DE2105219C3 - Diamantbohrmeißel - Google Patents
DiamantbohrmeißelInfo
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Description
tet wird, sondern auch in radialer Richtung, ist durch die
erfindungsgemäße Anordnung aller Diamantspitzen auf einer zur Drehachse koaxialen Wendel erreicht, daß nur
noch in axialer Vortriebsrichtung Gestein abgetragen wird, aber nicht in radialer Richtung, wenn entsprechen- ■>
de Kräfte auf den Bohrer ausgeübt werden sollten, weil in dieser Richtung jede Schneidspitze ihre nichtschneidende Ausrichtung hat Dadurch wird das Bohrloch
genauer gebohrt, so daß auch das Entstehen von Schwingungen praktisch entfällt und damit auch in
Taumelbewegungen und im Gefolge davon auch ein Verbrennen der Diamanten unterdrückt werden können, da die Bohr- und Spülfiüssigkeit alle Diamanten
gleichmäßig erreicht und kühlt, mit der Folge einer überraschend stark erhöhten Standzeit. ι r>
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt
Fig.2 einen Längsschnitt längs der Linie H-Il in
Fig. 1,
Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie UI-IIi in
Fig. 1,
Fig.4 in einer vergrößerten Teildarstellung den Diamanten, der an dem Schnittpunkt zwischen dem
Schnitt längs der Linie H-Il und dem Schnitt längs der >5
Linie IH-III in Fig. 1 in die Mantelfläche des Meißelkörpers eingesetzt ist,
Fig.5 einen Schnitt durch den in Fig.4 gezeigten
Diamanten in Richtung der Linie V- V in F i g. 4,
Fig.6 einen Schnitt durch den Diamanten nach
F i g. 4 längs der Linie VI-VI in F i g. 4 und
F i g. 7 einen vergrößerten Axialschnitt einer abgeänderten Ausführungsform der in F i g. 2 mit A bezeichneten Einzelheit.
Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Diamantbohrmei- v>
Bei umfaßt einen Meißelkörper 1 aus einem verschleißfesten Werkstoff, in dessen Mantelfläche gruppenweise
Diamanten 2 längs Wasserkanälen 3 eingesetzt sind, durch die Bohr flüssigkeit ausströmt, um die Diamanten
zu kühlen und das Bohrklein abzuführen. Der Meißel- <to
körper 1 ist ein napfförmiger Sinterkörper aus Wolframkarbidkörpern, der mit einem Schaft 4
verbunden ist In dem Sinterkörper sind vordem Sintern
die Wasserkanäle 3 ausgebildet und die Diamanten in an sich bekannter Weise eingesetzt.
Der Schaft 4 hat an seinem oberen Verbindungsabschnitt S ein Gewinde 6, um ihn mit einer nicht
dargestellten Schwerstange oder einem rohrförmigen Bohrstrang verbinden zu können. Gegebenenfalls kann
der Schaft 4 aus Stahl direkt mit der Welle einer so hydraulischen Turbine oder eines Elektromotors verbunden sein, welche als im Bohrloch betriebene
Antriebsvorrichtung dienen. Der Schaft 4 weist ferner einen zentralen Kanal 7 auf, durch welchen die
Bohrflüssigkeit den Kanälen 3 zugeführt wird.
Der mittlere Teil des Meißelkörpers 1 hat gemäß F i g. 2 eine allgemein kegelförmige stirnseitige Vertiefung 8, in dem ein den Scheitel der konischen Vertiefung
8 mit dem zentralen Kanal 7 verbindender Kanal 9 ausgebildet ist. Ga dieser nicht konzentrisch zur <
>o Längsachse des Meißelkörpers 1 ausgebildet ist, entsteht beim Bohren kein Kern.
Die Wasserkanäle 3 verlaufen vom Kanal 9 aus über die gekrümmte, eingezogene Stirnfläche 10 des
MeiQelkörpers 1 und über die Mantelfläche 11, die auch
als Kalibrierfläche bezeichnet werden kann.
