DE19612122A1 - Drilling bit for horizontally-steered subterranean boreholes - Google Patents
Drilling bit for horizontally-steered subterranean boreholesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Preßbohrkopf zum lösbaren Anschluß an ein Preßbohrgestänge gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a press drill head for detachable Connection to a press drill pipe according to the features in Preamble of claim 1.
Preßbohrgestänge werden zum Auffahren von unterirdischen Hohlräumen, wie z. B. Kanälen bzw. Röhren, insbesondere unter Straßen oder Gebäuden eingesetzt, um in diese Hohl räume bevorzugt Ver- oder Entsorgungsleitungen verlegen zu können. Da bei derartigen Preßbohrverfahren keine of fene Bauweise angewandt wird, erweisen sie sich als be sonders umweltfreundlich und reduzieren auch Verkehrsbe hinderungen auf ein Minimum (Druckschrift: Horizontal- Preßbohranlage WICEMA-HB 4 000 G).Press drill rods are used for driving underground Cavities such as B. channels or tubes, in particular used under streets or buildings to get into this hollow preferably lay supply or disposal lines to be able to. Since no such open construction, they prove to be particularly environmentally friendly and also reduce traffic hindrances to a minimum (publication: horizontal Press drilling machine WICEMA-HB 4,000 G).
Bei diesen Preßbohrverfahren ist das sich entsprechend der aufzufahrenden Länge des jeweiligen Hohlraums aus mehreren Bohrstangen zusammensetzende Preßbohrgestänge stirnseitig mit einem Preßbohrkopf versehen, über den mit Hilfe z. B. einer Theodoliten-Vermessung sowie eines optischen Meßsystems die Auffahrrichtung des Hohlraums exakt bestimmt und gesteuert werden kann.This is the case with these press drilling processes the length of the respective cavity to be opened Press drill rods assembling several boring bars provided at the end with a press drill head, with the Help z. B. a theodolite survey and one optical measuring system, the direction of the cavity can be precisely determined and controlled.
Zu diesem Zweck ist stirnseitig eines zylindrischen Füh rungsschafts des Preßbohrkopfs ein keilförmiger Endab schnitt mit zu seiner Längsachse schräg verlaufender Steuerfläche vorgesehen, die sich über den gesamten Quer schnitt erstreckt. Diese Steuerfläche dient sowohl als Vortriebswerkzeug als auch zur Steuerung des Preßbohr kopfs. Hierfür ist im Preßbohrkopf z. B. eine Zielscheibe eingebaut. Ein vorgegebener Punkt auf der Zielscheibe zeigt die jeweilige Stellung der Steuerfläche an, die dann durch das optische Meßsystem über das Preßbohr gestänge auf einen Monitor an der Vortriebsvorrichtung für das Preßbohrgestänge übertragen wird. Durch Drehen des Preßbohrgestänges kann die Steuerfläche jeweils in die für eine Richtungskorrektur des aufzufahrenden Hohl raums erforderliche Position gebracht werden. Beim nach folgenden Preßvorgang erfolgt dann die gewünschte Rich tungsänderung.For this purpose there is a cylindrical end face tion shaft of the press drill head has a wedge-shaped end cut with oblique to its longitudinal axis Control surface provided that extends across the entire cross cut stretches. This control surface serves both as Jacking tool as well as to control the press drilling head. For this, z. B. a target built-in. A predetermined point on the target shows the respective position of the control surface, the then through the optical measuring system via the press drill rods on a monitor on the jacking device for the press drill pipe is transmitted. Go berserk of the press drill pipe, the control surface can each in for a directional correction of the hollow to be opened required position. When after The following pressing process is followed by the desired Rich change of attitude.
Da im bekannten Fall allein die schräge Steuerfläche als keilförmiges Vortriebswerkzeug wirksam ist und sie sich über den gesamten Querschnitt des Preßbohrkopfes er streckt, führt diese unsymmetrische Ausgestaltung des vorderen Endes des Preßbohrkopfs zwangsläufig zu häufigen Abweichungen von der gewünschten Vortriebsrichtung und erfordert demzufolge entsprechend oftmalige Richtungskor rekturen. Jede Richtungskorrektur ist aber mit einer Un terbrechung des Vortriebs verbunden, so daß das Auffahren des jeweiligen Hohlraums einen größeren zeitlichen Auf wand bedingt.Since in the known case, the oblique control surface alone wedge-shaped jacking tool is effective and itself over the entire cross section of the press boring head stretches, this asymmetrical configuration of the front end of the press drill head inevitably too often Deviations from the desired direction of advance and therefore requires correspondingly frequent directional corrections rectifications. Every direction correction is with an Un Interruption of the propulsion connected so that the driving up of the respective cavity a larger temporal opening due to wall.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Preßbohrkopf zum lösbaren An schluß an ein Preßbohrgestänge zu schaffen, mit dessen Hilfe nicht nur eine höhere Richtungsstabilität beim Vor trieb und damit weniger Richtungskorrekturen notwendig sind, sondern auch innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums eine längere Vortriebsstrecke zielgenau aufgefahren wer den kann.The invention is based on the prior art Task based on a press drill head for releasable to create a press drill pipe with which Help not only a higher directional stability when forward driven and therefore less directional corrections necessary are, but also within a predetermined period who drives a longer tunneling route precisely that can.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.According to the invention, this object is achieved in specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics.
