EP1580397A1 - Bohrspitze - Google Patents

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EP1580397A1
EP1580397A1 EP04007476A EP04007476A EP1580397A1 EP 1580397 A1 EP1580397 A1 EP 1580397A1 EP 04007476 A EP04007476 A EP 04007476A EP 04007476 A EP04007476 A EP 04007476A EP 1580397 A1 EP1580397 A1 EP 1580397A1
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drill bit
cutting
pipe
center plate
plates
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Erwin Dipl.-Ing. Stötzer
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts

Definitions

  • the present invention relates to a drill bit for a Auger with a cutting helix.
  • Such drill bits are known and used in a variety used by embodiments of earth drills.
  • Object of the present invention is to provide a drill bit which is simple in construction with good drilling action.
  • a drill bit of the type specified above is according to the invention further developed in that the cutting spiral by at least formed two substantially triangular cutting helical plates is, which are arranged tilted to each other.
  • the cutting helix essentially of two mutually inclined To form cutting spiral plates, which preferably a triangular shape exhibit.
  • a triangular form is here in principle each tooth-like shape with an outward pointing tip Understood.
  • drill bit according to the invention with a minimum of material and production costs and thus particularly cost-effective can be produced.
  • the drill bit according to the invention is therefore particularly well suited for applications as "lost Bohrspitze", where she after drilling the hole in the well remains.
  • Drill point are the cutting spiral plates on a center plate attached.
  • This variant is structurally very simple and thus cost feasible.
  • the center plate and the Cutting spiral plates are preferably made of steel plates, in particular cut, and welded together.
  • the stability of the structure as a whole can be further increased if the center plate provided with a profiling is.
  • the center plate with bends as profiling to provide For example, one can essentially rectangular steel plate can be used as center plate, in the profiling in the middle two bends transverse to the longitudinal side are incorporated.
  • the drilling action of the drill bit according to the invention can be improved when the center plate is an axially projecting Pointed.
  • the center plate is an axially projecting Pointed.
  • this peak may be between be provided two folds of the center plate.
  • the center plate can in principle be rotationally fixed directly to a Drill pipe to be attached.
  • Preferred is in the inventive Drill bit for attachment to a drill pipe but a pipe body intended. This may, for example, to act a short piece of pipe on steel, with the drill pipe can be connected rotatably. Through the tube body is increases the stability of the structure and it is thereby longer Service life achievable.
  • a seal in particular in a provided for this purpose annular groove, for sealing against the Be provided drill pipe.
  • the tube body can in the Insert drill pipe or pushed over the drill pipe.
  • the cutting helix plate can be directly attached to the pipe main body be attached. Also designs with more than two mutually tilted arranged Schneidchtlplatten are possible.
  • the center plate rotatably disposed on the pipe body. To the fixing Recording the center plate is the tube body then preferably provided with lateral slots.
  • two cutting helical plates each from a substantially square plate produced.
  • the drill bit according to the invention can then be with a minimum of material costs practically without material loss and thus produce very cost-effective overall.
  • the drilling effect is also advantageous when the outside diameter of the through the cutting helical plates formed cutting helix about 2.5 to 3.5 times, preferably 2.8 to 3.2 times the outer diameter of the Tube body is.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a particularly simple design a drill bit 10 according to the invention on each other opposite sides of a center plate 16 are two cutting helical plates 14 welded to each other tilted.
  • the center plate 16 and the cutting helical plates 14 are made of steel plates.
  • the cutting helical plates 14 have approximately a triangular shape on.
  • the center plate 16 can by suitable slots, which in a Receiving are formed on the drill pipe, rotationally fixed to the Drill pipe are held.
  • a pipe base body 24 with closure plate 25 is welded.
  • the tube body 24 serves for tight completion of the drill pipe.
  • the in the center plate 16 arranged holes 27 serve to receive driving pin of the drill pipe for torque transmission. That shown in Fig. 1 Embodiment is with minimal material and Manufacture manufacturing effort and is therefore particularly suitable good for missions as a "lost drill tip".