Die genaue Lage der Diamanten auf der Außenfläche wird im folgenden anhand der Fig.4 bis 6 erläutert, in
denen ein Diamant 12 dargestellt ist, der dem in Fig, I
gezeigten Diamanten 2 entspricht, welcher auf der Schnittlinie zwischen den Schnittebenen H-Il und III-III
liegt.
Der in Fig.4 gezeigte Diamant 12 ist annähernd würfelförmig und gemäß F i g, 5 und 6 so angeordnet,
daß eine ebene Fläche des Diamanten in der Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 liegt. Dies
bedeutet, daß der Diamant in einer nichtschneidenden bzw. stumpfen Stellung in einer zur nicht dargestellten
Längsachse des Meißelkörpers radialen Richtung eingesetzt ist. Daher kann der Diamant 12 keine
Schneidwirkung zeitigen, wenn er in einer Richtung belastet wird, die nicht mit der Längsachse des
Meißelkörpers zusammenfällt.
Es ist ferner zu erkennen, daß bei der in Fig.4
gezeigten Lage des Diamanten 12 die untere Fläche des Diamanten einen Winkel B mit einer waagerechten
Linie 13 bildet. Dieser Winkel kann in der Größenordnung von 0° bis 30° liegen und gegebenenfalls sogar
negativ sein. Wenn sich der Diamant 12 in Richtung des Pfeils 14 bewegt, der die Drehrichtung des Diamantmeißels bezeichnet, befindet sich daher die Spitze 15 des
Diamanten in einer Schneidstellung, wenn auf den Diamanten eine Last parallel zur Mittelachse des
Meißels wirkt. Der in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 eingesetzte Diamant 12 befindet sich
somit in einer Stellung, in der er einen Schnitt in einer Richtung ausführen kann, die tangential zu einer
Schraubenlinie verläuft, die sich durch die Schneidspitze 15 des Diamanten erstreckt, und deren Mittelachse mit
der Drehachse des Meißelkörpers kongruent ist. Diese tangentiale Richtung gilt für die Schneidspitze 15 des
Diamanten 12. Wenn der Winkel B negativ ist, wirkt gemäß F i g. 4 die Ecke bzw. Spitze \5A des Diamanten
1 als Schneidspitze. Diese anhand der Fig.4 bis 6 bezüglich des Diamanten 12 beschriebene Ausrichtung
weisen auch alle anderen Diamanten 2 auf, die in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 eingesetzt sind
und4ie die Bohrlochwandung bearbeiten.
Der Winkel zwischen der Mantelfläche 11 des Meißelkörpers und dessen Längsachse ist in F i g. 5 mit
C bezeichnet. Da bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6 die Mantelfläche 11 eine konische Form hat,
ist der Scheitelwinkel des Kegels, auf dem die Mantelfläche 11 liegt, doppelt so groß wie der Winkel C,
der zwischen 5' und 10" betragen kann.
Im folgenden wird die Beziehung erläutert, die zwischen den Schneiddurchmessern der Diamanten des
Diamantbohrmeißels besteht Der Ausdruck »Schneiddurchmesser« eines Diamanten bezeichnet im folgenden den Durchmesser eines Kreises in einer zur
Drehachse des Diamantmeißels rechtwinkligen Ebene, in welcher der betreffende Diamant liegt und längs
dessen sich seine Schneidspitze bewegt, wenn der Meißelkörper 1 um seine Längsachse gedreht wird.