Danach ist nunmehr ein Zentrier- und Schneidsteg der Steuerfläche in Vortriebsrichtung vorgelagert. Ein sol cher sich in der vertikalen Mittellängsebene des Preß bohrkopfes und senkrecht zu der Steuerfläche erstrecken der schmaler Zentrier- und Schneidsteg führt folglich dazu, daß der Preßbohrkopf zielgenauer in der gewünschten Vortriebsrichtung geführt werden kann. Die Richtungsstabilität des Preßbohrkopfes wird deutlich ver bessert, so daß wesentlich weniger Abweichungen von der gewünschten Vortriebsrichtung erfolgen und dadurch be dingt eine deutlich geringere Anzahl an Richtungskorrek turen vorgenommen zu werden braucht. Der Zeitraum zur Herstellung eines Hohlraums (z. B. Kanal oder Röhre) wird erheblich kleiner, so daß die Wirtschaftlichkeit des Preßbohrverfahrens unter Einsatz des erfindungsgemäßen Preßbohrkopfs wesentlich gesteigert werden kann.Then a centering and cutting bar is now the Control surface upstream in the direction of advance. A sol cher itself in the vertical median longitudinal plane of the press extend drill head and perpendicular to the control surface the narrow centering and cutting bar therefore leads to ensure that the press drill head more precisely in the desired Direction of advance can be performed. The Directional stability of the press drill head is clearly ver improves, so that significantly fewer deviations from the desired direction of advance and thereby be a significantly lower number of direction corrections tures needs to be made. The period for Producing a cavity (e.g. channel or tube) considerably smaller, so that the economy of the Press drilling method using the invention Preßbohrkopfs can be increased significantly.
Der Zentrier- und Schneidsteg kann einen einstückigen Be standteil des Preßbohrkopfes bilden. Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ist es aber auch möglich, daß der Zen trier- und Schneidsteg auf die Steuerfläche geschweißt ist. Auf diese Weise können auch herkömmliche Preßbohr köpfe in der erfindungsgemäßen Weise mit geringem Aufwand nachgerüstet werden.The centering and cutting bar can be a one-piece loading form part of the press boring head. According to the characteristics of claim 2 but it is also possible that the Zen Trier and cutting bar welded to the control surface is. In this way, conventional press drilling heads in the manner according to the invention with little effort be retrofitted.
Die Erfindung läßt es zu, daß die Steuerfläche mit dem zugeordneten Zentrier- und Schneidsteg einen Endabschnitt des Preßbohrkopfs bildet und entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 bevorzugt unmittelbar am zylindrischen Führungsschaft ausgebildet ist.The invention allows the control surface with the associated centering and cutting web an end portion the press boring head forms and according to the characteristics of claim 3 preferably directly on the cylindrical Leadership is trained.
Die Richtungsstabilität des Preßbohrkopfs beim Vortrieb kann gemäß Anspruch 4 dadurch weiter verbessert werden, daß der Zentrier- und Schneidsteg eine V-förmige Stirn schneide mit symmetrischen Schneidkanten aufweist. Die Schneidkanten laufen hierbei bevorzugt in einen mittigen Firstgrat aus, der sich in einer Mittellängsebene des Preßbohrkopfes erstreckt, welche um 90° zu der Mittel längsebene versetzt ist, in der der Zentrier- und Schneidsteg verläuft.The directional stability of the press drill head during tunneling can be further improved according to claim 4 that the centering and cutting bar has a V-shaped forehead has a cutting edge with symmetrical cutting edges. The Cutting edges preferably run in a central one Firstgrat, which is located in a central longitudinal plane of the Preßbohrkopfes which extends 90 ° to the center is offset in the longitudinal plane in which the centering and Cutting bar runs.
