DE1225575B - Drill head, especially for deep drilling - Google Patents

Description

Bohrkopf, insbesondere für das Tiefbohrverfahren Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf, wie er insbesondere beim Tiefbohrverfahren Anwendung findet.Drilling head, in particular for the deep drilling process The invention relates to a drill head, as it is used in particular in deep drilling.

Es sind Bohrköpfe bekannt, die einen Schaft haben, der einseitig an einem Bohrrohr zu befestigen ist und an seiner anderen Seite einen Messereinsatz sowie auf seiner Umfangsfläche Führungsmittel zum Abstützen der beim Bohren auftretenden Radialkräfte trägt.There are drill heads known that have a shaft that is on one side to be attached to a drill pipe and on its other side a knife insert as well as guide means on its circumferential surface for supporting the occurring during drilling Radial forces.

Bei diesen bekannten Bohrköpfen ist der Messereinsatz starr mit dem Schaft verbunden. Da die Messer jedoch bei derartigen Bohrköpfen unsymmetrisch zur Bohrkopflängsachse angeordnet sind, liegt die Wirkungslinie der Vorschubkraft außerhalb der Bohrkopflängsachse. Dieser Kräfteversatz bedeutet jedoch ein auf die Bohrstange wirkendes Kippmoment, das seinerseits Schwingungen der Bohrstange zur Folge hat und die Genauigkeit und die Oberflächengüte der Bohrungen beeinträchtigt.In these known drill heads, the knife insert is rigid with the Shank connected. However, since the knives are asymmetrical for such drill heads Drill head longitudinal axis are arranged, the line of action of the feed force is outside the longitudinal axis of the drill head. However, this force offset means an impact on the boring bar Acting tilting moment, which in turn results in vibrations of the boring bar and affect the accuracy and surface quality of the holes.

Ein anderer Nachteil der bekannten Bohrköpfe besteht darin, daß sich die üblicherweise hart eingelöteten Messer nicht ersetzen lassen, weil Kopf, Führungsmittel und Messer mit dem Verschleiß von Messer und Führungsmittel nachgeschliffen werden. Die Lebensdauer der Werkzeuge liegt jedoch nur bei wenigen der zu bohrenden Werkstoffe über 100 Bohrmeter, so daß ein Verbrauch des Messers gleichbedeutend mit einem Verbrauch des wegen seiner Form teuren Bohrkopfschaftes ist.Another disadvantage of the known drill heads is that The knives that are usually hard-soldered cannot be replaced because the head, the guide means and knives are reground with the wear of the knife and guide means. However, the service life of the tools is only a few of the materials to be drilled over 100 meters, so that a consumption of the knife is synonymous with consumption the drill head shaft, which is expensive because of its shape.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Bohrköpfe zu vermeiden und ein Bohrwerkzeug zu schaffen, das die Wirtschaftlichkeit des Bohrens verbessert.The present invention is based on the problem of the disadvantages to avoid the known drill heads and to create a drilling tool that is cost-effective drilling improved.

Diese Aufgabe wird an einem Bohrkopf der beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Messer verschieblich mit dem Bohrkopfschaft verbunden und mit eigenen Mitteln zum Abstützen der auf das Messer wirkenden Radialkräfte im Bohrloch versehen ist.This task is performed on a drill head of the type described solved that the knife is slidably connected to the drill head shaft and with its own Means are provided for supporting the radial forces acting on the knife in the borehole is.

Dabei ist das Messer vorzugsweise fest mit einem Messerträger und dieser verschieblich und lösbar mit dem Bohrkopfschaft verbunden.The knife is preferably fixed to a knife holder and this slidably and releasably connected to the drill head shaft.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schiebeverbindung zwei zur übertragung der Vorschubkräfte zusammenwirkende, am Messerträger und am Bohrkopfschaft vorgesehene Kraftübertragungsflächen auf, die im Bereich der parallel zur Bohrachse versetzten Kraftangriffslinie der Vorschubkraft liegen.In a preferred embodiment of the invention, the sliding connection two working together to transmit the feed forces, on the knife carrier and on the Drill head shank provided power transmission surfaces in the area of the parallel to the drilling axis offset force application line of the feed force lie.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Bohrkopf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 einen Teilschnitt durch einen Bohrkopf gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 einen Schnitt gemäß A-A in F i g. 2, F i g. 4 eine Stirnansicht des Bohrkopfes und F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linien B-B in den F i g. 1 und 2.Two embodiments of the invention are described below and shown in the drawing. It shows F i g. 1 a partial section through a Drill head according to one embodiment of the invention, FIG. 2 a partial section through a drill head according to another embodiment of the invention, FIG. 3 one Section according to A-A in FIG. 2, fig. 4 shows an end view of the drill head and F i G. 5 shows a section along the lines B-B in FIG. 1 and 2.

Der in F i g. 1 dargestellte Bohrkopf weist einen Schaft 1 auf, der mit seinem Ende 2 an einer nicht dargestellten Bohrstange zu befestigen ist. Der Schaft 1 ist mit drei Führungsleisten 3 versehen, mittels derer er sich im Bohrloch abstützt.The in F i g. 1 shown drill head has a shaft 1, the is to be attached with its end 2 to a boring bar, not shown. Of the Shank 1 is provided with three guide strips 3, by means of which it is in the borehole supports.

Am vorderen (in der Zeichnung linken) Ende des Schaftes 1 ist ein das Bohrmesser 4 tragender Messerträger 5 angeordnet. Dieser Messerträger ist in der Stirnansicht (F i g. 4) im wesentlichen L-förmig und hat zur Aufnahme der beim Bohren auftretenden Radialkräfte eigene Führungsmittel, die den Messerträger 5 im Bohrloch abstützen und die von zwei Führungsleisten 6 sowie von der Rundlauffase 7 des Messers 4 gebildet sind.At the front (left in the drawing) end of the shaft 1 is a the knife carrier 5 carrying the drill knife 4 is arranged. This knife carrier is in the front view (F i g. 4) is essentially L-shaped and has to accommodate the at Drilling occurring radial forces own guide means, which the knife carrier 5 in Support the borehole and the two guide strips 6 and the concentric bevel 7 of the knife 4 are formed.

ZurverschieblichenBefestigung des Messerträgers 5 am Bohrschaft 1 sind an diesen beiden Teilen zusammenwirkende Führungen 8, 8' vorgesehen, die senkrecht zur Bohrachse angeordnet sind und ein seitliches Verschieben bzw. Herausnehmen des Messerträgers aus dem Bohrschaft erlauben. Zur übertragung der zum Bohren erforderlichen Vorschubkräfte sind die Führungen 8, 8' imBereich der Wirkungslinie der Schnittdruck-Resultierepden mit übertragungsflächen 9, 10 versehen. Diese Flächen können planparallel sein; eine oder beide der Flächen können jedoch auch zylindrisch oder kugelig gewölbt sein, damit die Übertragungslinie bzw. der Übertragungspunkt der Vorschubkraft genau definiert ist. Die übertragungsflächen 9, 10 verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Bohr- bzw. Bohrschaftachse.For the displaceable attachment of the knife carrier 5 to the drill shank 1, cooperating guides 8, 8 'are provided on these two parts, which are arranged perpendicular to the drilling axis and allow the knife carrier to be moved laterally or removed from the drill shank. In order to transmit the feed forces required for drilling, the guides 8, 8 'are provided with transmission surfaces 9, 10 in the area of the line of action of the cutting pressure resultant pods. These surfaces can be plane-parallel; However, one or both of the surfaces can also be curved cylindrically or spherically so that the transmission line or the transmission point of the feed force is precisely defined. The transmission surfaces 9, 10 run essentially perpendicular to the drill or drill shaft axis.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt, das im wesentlichen der Ausführung nach F i g. 1 entspricht. Zur Übertragung der Schnittdruck-Resultierenden bzw. der Vorschubkraft sind zwischen Messerträger 5 und Bohrschaft 1 Übertragungsflächen 11, 12 vorgesehen, die in einem Winkel unter 90° zur Bohrschaftachse verlaufen. Die Übertragungsflächen 11, 12 können entsprechend den Übertragungsflächen 9, 10 ausgebildet sein.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 2 shown, that is essentially the execution according to FIG. 1 corresponds. To the Transmission of the cutting pressure resultant or the feed force are between Knife carrier 5 and drill shank 1 transfer surfaces 11, 12 provided in one At an angle of less than 90 ° to the drill shaft axis. The transfer surfaces 11, 12 can be designed in accordance with the transfer surfaces 9, 10.

Beim Bohren bewirkt die Vorschubkraft eine intensive Klemmverbindung zwischen dem Messerträger 5 und .dem Bohrschaft 1. Die Intensität der Klemmwirkung steigert sich dabei mit zunehmender Vorschubkraft. Eine auf Grund von Inhomogenitäten im zu bohrenden Metall auftretende Schwankung des Klemmdrucks zwischen Messerträger 5 und Bohrschaft 1 kann jedoch nicht zum Aufschaukeln der Bohrstange führen, da die Kräfte unmittelbar am Entstehungsort durch die Führungen 6, 7 und etwaige auf den Bohrkopfschaft 1 übergeleiteteReststörungen von den Führungsleisten 3 aufgenommen werden.When drilling, the feed force creates an intensive clamping connection between the knife carrier 5 and .dem drill shank 1. The intensity of the clamping effect increases with increasing feed force. One due to inhomogeneities fluctuation in the clamping pressure between the knife carrier in the metal to be drilled 5 and drill shaft 1 can not lead to rocking of the drill rod, because the forces directly at the point of origin through the guides 6, 7 and any Residual disturbances transferred to the drill head shaft 1 are absorbed by the guide strips 3 will.