Wenn der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Bohrmeißel
in einer unterirdrchen Formation betrieben wird, bearbeiten die in die Stirnfläche 10 des Meißelkörpers 1
eingesetzten Diamanten den Bohrlochgrund, während die in die Mantelfläche U eingesetzten Dhmanten die
Seitenwand des Bohrlochs bearbeiten. Es ist ersichtlich, daß der Durchmesser des Lochs, das durch die in die
Stirnfläche des Diarr.i.ntmeiPels eingesetzten Diamanten gebohrt wird, durch die in die Mantelfläche 11
eingesetzten Diamanten vergrößert wird. Da die Mantelfläche 11 eine konische Form hat, spielt sich die
Vergrößerung des Lochdurchmessers allmählich ab,
denn bei den auf der Mantelfläche in einer ständig zunehmenden Höhe angeordneten Diamanten vergrößert
sich der Schneiddurchmesser.
Da die in die Mantelfläche des Bohrmeißels eingesetzten Diamanten in einer zur Längsachse des
Bohrmeißels radialen Richtung in einer nichtschneidenden bzw. stumpfen Stellung angeordnet sind, entsteht im
Betrieb des Meißels in einer unterirdischen Formation ein Bohrloch, bei dem alle in die Mantelfläche ti des
Meißels eingesetzten Diamanten in Berührung mit der Bohrlochwandung stehen. Die waagerechten Komponenten
der Belastungen, die durch die Bohrstange und die Schwerstange auf den Bohrmeißel in von der
Längsachse des Meißelkörpers abweichenden Richtungen aufgebracht werden, werden von der Berührungsfläche
/wischen der Mantelfläche 11 des Meißels und der Bohrlochwandung aufgenommen, ohne daß eine
Schneidwirkung in zur Längsachse des Diamantmeißels lauiaici Richtung ausgeübt wird. Somit wird die
Berührung zwischen den in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers eingesetzten Diamanten 2, 12 und der
Bohrlochwandung unter allen Umständen aufrechterhallen,
ohne daß sich hierbei der Durchmesser des Bohrlochs über den Sollwert hinaus vergrößert.
Der erfindungsgemäße Diamantbohrmeißel bietet drei Vorteile. Erstens verbleiben die Diamanten auf dem
unteren Teil bzw. der Stirnfläche IO des Meißelkörpers jeweils auf ihrer eigenen Bahn. d.h. sie können keine
/ickzackförmigen Spuren erzeugen, die sich kreuzen,
wie es der Fall wäre, wenn der Bohrlochdurchmesser zu
groß wäre, und was dazu führen würde, daß die
Diamanten Stoßbeanspruchungen ausgesetzt werden. Zweitens bleibt die Bohrflüssigkeiisströmung über die
Oberfläche des Meißelkörpers nur durch die Wasserkanäle 3 bestimmt, da die Kontur des Meißels genau der
Kontur des Bohrlochs entspricht, weil das tintstehen
eines Bohrlochs mit einem zu großen Durchmesser vermieden ist. Infolgedessen wird jeder Diamant
ausreichend gekühlt und ein Verbrennen eines Diamanten vermieden. Drittens wird der Bohrstrang im
Vergleich zu einem Bohrloch mit einem zu großen Durchmesser besser stabilisiert, was zur FoIpp hat daß
der Bohrmeißel Taumclbewegungen in einem geringeren Ausmaß ausführt, wodurch sich die Lebensdauer des
Diamanten ebenfalls verlängert.
Die Form der Mantelfläche 11 des Bohrmeißels beschränkt sich nicht auf die anhand von F i g. 5
beschriebene Form einer konischen Fläche. Zur Erzielung ebenso vorteilhafter Ergebnisse ist es auch
möglich, diese Seitenwand so auszubilden, daß ihre Form einer rotati^nssymmetrischen Fläche entspricht,
die man erhält, wenn man eine leicht gekrümmte Linie um die Längsachse des Meißelkörpers rotieren läßt.