Die volle Wirksamkeit der V-förmigen Stirnschneide am Zentrier- und Schneidsteg wird gemäß Anspruch 5 dann er zielt, wenn die Stirnschneide etwa in einer das vordere Ende der Steuerfläche schneidenden Querebene vorgesehen ist.The full effectiveness of the V-shaped front cutting edge on Centering and cutting web is then according to claim 5 aims when the front cutting edge is roughly in one the front one Provided end of the control surface intersecting transverse plane is.
Eine weitere Verbesserung der Steuerbarkeit des Preßbohr kopfes wird mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erreicht. Danach erstreckt sich die der Steuerfläche abgewandte konvex gekrümmte längsgerichtete Schmalseite des Zen trier- und Schneidstegs in Verlängerung der Oberfläche des Führungsschafts. Die Krümmung der Schmalseite des Zentrier- und Schneidstegs entspricht dabei der Krümmung des Führungsschafts.A further improvement in the controllability of the press drilling Head is achieved with the features of claim 6. After that, the surface facing away from the control surface extends convex curved longitudinal side of the Zen trier and cutting bar in extension of the surface of the leadership. The curvature of the narrow side of the The centering and cutting webs correspond to the curvature of the leadership.
Die Merkmale gemäß Anspruch 7 tragen dazu bei, die Stand zeit des Preßbohrkopfes zu verlängern. Dazu sind die Stirnschneide und die Schmalseite des Zentrier- und Schneidstegs sowie die Oberfläche umfangsseitig der Steu erfläche mit einer einem Verschleiß einen höheren Wider stand entgegensetzenden Beschichtung versehen.The features according to claim 7 contribute to the state to extend the time of the press boring head. For that are the Face edge and the narrow side of the centering and Cutting bar and the surface on the circumference of the tax with a higher resistance to wear was provided with opposing coating.
Auch mindestens die der Stirnschneide benachbarten Berei che der Steuerfläche beiderseits neben dem Zentrier- und Schneidsteg können entsprechend den Merkmalen des An spruchs 8 mit einer einem Verschleiß einen höheren Wider stand entgegensetzenden Beschichtung versehen sein. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zur Verlängerung der Standzeit des Preßbohrkopfs bei.Also at least the area adjacent to the cutting edge che of the control surface on both sides next to the centering and Cutting bar can be according to the characteristics of the An pronoun 8 with a wear a higher resistance was provided with opposing coating. This Measure also helps to extend the service life the press boring head.
Aus welchem Werkstoff die Beschichtung besteht, ist ne bensächlich, wenn sie nur zur Erhöhung der Standzeit bei trägt. Interne Versuche haben jedoch gezeigt, daß eine Hartmanganpanzerung gemäß Anspruch 9 eine besonders wirt schaftliche Beschichtung darstellt.What material the coating is made of is ne irrelevant if they only increase the service life wearing. However, internal tests have shown that a Hard manganese armor according to claim 9 a particularly host represents economic coating.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundge dankens ist die Oberfläche des Führungsschafts gemäß An spruch 10 mit im umfangsseitigen Abstand zueinander ver laufenden wendelförmigen Rippen versehen. Durch diese Rippen wird das während des Vortriebs gelöste Erdreich in Längsrichtung des Preßbohrkopfs schraubenlinienförmig be wegt und letztlich durch die Rippen in die umgebende Erd formation gedrückt. Auf diese Weise wird ein besonders standfester Hohlraum erzeugt, bei welchem durch das beim Vortrieb verdrängte Erdreich deutlich geringere Rückform kräfte auf das dem Preßbohrkopf folgende Preßbohrgestänge ausgeübt werden. Dies hat wiederum zur Folge, daß insbe sondere bei längeren Hohlräumen mit geringeren Antriebs drehmomenten gearbeitet werden kann.In a further embodiment of the Grundge invention thanks, the surface of the leadership shaft is according to An Proverb 10 with each other in the circumferential distance running helical ribs. Through this Ribs become the soil loosened during the excavation Longitudinal direction of the press drill head be helical moves and ultimately through the ribs into the surrounding earth formation pressed. This way one becomes special stable cavity created, in which by the Propulsion displaced soil significantly less reform forces on the press drill rod following the press drill head be exercised. This in turn has the consequence that esp especially for longer cavities with less drive torques can be worked.
Um auch bei den wendelförmigen Rippen eine möglichst lange Standzeit sicherzustellen, sind nach Anspruch 11 die Rippen durch Schweißraupen aus einem Verschleiß einen höheren Widerstand entgegensetzenden Werkstoff gebildet.In order to make one possible even with the helical ribs Ensuring a long service life are according to claim 11 the ribs from welding wear from a higher resistance opposing material formed.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on a in the drawing voltage illustrated embodiment explained in more detail. Show it:
Fig. 1 in der Seitenansicht einen Preßbohrkopf; Figure 1 is a side view of a press drill head.
