umfangsbereichen mit Zähnen versehene Schneidrolle beim Bohrvorgang auf Lehm, Ton oder ein ähnliches Material, so hat dieses die Tendenz, an der Rolle zu kleben, so daß dieselbe verschmiert. Dies kann sogar dazu führen, daß sich die Rolle in kurzer Zeit vollständig zusetzt und gewissermaßen einen Lehmballen bildet. Ein Weiterarbeiten ist mit einer solchen Rolle nicht mehr möglich.
  • Hiernach ist es Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht nur für diejenigen Bohroperationen mit Vorteil einsetzbar ist, die auch bisher mit Zahnrollenmeißeln od.dgl. durchgeführt wurden, sondern bei dem darüber hinaus die Gefahr eines Zusetzens beim Arbeiten in lehmigen, tonigen oder ähnlichen Böden zumindest wesentlich herabgesetzt und nach Möglichkeit überhaupt vermieden wird. Weitere mit alledem zusammenhängende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
  • Die Erfindung sieht bei einem Werkzeugkörper der eingangs genannten Art vor, daß in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen in Umfangsrichtung verlaufende, sich jeweils bis zu den Flanken der Zähne erstreckende Rippen vorhanden sind, die im Querschnitt ein von einem Scheitelbereich nach beiden Seiten hin abfallendes Profil aufweisen, wobei der Scheitelbereich in radialer Richtung des Werkzeugkörpers tiefer liegt als die Zahnköpfe.
  • Ein derart ausgebildeter Werkzeugkörper bzw. ein mit einem solchen ausgestattetes Bohrwerkzeug zeichnet sich durch vielseitigeEinsatzmöglichkeiten aus. Er ist nicht nur sehr gut für normale Bohroperationen geeignet, die auch sonst mit einem verzahnten Werkzeug durchgeführt werden, sondern bietet außerdem den großen Vorteil, daß er ein Bohren auch bei lehmigen oder ähnlichen Formationen bzw. in zum Kleben neigendem Material ermöglicht, somit auch dann, wenn bei einem Bohrvorgang sowohl feste Formationen als auch solche der letztgenannten Art hintereinander oder abwechselnd vorkommen. Dies wird durch die besondere Ausbildung erreicht, wobei die zwischen den Zähnen vorhandenen Rippen das Material ständig ableiten, so daß sich dieses nicht zwischen den Zähnen festsetzen kann.
  • Bei einer sehr zweckmäßigen Ausführung haben die Rippen zumindest teilweise ein im wesentlichen dachförmiges Querschnittsprofil. Weiterhin kann es aber auch von Vorteil sein, den Rippen zumindest teilweise ein gerundetes Querschnittsprofil zu geben. Daß Gesagte gilt sowohl für den Kopfbereich als auch für die Flankenbereiche der Rippen.
  • Der Werkzeugkörper läßt sich insbesondere so ausbilden, daß wenigstens auf einer Seite eines Zähne aufweisenden Umfangsbereichs, namentlich zwischen zwei solchen Umfangsbereichen, eine von Erhebungen oder Zähnen freie Umfangszone vorhanden ist. Dieser freien Umfangszone wird dann, wenn ein Einsatz in lehmigen oder ähnlichen beschaffenen Formationen in Frage kommt, zweckmäßig ein relativ zum Werkzeugkörper feststehend gehaltener Abstreifer od.dgl. zugeordnet. Ein solcher läßt sich namentlich an einem Halter anbringen, der das Werkzeug trägt oder lagert.
  • Für den Aufbau und die Herstellung des Werkzeugkörpers bestehen vielfältige Möglichkeiten. Er kann aus einzelnen Teilen, z.B. scheibenförmigen Elementen, zusammengesetzt sein, er läßt sich als ein- oder mehrteiliges Gußstück ausbilden oder er kann durch Gesenkschmieden hergestellt werden, um nur einige wesentliche Gestaltungen und Fertigungsweisen zu nennen. Die Zähne und/oder die Rippen können mit dem Werkzeugkörper oder einem Teil desselben aus einem Stück bestehen oder als separate Elemente in einen Grundkörper eingesetzt, eingeschweißt, eingepreßt oder auf andere geeignete Weise darin befestigt sein.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den - Ansprüchen. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Rollenbohrwerkzeug mit einem Werkzeugkörper gemäß der Erfindung in Seitenansicht, teilweise weggebrochen gezeichnet, und
    • Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, teilweise in einem Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1.
  • Mit der Ziffer 1 ist ein Trägerkörper bezeichnet, der Teil eines Bohrkopfes, eines Großlochmeißels oder eines ähnlichen Aggregats sein kann. Auf dem Trägerkörper 1 ist ein beispielsweise U-förmiger Halter 2 für ein drehbares Bohrwerkzeug 3 in Form einer Schneidrolle befestigt. Die Schenkel 2a des Halters 2 bilden Aufnahmen für die Enden 4a einer festen Achse 4, die mit Schrauben (in Fig. 1 lediglich durch deren Mittellinien 5 angedeutet) am Halter 2 festgelegt ist und auf der ein Werkzeugkörper 6 in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise drehbar gelagert ist. Die Drehrichtung beim Arbeiten ist in Fig. 1 mit einem Pfeil angegeben.
  • Der Werkzeugkörper 6 ist bei dieser Ausführung z.B. in einem Stück durch Gießen hergestellt und weist einen kegelstumpfförmigen Grundkörper 7 mit einer Mittelbohrung oder einem entsprechend gestalteten Hohlraum zur Unterbringung der Lagerung auf. An den Stirnseiten können Abschlußdeckel 8 (Fig.1) od.dgl. vorgesehen sein. Der Grundkörper 7 ist in drei ringförmigen Umfangsbereichen 9 mit Zähnen 10 versehen, die jeweils Abstand voneinander haben. Die Schneiden 11 an den Zahnköpfen sind im wesentlichen parallel zu den Mantellinien des Grundkörpers 7 gerichtet. In den Zwischenräumen zwischen den Zähnen 10 sind jeweils Rippen 12 vorgesehen, die in Umfangsrichtung verlaufen und sich jeweils bis zu den Flanken 10a der Zähne 10 erstrecken. Diese Rippen 12 haben ein von einem Scheitelbereich 12a nach beiden Seiten hin abfallendes Profil, und zwar bei der gezeigten Ausführung ein im wesentlichen dachförmiges oder dreieckiges Querschnittsprofil, wie besonders die im Schnitt gezeichnete Partie in Fig. 2 erkennen läßt. Der Scheitelbereich 12a jeder Rippe 12 bzw. deren am weitesten vorstehender Teil liegt in radialer Richtung des Werkzeugkörpers 6 tiefer als die Köpfe bzw. Schneiden 11 der Zähne 10.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Zähne 10 und die Rippen 12 mit dem Grundkörper 7 aus einem Stück. Sie können aber auch in einen Grundkörper eingesetzt sein.
  • In Längsrichtung des Werkzeugkörpers 6 gesehen, liegen zwischen den die Zähne 10 und die Rippen 12 aufweisenden Umfangsbereichen 9 von Erhebungen freie Umfangszonen 13 (Fig.2), hier im Sinne von glatten Partien des Grundkörpers 7. Diesen freien Umfangszonen 13 können Abstreifer 14 zugeordnet sein. Diese sind an einer mit dem Halter 2 und/oder mit dem Trägerkörper 1 verbundenen Grundplatte 15 befestigt, z.B. durch lediglich schematisch mit der Ziffer 16 angedeutete Schrauben.
  • Die Abstreifer 14 haben bei der dargestellten Ausführung die Form von Fingern, deren sich verjüngende Enden 14a bis nahe an die Oberfläche der Zonen 13 reichen, wie es aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Sie können abgebohrtes und von den Rippen 12 zur Seite gedrücktes Material, etwa Lehm, kontinuierlich vom Werkzeugkörper 6 wegführen. Solche Abstreifer lassen sich, ggfs. in abgewandelter Form, auch noch an den Enden des Werkzeugkörpers vorsehen.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine Schneidrolle der dargestellten und erläuterten Art beschränkt, sondern kann grundsätzlich bei allen drehbaren Bohrwerkzeugen mit Vorteil angewendet werden, sei es bei Werkzeugen für Bohrgeräte, sei es für Vortriebs- und Tunnelbohrmaschinen oder für andere Fälle.
  • Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.