Eine solche Seitenwand muß eine positive Krümmung aufweisen und der Durchmesser des Meißelkörpers muß
in zu seiner Längsachse rechtwinkligen Querschnitten von unten nach oben bzw. von vorn nach hinten
zunehmen. Um eine hohe axiale Belastung der in die Seitenwand eingesetzten Diamanten zu vermeiden, muß
die Projektion dieser Seitenwand auf den Bohrlochgrund relativ klein sein. Dies bedeutet, daß der
Scheitelwinkel der zu dieser Seitenwand tangentialen Rächen klein sein und in der Größenordnung von 10' bis
20; liegen muß. Diese konischen Flächen sind so angeordnet, daß ihre Scheitelpunkte in die Richtung
weisen, in der der Bohrmeißel axial beiastet ist. also in
Vortriebsrichtung.
Wenn ein Bohrloch durch einen bereits benutzten Bohrmeißel hinterschnitten worden ist, werden diejenigen
Diamanten des neuen Bohrmeißels, die den größten Schneiddurchmesser haben, beim Einführen in das
Bohrloch übermäßig belastet. Hierbei können einige dieser Diamanten zerdrückt oder ausgebrochen werden.
Um ein Hinterschneiden des Bohrlochs durch diesen neuen Meißel zu verhindern, ist es zweckmäßig, einige
weitere Diamanten vorzusehen, deren Schneiddurchmesser gleich diesem größten Schneiddurchmesser ist
und die rückwärts der in die Seitenwand des Meißelkörpers eingesetzten Diamanten liegen. 7.war
kann es hierzu genügen, jeweils einen einzigen Diamanten oberhalb jeder Reihe oder Gruppe von
Diamanten vorzusehen, die längs eines Wasserkanals angeordnet ist, jedoch kann man auch mehrere
Diamanten, z. B. vier oder fünf Diamanten, vorsehen.
Diese sind in die Meißelkörperseitenwand so eingesetzt,
daß deren Spitzen eine zylindrische fläche berühren, deren Mittelachse mit der Längsachse des Meiöeikorpers
zusammenfällt. Ebenso wie die zum Bohren in die Seitenwand des Meißelkörpers eingeseiztcn Diamanien
sind die in den zylindrischen Teil der Seitenwand eingesetzten zusätzlichen Diamanten in einer nicht schneidenden
bzw. stumpfen Stellung angeordnet, die tangential zu einer .Schraubenlinie verläuft, welche
durch die Schneidspitze des zusätzlichen Diamanten gehl und deren Mittelachse kongruent ist mit der
Längsac/ise des Meißelkörpers.
Das Zurückholen des Bohrmeißels aus dem Bohrloch kann dadurch erleichtert werden, daß man den oberen
bzw. rückwärtigen Teil des MciUelkörpers mit einem konisch geformten Abschnitt versieht, der Diamanten
tragen kann, welche die konische Fläche berühren. Diese Diamanten können so eingesetzt sein, daß sie
schneidend und/oder nichtschneidend sind.
Die vorstehend allgemein behandelten Merkmale werden im folgenden bezüglich einer Ausführungsfomi
beschrieben, die alle diese Merkmale in sich vereinigt. Es sei jedoch bemerkt, daß es nicht unbedingt erforderlich
ist. alle drei Merkmale gleichzeitig vorzusehen.
F i g. 7 zeigt einen Teil der Mantelfläche eines Rohrnipißpk n.irh dor Frfindnnp hri dptn rs sich um
eine abgeänderte Ausführungsform der mit A bezeichneten Einzelheit des Bohrmeißels nach F i g. 2 handeln
kann, die jedoch in Fig. 7 in einem größeren Maßstab
dargesteift ist.
Der in F i g. 7 dargestellte Teilschnitt verläuft durch eine Reihe von Diamanten, während der in F i g. 2
gezeigte Schnitt auf beiden Seiten jeweils durch einen Wasserkanal verläuft.
Der in Fig. 7 gezeigte Schaft 20 trägt hier einen Meißelkörper 21 aus verschleißfestem Werkstoff, in
dessen Oberfläche die Diamanten eingesetzt sind. Diese Oberfläche ist in vier Zonen 22,23,24 und 25 unterteilt.
Die untere, stirnseitige Zone 22 umfaßt den unteren Teil des Meißelkörpers 21, in den Diamanten 26 so
eingesetzt sind, daß sie den Bohrlochgrund bearbeiten.