  • FIGS. 2 to 3 A second embodiment of a drill bit according to the invention will be described in connection with FIGS. 2 to 3. Equivalent components are given the same reference numerals as indicated in Fig. 1.
  • Fig. 4 shows a perspective view of the invention Drill bit 10. As described in connection with FIG Example is a cutting helix through two Cutting spiral plates 14 formed on opposite each other Sides of a center plate 16 are welded. As From Fig. 2 can be seen, close the two cutting helical plates 14 an angle 30, which is preferably about 20 °.
  • a Pipe body 24 is provided.
  • the tube body 24 is made essentially a short tubular steel piece.
  • the outer diameter 32 formed by the cutting helical plates 14 Cutting spiral 12 is, as shown in FIG. 3, about three times the outer diameter 34 of the tube body 24.
  • the cutting helical plates 14 are on opposite Side of a center plate 16 welded. These Center plate 16 is in slots 26 of the pipe base body 24th taken and thus rotatably connected to the pipe body 24.
  • a tip 20 also referred to as a centering tip can be trained.
  • These bends 18 is in easily achieved a significant increase in stability.
  • the cutting helical plates 14 substantially the shape of equilateral right triangles on. As can be seen directly from Fig. 3, can also here the two cutting helical plates 14 of a square Steel plate are produced.
  • the cutting helical plates 14 In addition, each supported on helically rising stop areas From 28, which formed on the pipe base body 24 are. Through these helically rising stop areas 28 will be excellent stability and therefore special long service life possible.
  • FIG. 5 and 6 An example of an open tube body 24 for an inventive Drill bit is shown in Figs. 5 and 6 schematically shown.
  • the tube body 24 consists essentially from a piece of pipe 25, on one side with the top described helical stop portions 28 for supporting the cutting helical plates 14 and also with two opposite each other arranged slots 26 is provided to the Recording the center plate 16 serve.
  • the pipe section 25 is also provided with a total of three openings 38, the non-rotatable Connecting the pipe base body 24 with a drill pipe can serve. For example, this can be suitable bolts be inserted into the openings 38.
  • the invention provides a new drill bit for an auger provided, which is very simple and with a minimum of material and production costs and thus overall can be produced very inexpensively.
  • the inventive Drill bit is therefore particularly well suited for applications where the drill bit after insertion the hole remains in the borehole.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrspitze für einen Erdbohrer mit einer Schneidwendel (12). Die Bohrspitze ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwendel durch mindestens zwei im Wesentlichen dreieckige Schneidwendelplatten (14) gebildet ist, die zueinander verkippt angeordnet sind. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bohrspitze für einen Erdbohrer mit einer Schneidwendel.
Solche Bohrspitzen sind bekannt und werden in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bei Erdbohrern eingesetzt.
In diesem Zusammenhang spricht man von "verlorenen Bohrspitzen", wenn die Bohrspitze nach dem Einbringen der Bohrung in dem Bohrloch verbleibt. Für solche Anwendungen ist es zweckmäßig und erwünscht, die Bohrspitze möglichst kostengünstig zu fertigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bohrspitze anzugeben, die bei guter Bohrwirkung einfach aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird durch die Bohrspitze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrspitze sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Bohrspitze der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Schneidwendel durch mindestens zwei im Wesentlichen dreieckige Schneidwendelplatten gebildet ist, die zueinander verkippt angeordnet sind.
Als Kerngedanke der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, bei einer Bohrspitze für einen Erdbohrer die Schneidwendel im Wesentlichen aus zwei zueinander schräg stehenden Schneidwendelplatten zu bilden, welche bevorzugt eine Dreieckform aufweisen. Unter einer Dreiecksform wird hier prinzipiell jede zahnartige Form mit einer nach außen weisenden Spitze verstanden.
