WO2003010409A1

WO2003010409A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: WO2003010409A1
Application number: PCT/EP2002/008367
Authority: WO
Inventors: Hans-Joachim Bayer; Dieter Wurm
Original assignee: Tracto-Technik Gmbh
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2003-02-06
Also published as: DE10136094A1; EP1419308A1; DE50206158D1; EP1419308B1

Abstract

Bei einem Bohrwerkzeug zum Herstellen oder Aufweiten von Erdbohrungen oder auch zum Zerstören von im Erdreich verlegten Rohrleitungen ist ein Grundkörper so mit einer dem Erdreichabbau oder dem Zerstören der Rohrleitung dienenden Schneidkörper verbunden, dass die Schneide in einer komplementären Halterung des Grundkörpers verankert ist. Dies kann durch Verschrauben oder durch blossen Reibungsschluss geschehen und ermöglicht es, einen einzigen Grundkörper mit unterschiedlichen Schneidkörpern für unterschiedliche Bodenverhältnisse oder unterschiedliche Solldurchmesser der Erdbohrung auszustatten.

Description

"Bohrwerkzeug"

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zum Herstellen oder Aufweiten von Erdbohrungen oder auch zum Zerstören einer im Erdreich verlegten Rohrleitung gegebenenfalls mit gleichzeitigem Einziehen einer neuen Rohrleitung.

Bohrwerkzeuge dieser Art bestehen üblicherweise aus einem Grundkörper sehr unterschiedlicher Beschaffenheit, der einstückig, beispielsweise durch Schweißen, mit Schneiden zum Abbau und/oder Aufweiten des das Werkzeug umgebenden Erdreichs einstückig verbunden sind. Der Grundkörper kann sehr unterschiedlicher Art sein und beispielsweise aus einem gezogenen und/oder geschobenen Gestängeabschnitt bestehen. Bei einem solchen, aus der US-Patentschrift 5 687 807 bekannten Bohrwerkzeug zum Aufbohren bzw. Aufweiten einer vorhandenen Erdbohrung ist der Gestängeabschnitt mit spitzwinkelig abstehenden Streben verschweißt, zwischen deren freien Enden und dem Gestängeabschnitt sich gebogene Messerbalken erstrecken, die mit Schneiden versehen sind. Die Messerbalken sind mit den Streben und dem Gestängeabschnitt verschweißt, so daß die Konstruktion insgesamt sehr aufwendig ist. Ein weiterer Nachteil derartiger Konstruktionen besteht darin, daß ein Austausch der Messerbalken und insbesondere auch eine Anpassung an unterschiedliche Ist- oder Solldurchmesser des Bohrlochs nicht möglich ist.

Daraus folgt, daß für unterschiedliche Bohrungsdurchmesser, aber auch für unterschiedliche Bodenverhältnisse jeweils ein komplettes Werkzeug aus Grundkörper und grundkörperfesten Schneidkörpern bzw. Schneiden erforderlich ist. Hinzu kommt, daß ein Austausch beschädigter oder verschlissener Schneidkörper und Schneiden nur mit großem Aufwand möglich ist.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Bohrwerkzeug zu schaffen, das sich unterschiedlichen Bohrbedingungen und Bodenverhält-

BESTATIGUNGSKOPIE nissen anpassen läßt und gegebenenfalls auch ein leichtes Auswechseln der hoch beanspruchten Schneiden erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Bohrwerkzeug aus einem Grundkörper und mindestens einem feststehenden Schneidkörper, bei dem der Schneidkörper erfindungsgemäß in einer vorzugsweise komplementären Halterung des Grundkörpers verankert ist. Zur Verankerung kann der Schneidkörper ein Basisteil besitzen, das vorzugsweise reibungsschlüssig in einer Halterung in Gestalt einer Grundkörperausnehmung verankert ist. Um das zu ermöglichen, können das Basisteil und die Ausnehmung keilförmig oder konisch ausgebildet sein. Durch Einpressen oder auch Einschlagen läßt sich das Basisteil des Schneidkörpers dann durch Reibungsschluß fest in der Ausnehmung verankern. Im Gebrauch wird dann die Haltekraft zwischen Basisteil und Grundkörper noch erhöht, wenn eine Kraftkomponente aus der mechanischen Beanspruchung des Schneidkörpers in Richtung der Ausnehmung wirkt.