Bei der darüberliegenden Zone 23 handelt es sich um denjenigen Teil der Mantelfläche, welcher Diamanten
27 trägt, von denen jeder so angeordnet ist. daß er in radialer Richtung nichtschnerdend. jedoch in eine
schneidende Stellung in eine zu einer Schraubenlinie tangentiale Richtung ausgerichtet ist. welche Schraubenlinie
durch die Schneidspitzen verläuft und deren Mittelachse kongruent ist mit der Längsachse des
Meißeifcorpers 21. Aiie bezüglich des Diamanten 12
nach den F i g. 4 bis 6 gemachten Angaben gelten auch für diese Diamanten, mit der Ausnahme, daß die
Diamanten 27 nicht eine konische Fläche berühren, sondern eine rotationssymmetrische Fläche 28, die in
bezug zur Längsachse des Meißelkörpers konkav ist und deren Mittelachse mit der Längsachse des
Meißelkörpers zusammenfällt. Die Fläche 28 umfaßt nicht dargestellte konische Flächen, welche diese Fläche
berühren und so angeordnet sind, daß ihre Scheitelpunkte in die Richtung weisen, in der der Meißel
während des Gebrauchs axial belastet ist. Diese konischen Flächen haben Scheitelwinkel, die im Bereich
von 10' und 20" liegen.
Die Zone 24 ist derjenige Tei! der Seitenwand,
welcher mit Diamanten 29 besetzt ist. die jeweils den gleichen Schneiddurchmesser wie der oberste Diamant
27' aufweist und in der gleichen Weise wie dieser eingesetzt ist. Der Diamant 27' ist der oberste Diamant
einer Reihe von Diamanten 27. die in der Zone 23 liegt und die rotationssymmiMrischc Fläche 28 berührt. Die
Diamanten 29 berühren einen zylindrischen ieii «ier
Seitenwand des Meißelkörpers und sind so angeordnet. daß sie die Aufgabe des Diamanten 27' übernehmen
können, wenn dieser ausfallen sollte. Hierdurch wird das
llinterschneidcn des Bohrlochs für den Fall verhindert,
daß der Diamant 27' ebenso wie die entsprechenden Diamanten anderer Reihen verbrannt oder hcrausgebrochcn
wird.
Die oberste b/w. rückwärtigste Zone 25 umfaßt den
obersten Teil der Außenfläche des Meißelkörpers, der
Diamanten 30 tragt. F.s ist ersichtlich, daß dieser Teil der Außenfläche die Wand des Bohrlochs nicht bearbeitet,
wviin sich der Bohrmeißel in Betrieb befindet, doch daß
er den Meißel führt, wenn dieser im Bohrloch hochgezogen w ird Die Diamanten 30 sind so eingesetzt,
daß sie eine .Schneidwirkung ausüben und so das Abnutzen der Zone 25 beim Herausziehen des Meißels
aus dem Bohrloch verhindern. Außerdem kann sich der Bohrmeißel in Richtung nach oben freischneiden, wenn
er während des I lochziehens gedreht wird.
Die Anwendbarkeit der Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend anhand der Zeichnung
beschriebenen Ausführungsbeispiele. Einige mögliche Abänderungen und Ahwnnrlliinprn ςρίρη im fnlurnHrn
beschrieben.
So muß der Bohrmeißel nicht den in F i g. 2
dargestellten unteren Teil bzw. eine konisch eingezogenc
Stirnfläche aufweisen.
Fs kann auch eine andere Anzahl und Verteilung der Diamanten über die Außenfläche der in Fig. 1 bis 3 und
in F i g. 7 dargestellten Bohrmeißel sowie eine andere Anzahl und Form der Wasserkanäle 3 sowie deren
Verteilung über die Mantelfläche des Bohrmeißels vorgesehen sein.