Überraschend wurde erkannt, dass mit der erfindungsgemäßen Bohrspitze bei besonders einfachem Aufbau sehr gute Bohrwirkungen erreicht werden können.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil kann darin gesehen werden, dass die erfindungsgemäße Bohrspitze mit einem Minimum an Material- und Fertigungsaufwand und somit besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Bohrspitze eignet sich deshalb besonders gut für Anwendungen als "verlorene Bohrspitze", wo sie nach Einbringen der Bohrung im Bohrloch verbleibt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrspitze sind die Schneidwendelplatten an einer Mittenplatte befestigt. Diese Variante ist konstruktiv sehr einfach und damit kostengünstig realisierbar. Die Mittenplatte und die Schneidwendelplatten werden bevorzugt aus Stahlplatten gefertigt, insbesondere geschnitten, und miteinander verschweißt.
Die Stabilität des Aufbaus insgesamt kann weiter erhöht werden, wenn die Mittenplatte mit einer Profilierung versehen ist. Eine besonders einfache Variante besteht in diesem Zusammenhang darin, die Mittenplatte mit Abkantungen als Profilierung zu versehen. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen rechteckige Stahlplatte als Mittenplatte verwendet werden, in die als Profilierung mittig zwei Abkantungen quer zur Längsseite eingearbeitet sind.
Die Bohrwirkung der erfindungsgemäßen Bohrspitze kann verbessert werden, wenn die Mittenplatte eine axial vorstehende Spitze aufweist. Außerdem wird durch eine solche Spitze eine Zentrierwirkung erzielt. Beispielsweise kann diese Spitze zwischen zwei Abkantungen der Mittenplatte vorgesehen sein.
Die Mittenplatte kann prinzipiell drehfest direkt an einem Bohrrohr befestigt sein. Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Bohrspitze zum Anbringen an einem Bohrrohr aber ein Rohrgrundkörper vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein kurzes Rohrstück auf Stahl handeln, das mit dem Bohrrohr drehfest verbunden werden kann. Durch den Rohrgrundkörper wird die Stabilität des Aufbaus erhöht und es sind hierdurch längere Standzeiten erreichbar.
An dem Rohrgrundkörper kann eine Dichtung, insbesondere in einer dafür vorgesehenen Ringnut, zum Abdichten gegenüber dem Bohrrohr vorgesehen sein. Der Rohrgrundkörper kann in das Bohrrohr eingeschoben oder über das Bohrrohr geschoben werden.
Prinzipiell können die Schneidwendelplatte direkt an dem Rohrgrundkörper befestigt sein. Auch Ausgestaltungen mit mehr als zwei zueinander verkippt angeordneten Schneidwendelplatten sind möglich. Bei einer vorteilhaften Variante ist die Mittenplatte drehfest an dem Rohrgrundkörper angeordnet. Zur fixierenden Aufnahme der Mittenplatte ist der Rohrgrundkörper dann bevorzugt mit seitlichen Schlitzen versehen.
Ein noch robusterer Aufbau wird erreicht, wenn eine Stirnseite des Rohrgrundkörpers zum Abstützen der Schneidwendelplatten mit wendelartigen Anschlagbereichen ausgebildet ist. Da das Rohrstück des Rohrgrundkörpers sehr hohe Kräfte und Drehmomente aufnehmen kann, sind bei dieser Ausführungsform besonders hohe Standzeiten und Belastungen möglich.
Bei einer besonders bevorzugten Variante sind je zwei Schneidwendelplatten aus einer im Wesentlichen quadratischen Platte hergestellt. Die erfindungsgemäße Bohrspitze lässt sich dann mit einem Minimum an Materialaufwand praktisch ohne Materialverlust und somit insgesamt sehr kostengünstig fertigen.
Besonders gute Bohreigenschaften werden erreicht, wenn die Schneidwendelplatten zueinander in einem Winkel von 10° bis 30°, bevorzugt von 15° bis 25°, angeordnet sind.
Im Hinblick auf die Bohrwirkung ist darüber hinaus vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser der durch die Schneidwendelplatten gebildeten Schneidwendel etwa das 2,5- bis 3,5-fache, bevorzugt das 2,8- bis 3,2-fache, des Außendurchmessers des Rohrgrundkörpers beträgt.