Solche reibungsschlüssigen Verbindungen lassen sich auch wieder lösen, wenn ein Austausch der Schneidkörper erforderlich ist, beispielsweise gegen Schneidkörper mit einem größeren Durchmesser der Hüllfläche zum Erreichen eines größeren Durchmessers der Erdbohrung oder zum Austausch einer nicht mehr brauchbaren Schneide. Dies kann mit Hilfe eines Lösedorns geschehen, der in eine Kammer des Grundkörpers eingeschlagen wird, wenn die Basisteile mit ihren freien Enden in die Kammer ragen.

Der Schneidkörperaustausch wird vereinfacht, wenn der Grundkörper Halterippen bzw. -laschen besitzt, an denen bzw. zwischen denen die Schneidkörper mit Ihrer Basis verankert sind. Das kann beispielsweise durch Ver- schrauben geschehen.

Die Schneidkörper können auch in ihrer Längsrichtung verschiebbar angeordnet sein, so daß sich bei auf einer Schrägfläche angeordneten Schneid- körpem durch einfaches Längsverschieben eine größere Hüllfläche bzw. Wirkfläche erreichen läßt. Um das zu ermöglichen, können die Schneidkörper, beispielsweise Schneidplatten, und/oder die Halterippen mit komplementären Bohrungen versehen sein.

Alternativ können die Schneidkörper auch in - gegebenenfalls gestaffelt angeordneten - Ausnehmungen des Grundkörpers verklemmt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Bohrwerkzeugs mit einem

Grundkörper und Schneidplatten,

Fig. 2 den Grundkörper nach Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Grundkörpers der Fig. 1 ,

Fig. 4 einen Schneidkörper in Gestalt einer Schneidplatte,

Fig. 5 eine Bi-Metall-Schneidplatte,

Fig. 6 die perspektivische Darstellung eines Grundkörpers mit einem

Flycutter,

Fig. 7 die Seitenansicht eins Grundkörpers mit einem Schneidkörper in Gestalt einer Schiene,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Schneidkörper der Fig. 7,

Fig. 9 einen Grundkörper mit einem Lösedorn, Fig. 10 einen Grundkörper mit zwei verschiedenen Schneidkörpem,

Fig. 11 einen Grundkörper mit Aufnahmen für die Schneidplatten und

Fig. 12 Schneidplattenbefestigungen mittels verschiedener Klemm- bis 14 körper.

Das Bohrwerkzeug besteht aus einem Grundkörper 1 mit Düsen 2 und einem Anschlußstück 3 für einen nicht dargestellten Spülmittelschlauch. Am gegenüberliegenden Ende ist der Grundkörper 1 mit einem Innengewinde versehen, in das ein Gestängeabschnitt 4 eingeschraubt ist, an dem eine Zugkraft, beispielsweise ein Zugseil oder ein Bohrgestänge, angreift. Auf seiner Oberfläche besitzt der Grundkörper paarweise parallel zueinander angeordnete, jedoch winkelig zu der Grundkörper-Längsachse verlaufende Halterippen 5, 6 mit einer dazwischen befindlichen schlitzartigen Ausnehmung 7, in der jeweils ein Schneidkörper in Gestalt einer Schneidplatte 8 angeordnet ist. Die vorderen Enden der Schneidplatten sind leicht nach innen abgebogen und übergreifen so käfigartig den rückwärtigen Teil des Gestängeabschnitts 4; sie bilden auf diese Weise einen käfigartigen Schutz für die angesichts der hohen Beanspruchung beim Bohren bzw. Aufweiten gefährdete Verbindung zwischen dem Grundkörper 1 und dem Gestängeabschnitt 4.