Claims (4)

1. Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug in Form einer Schneidrolle, eines Drehbohrmeißels od.dgl., bei dem in wenigstens einem ringförmigen Umfangsbereich Zähne mit Abstand voneinander angeordnet sind, namentlich mit im wesentlichen axial bzw. parallel zu Mantellinien gerichteten Schneiden an den Zahnköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen (10) in Umfangsrichtung verlaufende, sich jeweils bis zu den Flanken (10a) der Zähne (10) erstreckende Rippen (12) vorgesehen sind, die im Querschnitt ein von einem Scheitelbereich (12a) nach beiden Seiten hin ab-. fallendes Profil aufweisen, wobei der Scheitelbereich (12a) in radialer Richtung des Werkzeugkörpers (6) tiefer liegt als die Zahnkörper.
2. Werkzeugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (12) zumindest teilweise ein im wesentlichen dachförmiges Querschnittsprofil haben.
3. Werkzeugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (12) zumindest teilweise ein gerundetes Querschnittsprofil haben.
4. Werkzeugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens auf einer Seite eines Zähne aufweisenden Umfangsbereiches eine von Erhebungen freie Umfangszone vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der freien Umfangszone (13) wenigstens ein relativ zum Werkzeugkörper (6) feststehend gehaltener Abstreifer (14) zugeordnet ist.
EP84112298A 1983-10-19 1984-10-12 Werkzeugkörper für ein drehbares Bohrwerkzeug Withdrawn EP0140253A1 (de)

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