Eine weitere Verbesserung der Bohrwirkung kann schließlich erzielt werden, wenn die in Schneidrichtung zeigenden Ränder der Schneidwendelplatten mit einer Schneide oder zumindest einer scharfen Kante versehen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Bohrspitze werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben.
Dort zeigen:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrspitze in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrspitze in einer Seitenansicht;
Fig. 3
die Bohrspitze aus Fig. 2 in einer axialen Vorderansicht;
Fig. 4
die Bohrspitze aus Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung;.
Fig. 5
ein Ausführungsbeispiel eines Rohrgrundkörpers für eine erfindungsgemäße Bohrspitze in einer Seitenansicht; und
Fig. 6
den Rohrgrundkörper aus Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht.
Fig. 1 zeigt ein erstes besonders einfach aufgebautes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrspitze 10. Auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Mittenplatte 16 sind dabei zwei Schneidwendelplatten 14 zueinander verkippt verschweißt. Die Mittenplatte 16 und die Schneidwendelplatten 14 sind aus Stahlplatten gefertigt. Zur Verbesserung der Bohrwirkung und zum Zentrieren der Bohrspitze 10 während des Bohrens ist die Mittenplatte 16 mit einer Spitze 20 versehen. Erfindungsgemäß weisen die Schneidwendelplatten 14 etwa eine Dreiecksform auf.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Form von gleichseitigen rechtwinkligen Dreiecken, da dann zur Herstellung der beiden Schneidwendelplatten 14 lediglich eine quadratische Platte entlang einer Diagonalen geteilt werden muss. Die Mittenplatte 16 kann durch geeignete Schlitze, die in einer Aufnahme an dem Bohrrohr ausgebildet sind, drehfest an dem Bohrrohr gehalten werden. An der Rückseite der Mittenplatte 16 ist ein Rohrgrundkörper 24 mit Verschlussplatte 25 angeschweißt. Der Rohrgrundkörper 24 dient zum dichten Abschluss des Bohrrohres. Hierzu kann an seiner Außenseite beispielsweise ein Dichtring angebracht werden. Die in der Mittenplatte 16 angeordneten Löcher 27 dienen zur Aufnahme von Mitnehmerzapfen des Bohrrohres zur Drehmomentübertragung. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist mit minimalem Material- und Fertigungsaufwand herzustellen und eignet sich deshalb besonders gut für Einsätze als "verlorene Bohrspitze".
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrspitze wird im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 3 beschrieben. Äquivalente Komponenten sind dabei mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 gekennzeichnet.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Bohrspitze 10. Wie bei dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Beispiel wird dabei eine Schneidwendel durch zwei Schneidwendelplatten 14 gebildet, die auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Mittenplatte 16 verschweißt sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, schließen die beiden Schneidwendelplatten 14 einen Winkel 30 ein, der bevorzugt etwa 20° beträgt.
Der wesentliche Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel besteht darin, dass bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Variante zur Stabilisierung der Bohrspitze 10 ein Rohrgrundkörper 24 vorgesehen ist. Der Rohrgrundkörper 24 besteht im Wesentlichen aus einem kurzen Stahlrohrstück. Der Außendurchmesser 32 der durch die Schneidwendelplatten 14 gebildeten Schneidwendel 12 beträgt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, etwa das dreifache des Außendurchmessers 34 des Rohrgrundkörpers 24. Auch hier sind die Schneidwendelplatten 14 auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittenplatte 16 verschweißt. Diese Mittenplatte 16 ist in Schlitzen 26 des Rohrgrundkörpers 24 aufgenommen und somit drehfest mit dem Rohrgrundkörper 24 verbunden. Eine weitere wesentliche Verbesserung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2 bis 4 im Vergleich zu Fig. 1 besteht darin, dass die Mittenplatte 16 quer zu ihren Längskanten mit zwei Abkantungen 18 versehen ist. Zwischen diesen Abkantungen 18 ist eine Spitze 20, die auch als Zentrierspitze bezeichnet werden kann, ausgebildet. Durch diese Abkantungen 18 wird in einfacher Weise eine deutliche Erhöhung der Stabilität erzielt. Auch hier weisen die Schneidwendelplatten 14 im Wesentlichen die Form von gleichseitigen rechtwinkligen Dreiecken auf. Wie unmittelbar aus Fig. 3 ersichtlich, können auch hier die beiden Schneidwendelplatten 14 aus einer quadratischen Stahlplatte hergestellt werden. Die Schneidwendelplatten 14 stützen sich außerdem jeweils an wendelartig ansteigenden Anschlagbereichen 28 ab, die an dem Rohrgrundkörper 24 ausgebildet sind. Durch diese wendelartig ansteigenden Anschlagbereiche 28 werden eine hervorragende Stabilität und somit besonders lange Standzeiten ermöglicht.