Der Freiraum zwischen den Halterippen dient zum Abführen des gelösten Erdreichs.

Die Halterippen 5, 6 sind mit Bohrungen 9 versehen, die mit Bohrungen 10 im unteren Teil der Schneidplatten korrespondieren und der Aufnahme von nicht dargestellten Schraubzapfen zum Fixieren der Schneidplatten 8 dienen. lm rückwärtigen Teil der Ausnehmungen 7 ist ein Führungskeil 11 mit einer Hinterschneidung 12 angeordnet, der beim Einschieben der Schneidplatte 8 von vorne in eine Nut 13 im unteren Teil der Schneidplatte eingreift. Der Keil 11 besitzt schräg in bezug auf den Grundkörper 1 verlaufende Führungsflächen, die mit korrespondierenden Führungsflächen der Nut 13 zusammenwirken und so geneigt angeordnet sind, daß sich beim Verschieben der Schneidplatten 8 nach vorne der Durchmesser der Schneidplatten-Hüllfläche verkleinert und beim Verschieben der Schneidplatten nach hinten vergrößert. Um die Schneidplatten dabei in verschiedener Lage fixieren zu können, besitzen die Halterippen 5, 6 und die Schneidplatten 8 die miteinander korrespondierenden Bohrungen 9, 10.

Die Schneidplatten 8 können aus einem einheitlichen Werkstoff bestehen (Fig. 4) oder als Bi-Metall-Platten ausgebildet sein (Fig. 5). Bei den Bi-Me- tall-Platten ist ein plattenförmiger Basiskörper 14 aus einem verhältnismäßig zähen Werkstoff mit einer Kante 15 aus einem verschleißfesten Werkstoff verbunden. Die Basiskörper 1 und die Kante 15 enthalten Kanäle 29, 30, 31 , die zu Öffnungen bzw. Düsen 32 führen und der Schneide ein Spülmittel zuführen.

Anstelle einzelner, direkt zwischen den Halterippen 5, 6 verankerter Schneidplatten 8 können zwischen den Halterippen auch Basisteile 16 eines mit Schneidelementen 17 versehenen Tragrings in Gestalt eines Flycutter- Rings 18 verankert sein.

Die Schneidplatten 8 und der Flycutter-Ring 18 lassen sich nach einem Lösen der in die Bohrungen 9, 10 eingreifenden Schraubzapfen leicht entfernen und beispielsweise durch einen Flycutter-Ring mit anderem Durchmesser bzw. speziellen Schneidplatten für eine andere Bodenbeschaffenheit oder Schneidplatten mit einer anderen Hüllfläche ersetzen. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 7 bis 10 ist der Grundkörper 19 mit unten offenen konischen Ausnehmungen 20 und einer Kammer 21 versehen. Eine schienenförmige Schneidplatte 22 greift mit ihren Basisteilen in Gestalt von konischen Steckzapfen 23 in die komplementären Ausnehmungen 20 ein und ist dort in Folge Reibungsschlusses verriegelt. Die Steckzapfen 23 sind so bemessen, daß ihre freien Enden ein kleines Stück in die Kammer 21 hineinragen. Die Verriegelung läßt sich auf einfache Weise durch Einschlagen eines Lösedorns 24 in die Kammer 21 lösen, um den Grundkörper frei zu machen für eine andere Schneidschiene.