Der Scheitelwinkel der konischen Fläche, die von den
Diamanten berührt wird, welche in die Mantelfläche II
nach den F i g. 1 bis 3 eingesetzt sind, kann zwischen 10'
und 20 liegen. Ferner kann man die Mantelfläche 11 nach oben verlängern, indem man eine Zone 24
und- oder eine Zone 25 nach F i g. 7 hinzufügt.
Die Anwendung der Erfindung ist auch nicht auf einen solchen Diamantbohrmeißel beschränkt, der in der in
F i g. 2 gezeigten Weise mit einem Kanal 9 zum Zuführen der Bohrflüssigkeit versehen ist. Die Erfindung läßt sich auch an Diamantkernbohrmeißeln oder
bei solchen Meißeln verwirklichen, bei denen ein kleiner Kern zunächst entsteht, der im weiteren Verlauf der
Bohrarbeit zerkleinert wird, woraufhin seine Bruchstükke über eine seitliche öffnung abgeführt werden.
Gemäß Fig.4, 5 und 6 wird die nichtschneidende
Stellung eines Diamanten gegenüber Lasten, die radial und im rechten Winkel zur Längsachse des Meißelkörpers auftreten, dadurch erzielt, daß man eine im
wesentlichen ebene Fläche des Diamanten so anordnet, daß sie in der Fläche der Seitenwand liegt. Jedoch kann
man eine solche stumpfe Stellung auch dadurch erzielen, daß man den Diamanten in einer »Schleppstellung«
anordnet, was bedeutet, daß der Berührungspunkt zwischen dem Diamanten und der konischen Fläche
durch den nachlaufenden Teil des Diamanten gebildet wird, wenn man die Diamanten in seiner Bewegungsrichtung
längs der Wand des Bohrlochs betrachtet. Dies bedeutet, daß man beim Einsetzen der Diamanten die
Drehrichtung des Bohrmeißels berücksichtigen muß. Diese Drehrichtung ergibt sich ohne weiteres aus der
Gangrichtung des Schaftgewindes. Normalerweise sind Bohrmeißel. Schwerstangen und Bohrrohre mit Rechtsgewinde
versehen, was bedeutet, daß der Diamantbohrmeißel im Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn man in das
Bohrloch hineinblickt, wie es in F i g. 4 durch den Pfeil 14 angedeutet ist. In F i g. 6 ist der Winkel R der Winkel
zwischen der ebenen Fläche des Diamanten 12 und der konischen Fläche, unter dem der Diamant längs der
Wand des Bohrlochs nachgeschleppt werden kann, ohne daß er eine Schneidwirkung in radialer Richtung ausübt.
Die Schneidspitze 15.4 des Diamanten 12 wirkt dann in
einer Richtung, die tangential zu einer Schraubenlinie verläuft, deren Mittelachse mit der Längsachse des
Meißelkörpers zusammenfällt. Diese Linie verläuft durch die Schneidspitze 154. Die tangentiale Richtung
ist auf diese Schneidspitze bezogen.
Zwar sind alle Diamanten, die in den Zeichnungen
dargestellt sind, annähernd würfelförmig, doch ist es
auch möglich, anders geformte Diamanten zu verwenden, vorausgesetzt, daß sie in einer solchen Stellung
pinpp";ot7l werden daß sie in der zur hesapten
Schraubenlinie tangentialen Richtung schneiden und in einer zur Drehachse radialen Richtung nicht schneiden.