Ein Beispiel eines offenen Rohrgrundkörpers 24 für eine erfindungsgemäße Bohrspitze ist in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt. Der Rohrgrundkörper 24 besteht dabei im Wesentlichen aus einem Rohrstück 25, das auf einer Seite mit den oben beschriebenen wendelartigen Anschlagbereichen 28 zum Abstützen der Schneidwendelplatten 14 und außerdem mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Schlitzen 26 versehen ist, die zur Aufnahme der Mittenplatte 16 dienen. Das Rohrstück 25 ist außerdem mit insgesamt drei Öffnungen 38 versehen, die zum drehfesten Verbinden des Rohrgrundkörpers 24 mit einem Bohrrohr dienen können. Beispielsweise können hierzu geeignete Bolzen in die Öffnungen 38 eingeschoben werden.
Durch die Erfindung wird eine neue Bohrspitze für einen Erdbohrer bereitgestellt, die besonders einfach aufgebaut ist und mit einem Minimum an Material- und Fertigungsaufwand und somit insgesamt sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Bohrspitze ist deshalb besonders gut geeignet für Anwendungen, bei denen die Bohrspitze nach dem Einbringen der Bohrung in dem Bohrloch verbleibt.

Claims (10)

  1. Bohrspitze für einen Erdbohrer mit einer Schneidwendel (12) ,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Schneidwendel (12) durch mindestens zwei im Wesentlichen dreieckige Schneidwendelplatten (14) gebildet ist, die zueinander verkippt angeordnet sind.
  2. Bohrspitze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Schneidwendelplatten (14) an einer Mittenplatte (16) befestigt sind.
  3. Bohrspitze nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Mittenplatte (16) mit einer Profilierung, insbesondere mit Abkantungen (18), versehen ist.
  4. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Mittenplatte (16) eine axial vorstehende Spitze (20) aufweist.
  5. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet , dass zum Anbringen an ein Bohrrohr ein Rohrgrundkörper (24) vorgesehen ist.
  6. Bohrspitze nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet , dass der Rohrgrundkörper (24) zur fixierenden Aufnahme der Mittenplatte (16) mit seitlichen Schlitzen (26) versehen ist.
  7. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet , dass eine Stirnseite des Rohrgrundkörpers (24) zum Abstützen der Schneidwendelplatten (14) mit wendelartigen Anschlagbereichen (28) ausgebildet ist.
  8. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Schneidwendelplatten (14) aus einer im Wesentlichen quadratischen Platte hergestellt sind.
  9. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet dass die Schneidwendelplatten (14) zueinander in einem Winkel (30) von 10° bis 30°, bevorzugt von 15° bis 25°, angeordnet sind.
  10. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet , dass der Außendurchmesser (32) der durch die Schneidwendelplatten (14) gebildeten Schneidwendel (12) etwa das 2,5- bis 3,5-fache, bevorzugt das 2,8 - bis 3,2-fache, des Außendurchmessers (34) des Rohrgrundkörpers (24) beträgt.
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