Der Grundkörper kann auch aus einem Bohrkopf 25 am vorderen Ende eines nicht dargestellten Gestänges oder eines ebenfalls nicht dargestellten, selbstbetriebenen Rammbohrgeräts bestehen und mit Schneidkörpern in Gestalt einer Schneidspitze 26 und/oder einer Schneidplatte 27 mit einer Lenkfläche 28 verbunden sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 enthält der Grundkörper 33 mehrere nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Aufnahmen 34, 35, 36 unterschiedlicher Tiefe in gestaffelter Anordnung. Die Staffelung erlaubt es, Schneidköper 37 gleicher Abmessungen so anzuordnen, daß sich unterschiedliche Hüllkreise ergeben. In den Aufnahmen lassen sich jedoch auch hinsichtlich ihrer radialen Erstreckung in situ unterschiedlich bemessene Schneidkörper bzw. -platten anordnen. Auf diese Weise ergibt sich eine große Zahl wirksamer Durchmesser des Werkzeugs. Die Schneidkörper können in die Aufnahmen 34, 35, 36 eingeschoben sein.

Die Schneidkörper 37 können aber auch mit einem Fuß 38 versehen sein, der mit einem Klemmkörper 39, 40, 41 zusammenwirkt. Der Klemmkörper wird mit Hilfe eines Schraubbolzens 42 gegen den Grundkörper 33 verspannt (Fig. 12 bis 14). Der Klemmkörper 41 und der Schneidkörper 43 können jeweils mit einer Querbohrung 44, 45 für einen Sicherungsstift 46 versehen sein.

Die Berührungsflächen der Klemmkörper 39, 40, 41 und der Schneidkörper 37, 41 miteinander können auch verzahnt sein.

Die einzelnen Ausführungsbeispiele veranschaulichen, wie sich verschiedenartige Schneidkörper auf unterschiedliche Weise lösbar mit einem Grundkörper verbinden lassen.

Claims

Patentansprüche

1. Bohrwerkzeug aus einem Grundkörper (1 , 19, 24) und einem feststehenden Schneidkörper (8; 17; 22; 25; 26; 37; 43), dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper in einer komplementären Halterung (5, 6, 20; 34; 35; 36) des Grundkörpers verankert ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (8; 22) mit einem Basisteil (16; 23) in einer Ausnehmung (7, 20) des Grundkörpers (1 , 19, 24) verankert ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (23) reibungsschlüssig in der Ausnehmung ( 20) verankert ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das

Basisteil und die Ausnehmung keilförmig ausgebildet sind.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (23) und die Ausnehmung (20) konisch ausgebildet sind.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beanspruchung des Schneidkörpers (22, 25, 26) eine Kraftkomponente in Richtung der Ausnehmung (20) wirkt.

7. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1 ) mit Halterippen (5, 6) versehen ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch paarweise angeordnete Halterippen (5, 6).

9. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schneidplatten (8) mit Halterippen (5, 6) verschraubt sind.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (8) auf einer geneigt zur Grundkörperoberfläche verlaufenden Fläche verschiebbar angeordnet sind.

11. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsstück (11 ) in eine Nut (13) der Schneidplatte (8) eingreift.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (8) und die Rippen (5, 6) mit korrespondierenden Bohrungen (9, 10) versehen sind.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (8) aus einem Basisteil (14) mit hoher Zähigkeit und einer verschleißfesten Schneidkante (15) bestehen.

14. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Basisteile (16) mit einem Tragring (17) verbunden sind und der Tragring mit Schneidelementen (18) bestückt ist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1 , 19, 24) mit einem Gestängeabschnitt (4) verbunden ist.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (8) die Verbindung zwischen Grundkörper (1 ) und Gestängeabschnitt (4) übergreifen.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1 , 19) mit Düsen (2) versehen ist.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (14, 15) mit zu Spülöffnungen (32) führenden Spülmittelkanälen (29, 30, 31) versehen ist.

19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 , 13, 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (33) mit Aufnahmen (34; 35; 36) unterschiedlicher Tiefe in gestaffelter Anordnung versehen ist.

20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 , 13, 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (37) in einer Aufnahme (34) verklemmt ist.

21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (37) mit Hilfe eines Klemmkörpers (39; 40; 41 ) und eines Schraubbolzens (42) verklemmt ist.

22. Werkzeug nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (43) und der Klemmkörper (41 ) jeweils mit einer Querbohrung (44; 45) versehen sind, in der sich ein Sicherungsstift (46) befindet.