Der erfindungsgemäße Diamantbohrmeißel kann in Verbindung mit Stabilisatoren und/oder Räumern
verwendet werden. Geeignete Stabilisatoren können z. B. aus Gummi oder aus mit einer harten Auflage
versehenem Stahl bestehen. Sie werden durch den Bohrstrang in einem gewissen Abstand oberhalb des
Bohrmeißels gehalten. Sie dienen dazu, die Schwingungsbewegungen des Bohrstrangs zu dämpfen. Räumer
bekannter Art ordnet man ebenfalls oberhalb des Bohrmeißels an. Da die bekannten Räumer dadurch
gekennzeichnet sind, daß sie das Wegschneiden von
Material in zur Mittelachse des Räumers radialen Richtungen ermöglichen, erhält das Bohrloch einen
Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Räumers, was den Vorteil bietet, daß sich der
Diamantbohrmeißel zusammen mit dem Räumer sehr leicht in das Bohrloch einführen und aus diesem
herausziehen läßt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Diamantbohrmeißel mit in die Mantelfläche des Meißelkörpers ausgerichtet eingesetzten, Schneid- ί
spitzen aufweisenden einzelnen Diamanten zum Schneiden der Bohrlociiseitenwand, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneidspitze (15, \5A) jeder dieser Diamanten (2, 12, 27, 29) in eine
zur Drehachse radialen Richtung nach außen hin nichtschneidende Stellung und in eine zu einer durch
sie verlaufenden Schraubenlinie, deren Mittelachse kongruent ist mit der Längsachse des Mcißelkörpers
(1, 21), tangentialen Richtung schneidende Stellung ausgerichtet ist
2. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende
Fläche Jedes Diamanten (2, 12,27,29) tangential zur
Mantelfläche (11, 23, 24) des Meißelkörpers (1) angeordnet ist 2«
3. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Diamant (2,12,27,29) mit
seiner nach außen weisenden Fläche so in den Meißelkörper (1) eingesetzt ist, daß nur der
nachlaufende Teil der Fläche zur Anlage an die 2·»
Bohrlochwandung vorgesehen ist.
4. Diamantbohrmeißel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige
der in die Mantelfläche (11) des Meißelkörpers (1) eingesetzten Diamanten (2,12,27) eine Konusfläche so
berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt und der^n Scheitelpunkt in Vortriebsrichtung liegt.
5. Diamantbohrmeißel nach Ar. .pruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel der Konus- «
fläche zwischen 10' und 20° liegt.
6. Diamantbohrmeißel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige
Diamanten (27) eine zur Längsachse des Meißelkörpers (21) rotationssymmetrische Fläche (28) beruh- w
ren, die zur Längsachse hin konkav ist und tangential
zu einer Gruppe von Konusflächen angeordnet ist,
deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt und deren Scheitelpunkte in Vortriebsrichtung
liegen.
7. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe konischer Flächen
konische Flächen umfaßt, deren Scheitelwinkel zwischen 10' und 20° liegen.
8. Diamantbohrmeißel nach einem der Ansprüche so
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Diamanten (29) eine Zylinderfläche
berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt, daß diese Diamanten (29) einen
Schneiddurchmesser haben, der gleich dem größten « Schneiddurchmesser der übrigen Diamanten (27) ist,
und daß diese Diamanten (29) rückwärts der übrigen Diamanten (27) liegen.
9. Diamantbohrmeißel nach einem der Ansprüche
1 bis 8, gekennzeichnet durch zusätzliche Diamanien M) (30), die eine Konusfläche berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt, deren
Scheitelpunkt in die der Bohrrichtung entgegengesetzte Richtung weist und die rückwärts aller
übrigen Diamanten (27, 29) in der Mantelfläche des μ Meißelkörpers (21) vorgesehen ist.
Die Erfindung beziehe sich auf einen Diamantbohrmeißel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er
ζ. B, bei Explorations-Tiefbohrungen nach öl benutzt
wird.
Diamarrtbohrmeißel erweisen sich als besonders
zweckmäßig, wenn in großer Tiefe harte, abrasive Formationen durchbohrt werden müssen, denn unter
diesen Arbeitsbedingungen erreichen sie eine lingere Standzeit als Drehbohrmeißel aller übrigen Bauarten
einschließlich der bekannten Rollmeißel. Infolgedessen braucht ein Diamantbohrmeißel weniger oft ersetzt zu
werden als andere Bohrmeißel. Die vergleichsweise höheren Material- und Herstellungskosten eines Diairantbohrmeißels werden durch die verkürzte Gesamtarbeitszeit aufgewogen, weil weniger abgenutzte
Bohrmeißel während der Bohrarbeiten zu erneuern sind.