Fig. 2 eine Stirnansicht auf den Preßbohrkopf gemäß dem Pfeil II der Fig. 1; Figure 2 is an end view of the press drill head according to arrow II of Fig. 1.
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Preßbohrkopf ent lang der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 3 shows a cross section through the Preßbohrkopf ent along the line III-III of Fig. 1 and
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Preßbohrkopf ent lang der Linie IV-IV der Fig. 1. Fig. 4 shows a cross section through the Preßbohrkopf ent long the line IV-IV in FIG. 1.
Mit 1 ist in der Fig. 1 ein Preßbohrkopf zum lösbaren Anschluß an ein nicht näher dargestelltes Preßbohrge stänge aus schußweise aneinander kuppelbaren Bohrstangen bezeichnet. Zu diesem Zweck besitzt der Preßbohrkopf 1 einen Gewindeanschluß 2, mit dem er in ein entsprechendes Innengewinde einer Bohrstange gedreht werden kann.With 1 in Fig. 1, a Preßbohrkopf for releasable connection to a not shown Preßbohrge rods from weft to each other can be coupled boring bars. For this purpose, the press drill head 1 has a threaded connection 2 , with which it can be turned into a corresponding internal thread of a boring bar.
Der auf den Gewindeanschluß 2 folgende Längenabschnitt des Preßbohrkopfes ist als zylindrischer Führungsschaft 3 ausgebildet (siehe auch Fig. 4). Das Material des Preß bohrkopfs ist ein hochwertiger vergüteter Stahl, wie z. B. 42 Cr Mo 4 V.The length section of the press drill head following the threaded connection 2 is designed as a cylindrical guide shaft 3 (see also FIG. 4). The material of the press drill head is a high quality tempered steel, such as. B. 42 Cr Mo 4 V.
Auf der Oberfläche 4 des Führungsschafts 3 sind beim Aus führungsbeispiel vier im umfangsseitigen Abstand gleich mäßig zueinander versetzt angeordnete Rippen 5 angeord net, die aus Schweißraupen aus einem Verschleiß einen hö heren Widerstand entgegensetzenden Werkstoff gebildet sind. Es handelt sich hierbei um einen abrasionsbeständigen Werkstoff wie Mangan-Hartmetall in einem Härtebereich von 50-60 HRC. Die Rippen 5 verlaufen wendelförmig (Fig. 1 und 4).On the surface 4 of the guide shaft 3 are in the exemplary embodiment from four equally spaced ribs 5 arranged circumferentially spaced from each other net, which are formed from weld beads from wear a higher resistance opposing material. It is an abrasion-resistant material such as manganese hard metal with a hardness range of 50-60 HRC. The ribs 5 run helically ( Fig. 1 and 4).
In Verlängerung des Führungsschafts 3 ist ein im Grunde keilförmiger Längenabschnitt 6 einstückig angesetzt, der mit einer ebenen Steuerfläche 7 versehen ist, die sich schräg zur Längsachse 8 des Preßbohrkopfes 1 erstreckt. Die Steuerfläche 7 verläuft über den gesamten Querschnitt des Längenabschnitts 6. Die axiale Länge des Längenab schnitts 6 entspricht etwa dem zweifachen des Durchmes sers D des Führungsschafts 3. Die Oberfläche 9 umfangs seitig der Steuerfläche 7 ist wie die Oberfläche 4 des Führungsschafts 3 zylindrisch gekrümmt (Fig. 1 bis 3).In extension of the guide shaft 3 , a basically wedge-shaped longitudinal section 6 is attached in one piece, which is provided with a flat control surface 7 , which extends obliquely to the longitudinal axis 8 of the press drilling head 1 . The control surface 7 extends over the entire cross section of the longitudinal section 6 . The axial length of the Längenab section 6 corresponds approximately to twice the diameter D of the guide shaft 3rd The surface 9 on the circumferential side of the control surface 7 , like the surface 4 of the guide shaft 3, is cylindrically curved ( FIGS. 1 to 3).