Claims (1)

Patentansprüche: 1. Bohrkopf, insbesondere für das Tiefbohrverfahren, dessen Schaft einseitig an einem Bohrrohr zu befestigen ist und an seiner anderen Seite ein Messer sowie auf seiner Umfangsfläche Führungsmittel zum Abstützen der Radialkräfte trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Messereinsatz (4) verschieblich mit dem Bohrkopfschaft (1) verbunden und mit eigenen Mitteln (6,7) zum Abstützen der auf das Messer wirkenden Radialkräfte im Bohrloch versehen ist. z. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messereinsatz (4) fest mit einem Messerträger (5) und dieser verschieb-und lösbar mit dem Bohrkopfschaft (1) verbunden ist. 3. Bohrkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel am Messerträger (5) angeordnet sind und aus vorzugsweise drei Stützleisten (6, 7) bestehen, deren gemein- , samer Außendurchmesser größer als der Bohrkopfdurchmesser ist. 4. Bohrkopf nach Anspruch 3, dadurch . gekennzeichnet, daß eine der Stützleisten in an sich bekannter Weise von der Rundlauffase (7) des Messers (4) gebildet ist. 5. Bohrkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeverbindung zwei zur Übertragung der Vorschubkräfte zusaTnnenwirkende, am Messerträger (5) und am Bohrkopfschaft (1) vorgesehene Kraftübertragungsflächen (9, 10; 11, 12) aufweist, die im Bereich der parallel zur Bohrachse versetzten Kraftangriffslinie liegen. 6. Bohrkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der übertragungsflächen eben ist. 7. Bohrkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Übertragungsflächen gekrümmt sind. B. Bohrkopf nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeverbindung zwei zur Übertragung des Bohrmomentes zusammenwirkende, am Messerträger (5) und am Bohrkopfschaft (1) vorgesehene Flächen aufweist, die axial und in Bohrer-Längsschnittebene verlaufen. 9. Bohrkopf nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung zwischen Messerträger (5) und Bohrkopfschaft (1) aus zusammenwirkenden, parallel zur Schneidkantenebene verlaufenden, im wesentlichen U-förmigen Führungen (8, 8') gebildet ist. 10. Bohrkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in Vorschubrichtung vorn liegende Schenkel der U-förmigen Führung (8') unter Bildung einer prismatischen Führungsbahn schräggestellt ist und die Übertragungsfläche (12) bildet. 11. Bohrkopf nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopfschaft (1) mit drei Führungsleisten (3) versehen ist, die um je 120° am Bohrkopfumfang versetzt sind und von denen mindestens eine bis in den Bereich des Messers (4) ragt. .Claims: 1. Drilling head, in particular for the deep drilling process, the shaft of which is to be fastened on one side to a drill pipe and on its other side carries a knife and guide means on its circumferential surface for supporting the radial forces, characterized in that the knife insert (4) is displaceable with the Drill head shaft (1) connected and provided with its own means (6,7) for supporting the radial forces acting on the knife in the borehole. z. Drilling head according to Claim 1, characterized in that the knife insert (4) is fixedly connected to a knife carrier (5) and this is connected to the drill head shaft (1) in a displaceable and detachable manner. 3. Drill head according to claim 2, characterized in that the support means are arranged on the knife carrier (5) and preferably consist of three support strips (6, 7) whose common outer diameter is greater than the drill head diameter. 4. Drill head according to claim 3, characterized. characterized in that one of the support strips is formed in a manner known per se from the concentric bevel (7) of the knife (4). 5. Drilling head according to claim 2, characterized in that the sliding connection has two force transmission surfaces (9, 10; 11, 12) which act together on the knife carrier (5) and on the drill head shank (1) to transmit the feed forces and which are in the region of the parallel to the The force application line is offset from the drilling axis. 6. Drill head according to claim 5, characterized in that at least one of the transmission surfaces is flat. 7. Drill head according to claim 5, characterized in that both transmission surfaces are curved. B. drill head according to claim 2 or 5, characterized in that the sliding connection has two surfaces which cooperate to transmit the drilling torque and which are provided on the knife carrier (5) and on the drill head shank (1) and extend axially and in the longitudinal sectional plane of the drill. 9. Drilling head according to claim 2 to 8, characterized in that the releasable connection between knife carrier (5) and drill head shank (1) is formed from cooperating, parallel to the cutting edge plane, substantially U-shaped guides (8, 8 '). 10. Drilling head according to claim 9, characterized in that the leg of the U-shaped guide (8 ') lying at the front in the feed direction is inclined to form a prismatic guide track and forms the transmission surface (12) . 11. Drill head according to claim 2 to 9, characterized in that the drill head shank (1) is provided with three guide strips (3) which are offset by 120 ° on the drill head circumference and of which at least one extends into the area of the knife (4) protrudes. .