Bei einem Diamantkernbohrmeißel mit dem Merkmal des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (US-PS 35 37 538)
sind in die zylindrische innere und äußere Mantelfläche des Meißelkörpers neben unregelmäßig angeordneten
Diamantsplittern eine begrenzte Anzahl von Hartmetallteilchen und Diamanten reihenförmig und achsparallel übereinander eingesetzt Bei anderen ähnlichen
Bohrern ist darauf geachtet, daß die Diamanten so eingesetzt sind, daß ätt Schneidspitzen nach rückwärts
einen Freiwinkel haben (US-PS 33 18 399) oder daß Vorzugsrichtungen eingehalten sind (US-PS 30 27 952),
so daß die Beanspruchung in der Richtung größter Festigkeit erfolgt Auch bestimmte Anordnungen,
insbesondere auf zur Drehachse konzentrischen Kreisen, werden vorgesehen. Schließlich sind Diamantbohrmeißel bekannt, in deren Mantelfläche Diamanten-Konkretionen aus vielen kleinen Diamantsplittern unregelmäßig in einer Matrix eingebettet sind, die in allen
möglichen Richtungen Schneidwirkung, ähnlich Diamantschleifscheiben, entfalten (DE-OS 19 54576,FR-PS
12 94 866).
Es hat sich gezeigt, daß die Gefahr der Beschädigung der Diamantbohrmeißel während des Bohrens nicht
vernachlässigbar ist, da das Bohrloch manchmal zu groß wird und seitliche Schwingungen und auch Taumelbewegungen trotz zylindrischer Kalibrierbohrflächen
auftreten. Dabei können die Diamanten zerdrückt und verbrannt werden. Die den Bohrlochgrund bearbeitenden Diamanten werden nämlich zum Teil veranlaßt, sich
auf zickzackförmigen, sich kreuzenden Bahnen zu bewegen, wobei sie Stoßbeanspruchungen ausgesetzt
werden. Die Taumelbewegungen führen auch dazu, daß die in die Stirnfläche des Meißelkörpers eingesetzten
Diamanten überlastet werden. Ein zu weites Bohrloch führt auch zu einer verschlechterten Führung und
Verteilung der Bohr- und Spülflüssigkeit über die Mantelfläche des Meißelkörpers mit den Diamanten, so
daß Schmierung und Kühlung unzureichend werden, was zum erwähnten Verbrennen der Diamanten führen
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Diamantbohrmeißel derart weiterzubilden, daß seine Standzeit weiter erhöht ist.
Ein diese Aufgabe lösender Diamantbohrmeißel ist in Anspruch 1 und hinsichtlich seiner Ausgestaltungen in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im Gegensatz zu den erwähnten, gattungsgemäOen
bekannten Diamantbohrmeißeln, bei denen die Diamanten stets noch derart willkürlich in die Mantelfläche
eingesetzt sind, daß nicht nur in Bohrrichtung bzw. Vortriebsrichtung achsparallel Schneidwirkung entfal-
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DE19712105219 DE2105219C3 (de) | 1971-02-04 | 1971-02-04 | Diamantbohrmeißel |
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ID=5797794
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GB707273A (en) * | 1952-06-20 | 1954-04-14 | Wheel Trueing Tool Co | Improvements in or relating to core bits |
US3027952A (en) * | 1958-07-30 | 1962-04-03 | Socony Mobil Oil Co Inc | Drill bit |
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FR1294866A (fr) * | 1961-04-19 | 1962-06-01 | Turbodrill Internat Corp | Trépan diamanté pour le forage du sol |
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-
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- 1971-02-04 DE DE19712105219 patent/DE2105219C3/de not_active Expired
Also Published As
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