Mittig der Steuerfläche 7 ist ein sich in der in der Längsachse 8 und senkrecht zur Steuerfläche 7 verlaufen den Mittellängsebene MLE erstreckender Zentrier- und Schneidsteg 10 vorgesehen. Die Dicke D1 des Zentrier- und Schneidstegs 10 entspricht etwa 1/5 des Durchmessers D des Führungsschafts 3. Die Länge L des Zentrier- und Schneidstegs 10 ist auf die Länge des mit der Steuerflä che 7 versehenen Längenabschnitts 6 abgestimmt. Die der Steuerfläche 7 abgewandte längs gerichtete Schmalseite 11 des Zentrier- und Schneidstegs 10 ist konvex gekrümmt und erstreckt sich in Verlängerung der Oberfläche 4 des Füh rungsschafts 3. Die Krümmung entspricht der Krümmung der Oberfläche 4 des Führungsschafts 3.A centering and cutting web 10 extending in the longitudinal axis 8 and perpendicular to the control surface 7 in the central longitudinal plane MLE is provided in the center of the control surface 7 . The thickness D1 of the centering and cutting web 10 corresponds to approximately 1/5 of the diameter D of the guide shaft 3 . The length L of the centering and cutting web 10 is matched to the length of the length section 6 provided with the control surface 7 . The control surface 7 facing away from the longitudinal narrow side 11 of the centering and cutting web 10 is convexly curved and extends in extension of the surface 4 of the guide shaft 3rd The curvature corresponds to the curvature of the surface 4 of the guide shaft 3 .
Der Zentrier- und Schneidsteg 10 ist auf die Steuerfläche 7 geschweißt.The centering and cutting web 10 is welded onto the control surface 7 .
Wie die Fig. 1 und 2 ferner erkennen lassen, ist der Zentrier- und Schneidsteg 10 mit einer V-förmigen Stirn schneide 12 mit symmetrischen Schneidkanten 13 versehen. As shown in FIGS. 1 and 2 can further be appreciated, the centering and cutting ridge 10 having a V-shaped end is cut provided with symmetrical cutting edges 13 12.
Die Stirnschneide 12 befindet sich etwa in einer das vor dere Ende 14 der Steuerfläche 7 schneidenden Querebene QE. Der Firstgrat 15 der beiden Schneidkanten 13 verläuft in einer Mittellängsebene MLE1 des Preßbohrkopfs 1, die um 90° zu der Mittellängsebene MLE angeordnet ist, in der sich der Zentrier- und Schneidsteg 10 erstreckt.The end cutting edge 12 is located approximately in a transverse plane QE which cuts in front of the end 14 of the control surface 7 . The ridge 15 of the two cutting edges 13 runs in a central longitudinal plane MLE1 of the press drilling head 1 , which is arranged at 90 ° to the central longitudinal plane MLE, in which the centering and cutting web 10 extends.
Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist erkennbar, daß die Stirn schneide 12 und die Schmalseite 11 des Zentrier- und Schneidstegs 10 sowie die Oberfläche 9 umfangsseitig der Steuerfläche 7 mit einer einem Verschleiß einen höheren Widerstand entgegensetzenden Beschichtung 16 versehen sind. Diese Beschichtung 16 besteht aus einer Hartmangan panzerung.From Figs. 1, 2 and 3 is seen that the end cutting edge 12 and the narrow side 11 of the centering and cutting the web 10 and the surface 9 of the cam 7 with a wear a higher resisting coating 16 are provided circumferentially. This coating 16 consists of hard manganese armor.
BezugszeichenlisteReference list
1 Preßbohrkopf
2 Gewindeanschluß
3 Führungsschaft
4 Oberfläche v. 3
5 Rippen
6 Längenabschnitt v. 1
7 Steuerfläche
8 Längsachse v. 1
9 Oberfläche v. 6
10 Zentrier- u. Schneidsteg
11 Schmalseite v. 10
12 Stirnschneide
13 Schneidkanten v. 12
14 vorderes Ende v. 7
15 Firstgrat v. 12
16 Beschichtung
D Durchmesser v. 3
D1 Dicke v. 10
L Länge v. 10
MLE Mittellängsebene
MLE1 Mittellängsebene
QE Querebene 1 press boring head
2 threaded connection
3 leadership
4 surface v. 3rd
5 ribs
6 length section from 1
7 control surface
8 longitudinal axis v. 1
9 surface v. 6
10 centering and Cutting bar
11 narrow side of 10th
12 front cutting edge
13 cutting edges from 12th
14 front end of 7
15 Firstgrat v. 12th
16 coating
D diameter of 3rd
D1 thickness of 10th
L length from 10th
MLE median longitudinal plane
MLE1 central longitudinal plane
QE transverse plane
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Non-Patent Citations (1)
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H.Hahn "Zielgesteuerte horizontalpreßrohranlage für kleinere Rohrnennweiten" In: bbr 9/86, S.329-332 * |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |