DE2547787C2 - Rollenmeißel und Schneideinsatz hierfür zum Gesteinsbohren - Google Patents
Rollenmeißel und Schneideinsatz hierfür zum GesteinsbohrenInfo
- Publication number
- DE2547787C2 DE2547787C2 DE2547787A DE2547787A DE2547787C2 DE 2547787 C2 DE2547787 C2 DE 2547787C2 DE 2547787 A DE2547787 A DE 2547787A DE 2547787 A DE2547787 A DE 2547787A DE 2547787 C2 DE2547787 C2 DE 2547787C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cutting
- tooth
- teeth
- insert
- cutting insert
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 10
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 14
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 210000001114 tooth apex Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/16—Roller bits characterised by tooth form or arrangement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Description
dadurchgekennzeichnet, daß f)
25
jeder Schneideinsatz (2\ im wesentlichen vierkantig ausgebildet ist und eine aus vier Seiten
(21 bis 24) gebildete Grundfläche aufweist, wobei
g) die Zähne (15, 16) sich diagonal zwischen den einander gegenüberliegenden Kanten (11, 13
bzw. 12,14) des Schneideinsatzes (2) erstrecken.
2. Rollenmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundf.ß des Schneideinsatzes
(2) aus vier zueinander gleichen Seiten besteht
3. Rollenmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Grundriß des Schneideinsatzes
(2) rechteckig ist.
4. Rollenmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei zueinander geneigte
Flächen (B) am Schneideinsatz (2), die sich in einer zwischen der in Drehrichtung des Schneidwerkzeugs
(3, 4, 5) weisenden unteren Ecke des in Umfangsrichtung des Schneidwerkzeugs (3, 4, 5)
weisenden Zahns (16) und dessen oberem Ende erstreckenden Kante (12) schneiden und durch
jeweils eine der zwei benachbarten Seiten (21,22,23,
24) der Grundfläche verlaufen.
5. Rollenmeißel nach Anspruch 4, dadurch ge- so
kennzeichnet daß die beiden zueinander geneigten Flächen (B) am Schneideinsatz (2) sich ausgehend
von den Seiten (21—24) der Grundfläche zum Scheitel (20) des in Umfangsrichtung des Schneidwerkzeugs
(3, 4, 5) weisenden Zahns (16) hin verjüngen.
6. Schneideinsatz für Rollenmeißel zum Gesteinsbohren, bei dem
a) an seinem freien Ende ein Paar meißeiförmiger Zähne (15,16) mit Scheiteln (19,20) vorgesehen
ist die sich im Mittelbereich (10) schneiden, und
b) der Scheitel (20) des zweiten Zahns (16) sich im wesentlichen senkrecht zum ersten Zahn (15)
erstreckt dadurch gekennzeichnet, daß
c) der Schneideinsatz (2) im wesentlichen vierkantig ausgebildet ist und eine aus vier Seiten (21
bis 24) gebildete Grundfläche aufweist wobei die Zähne (IS116) sich diagonal zwischen den
einander gegenüberliegenden Kanten (11, 13 bzw. 12,14) des Schneideinsatzes (2) erstrecken.
7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Grundriß des Schneideinsatzes
(2) aus vier zueinander gleichen Seiten besteht
8. Schneideinsatz nach Anspruch 6 oder'., dadurch
gekennzeichnet daß der Grundriß des Schneideinsatzes (2) rechteckig ist
9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch zwei zueinander geneigte
Flächen (B) die sich in einer zwischen der unteren Ecke des zweiten Zahns (16) und dessen oberem
Ende erstreckenden Kante (12) schneiden und durch jeweils eine der zwei benachbarten Seiten (21; 22;
23; 24) der Grundfläche verlaufen.
10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die beiden zueinander geneigten
Flächen (B) sich ausgehend von den Seiten (21—24) der Grundfläche zum Scheitel (20) des
zweiten Zahns (16) hin verjüngen.
Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel sowie einen Schneideinsatz für Rollenmeißel zum Gesteinsbohren
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 6.
Aus der DE-OS 15 33 581 ist ein Bohrrollenmeiße! bekannt!, dessen Schneideinsätze jeweils an ihrer
Stirnfläche Kreuzschneiden aufweisen, die durch zwei keilförmige Schneiden gebildet werden. Diese Schneiden
(Zähne) schneiden sich in eier Mitte des Schneideinsatzes. Der Schneideinsatz selbst ist im Querschnitt
kreiszylinderförmig. d. h. die Zähne sind radial angeordnet.
Aufgrund des kreiszylindrischen Querschnitts des bekannten Schneideinsatzes sind ε-tr in seiner Axialrichtung
Schneidkanten vorhanden, so daß die Bohrwirkung nur auf diese Richtung beschränkt ist
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bohrwirkung des Schneideinsatzes und
des mit diesem versehenen Bohrmeißels zu verbessern. Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die in den
Ansprüchen 1 und 6 gekennzeichneten Merkmale.
Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, die Schneideinsätze im Grundriß
vierkantig auszubilden, so daß vier im wesentlichen zur Schneideinsatzachse parallele Schneidkanten vorhanden
sind, die sich beim Bohren in das Gestein eingraben und diis Material beiseite räumen können. Ferner
erstrecken sich die meißeiförmigen (im wesentlichen keilförmigen) Zähne diagonal zwischen den vier
gegenüberliegenden Ecken des Schneideinsatzes. Dadurch ergeben sich zwischen den Ecken der Grundfläche
einerseits und den zugehörigen äußersten Enden der beiden Zahnscheitel andererseits vier Kanten, die
durch diie Ecken der viereckigen Querschnitte verlaufen. Die Kirnte, die im Hinblick auf die Drehrichtung der
Schneidwerkzeuge nach vorne weist, dient als zusätzliche Sch neidkante, so daß das Eindringen des Schneideinsatzes
in das zu bearbeitende Material entscheidend erleichtert wird.
Der erfindungsgemäße Schneideinsatz hat einen sehr hohen Wirkungsgrad bei Formationen mit relativ
unterschiedlicher Härte, muß also auch bei relativ starker Formationsänderungen nicht ausgetauscht
werden. Die in Umfangsrichtung orientierten Zähne
berühren die Formation nicht nur früher als die radial orientierten Zähne, sondern sie schneiden die Formation,
insbesondere irgendwelche Erhebungen oder Rippen, welche durch die radial angeordneten Zähne
ausgebildet wurden, und sie verlagern das abgearbeitete Formationsmaterial von den radial orientierten Zähnen
in der Weise, daß diese stärker eindringen können. Die
Schneidkanten der in Umfangsrichtung orientierten Zähne weisen zu den sich verjüngenden Flächen der
radial orientierten Zähne der in der Reihe benachbarten Schneideinsätze, so daß sie sich in die Ausnehmungen
oder Zwischenräume in der Formation zwischen den Einsätzen erstrecken und dadurch dort ein Zusammenballen
des abgearbeiteten Materials verhindem.
Obwohl gemäß der Darstelluag die Schneide der in Umfangsrichtung orientierten Zähne konvex ist und
bündig mit der Schneide der radial orientierten Zähne liegt, bracht die Schneide der in Umfangsrichtung
orientierten Zähne nicht konvex zu sein und/oder nicht in dieser Weise zu enden, sondern sie kann sich vielmehr
leicht über die Schneide oder Kante der andcien Zähne
hinaus erstrecken, so daß sie früher in die Formation eindringt als die radial orientierten Zähne. Aufgrund der
gegenseitigen Abstützung der Zähne jedes Einsatzes können die Zähne eine verhältnismäßig geringe Dicke
oder Querabmessung oder bei herkömmlicher Länge eine minimale Verjüngung von vorzugsweise 40° oder
weniger haben, ohne daß Festigkeit oder Vielseitigkeit beeinträchtigt würden. Die Verjüngung der radialen
Zähne und der in Umfangsrichtung orientierten Zähne muß nicht identisch sein.
Vorzugsweise ist jede der Schneidkanten ebenso wie die Schneide jedes in Umfangsrichtung orientierten
Zahns linear oder gerade ausgebildet, so daß die vordere Kante des Zahnes und die Enden der Schneide
einen größeren Abstand als ihr Mittelteil von der Drehachse des rotierenden Schneidwerkzeuges haben.
Folglich ist die Bewegungsstrecke der Umfangszähne nicht kreisförmig oder polygonal, da sie mehrere kleine
Winkel aufweist, so daß das vordere Ende der Schneide jedes Umfangszahnes oder Parallelzahnes ebenso wie
die benachbarte Schneidkante vor dem Mittelteil der Zahnschneide mit der Formation zum Eingriff kommen.
Ob der rückwärtige Teil jeder Zahnschneide dem Weg seines vorderen Teiles folgt, hängt von der Winkelbeziehung
zwischen der Zahnschneide und der Drehachse des rotierenden Schneidwerkzeuges ab und folglich
vom Abstand des rückwärtigen Endes von der Achse. Üblicherweise sind die Wege der Bewegung zumindest
annähernd identsich. Jedenfalls werden der gesamte Zahn und seine Schneide oder Krone einer kontinuierlichen
leichten Verdrehbewegung in bezug auf die Drehachse unterzogen. Zusätzlich zu dem Schneiden
und der seitlichen Verlagerung beliebiger Erhebungen oder Rippen in der Formation, welche durch die
Radialzähne ausgebildet werden, wird dieser Teil der Formation von den vorderen Kanten und den
Schneidenden der Umfangszähne bei deren Verdrehbewegung kontinuierlich abgearbeitet. Die Mittellinie
jedes Schneideinsatzes ist parallel zur Drehachse des Bohrkopfes angeordnet, wenn sich dieser Einsatz an
seinem untersten Punkt auf der Drehstrecke seines zugehörigen rotierenden Schneidwerkzeuges ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungegemäßen
Rollenmeißel, bestehend aus annähernd konisch geformten drehbaren Schneidwerkzeugen mit kreuzförmigen,
rechteckigen Schneideinsätzen,
F i g. 2a und 2b zwei stark vergrößerte perspektivische
Darstellungen aus verschiedenen Richtungen eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes mit den sich
überschneidenden Diagonalzähnen,
Fig.3 eine vergrößerte Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen
Schneideinsatz mit quadratischem Grundriß; '
ίο F i g. 4 einen verkleinerten Vertikalschnitt entlang der
Linie 4-4 in der Fig. 1 mit der Darstellung zweier erfindungsgemäßer, drehbarer Schneidwerkzeuge;
Fig.5 und 6 Darstellungen zur Erläuterung des
Eindringens des untersten Schneideinsatzes des erfindungsgemäßen Rollenmeißels sowie der beiden unmittelbar
benachbarten Schneideinsätze in den Erdboden und
Fig.7 eine Darstellung ähnlich Fig.3 mit einem
Schneideinsatz mit rhombischem Grundriß.
Gemäß den Fi g. 1 und 4 weist ein Gesteinsbohrer 1 konusförmige drehbare Schneidwerkzeuge 3, 4 und 5
auf, auf deren Außenflächen Schneideinsatze 2 angeordnet sind. Gemäß Fig.4 hat der Gesteinsbohrer 1
mehrere, z. B. zwei bis vier nach unten stehende Schaftelemente 6, an denen die Schneidwerkzeuge 3,4
und 5 drehbar gelagert sind. Ferner hat der Bohrer eine oder mehrere öffnungen 7, um eine Bohrflüssigkeit von
einem (nicht dargestellten) Bohrgestänge in herkömmlicher Weise zwischen die Schneidwerkzeuge zu' leiten.
Jeder Schaft hat eine Spindel oder einen Lagerzapfen 8.
der sich von dort nach innen und unten erstreckt Auf jeder Spindel ist je ein Schneidwerkzeug drehbar
angebracht, wobei die Basis oder das dickere Ende des Schneidwerkzeugs in bezug auf die Längsachse des
Bohrers 1 außen angeordnet ist Jedes der drehbaren Schneidwerkzeuge 3, 4 oder 5 kann in herkömmlicher
Weise angeordnet sein, etwa gemäß den F i g. 1 und 4, so daß eine verhältnismäßig geringe Längskrümniung
zwischen seiner Basis und seinem Scheitel vorhanden
^o ist, so daß ein abgewandelter konvexer Innenraum
gebildet wird.
Die Schneideinsätze 2 jedes drehbaren Schneidwerkzeuges sind im Abstand zueinander angeordnet, und
zwar sowohl in Längsrichtung als auch in Umrangsrichtung der im wesentlichen konischen Außenform des
Schneidwerkzeugs, wobei sie auch im Abstand in Umfangs- oder konzentrischen Reihen angeordnet sind.
Im allgemeinen werden der Abstand der Schneideinsätze 2 jeder Reihe in Umfangsrichtung und/oder die
Länge der Schneideinsätze in Abhängigkeit von der Dichte oder Härte des zu bearbeitenden Materials
verändert, wobei der Abstand und/oder die Länge mit zunehmender Dichte abnehmen. Vorzugsweise sind die
Reihen der Schneideinsätze jedes drehbaren Schneid-Werkzeugs versetz*, oder gestaffelt in bezug auf die
Schneideinsatzreihen der anderen Schneidwerkzeuge derart angeordnet, daß sie jeweils mit verschiedenen
ringförmigen Teilen des bearbeiteten Materials oder der Bohrlochsohle in Berührung kommen, und zwar im
wesentlichen mit der gesamten Fläche des bearbeiteten Materials, wenn der Bohrkopf eine volle Drehung
ausführt. Obwohl gemäß der Darstellung cüie Schneideinsätze
2 mit den Schneidwerkzeugen 3,4 und 5 einstückig sind, können sie auch als auswechselbare Schneideinsätze
ausgebildet seiii, die in die annähernd konische Außenseite der Schneidwerkzeuge einsetzbar sind, so
daß die Einsätze aus härterem Metall hergestellt sein können als die Schneidwerkzeuge.
jeder Schneideinsatz kann einen im wesentlichen quadratischen oder einen rechteckigen Grundriß haben
(siehe Fig.2 und 3), so daß vier gleiche oder rechtwinklige Kanten 11,12,13 und 14 gebildet werden,
weiche in Längsrichtung und Grundriß schneiden, s Vorzugsweise sind die einander gegenüber angeordneten
rechtwinkligen Kanten 11 und 13 jedes Schneideinsatzes in einer Ebene angeordnet, welche sich etwa
radial oder senkrecht in bezug auf die Achse erstreckt und damit auch zur Drehrichtung der Schneidwerkzeuge,
welche den jeweiligen Schneideinsatz tragen; die Kanten 12 und 14 jedes Einsatzes sind in einer Ebene
angeordnet, die sich im wesentlichen in Umfangsrichtung in bezug auf das Schneidwerkzeuge und parallel zu
dessen Drehachse und -richtung erstreckt. Ein meißelförmiger oder keilförmiger, radial oder quer angeordneter
Zahn 15 erstreckt sich zwischen den Kanten 11 und 13 diagonal zu dem Einsatz 2 und schneidet einen
ähnlichen in Ümtarigsrichtung oder parallel angeordneten
Zahn 16, der sich zwischen den Kanten 12 und 14 diagonal zum Einsatz erstreckt, wobei der Schnitt an der
gemeinsamen Mitte oder im Mittelteil 10 der Zähne erfolgt. Die Kanten Il und 13 sowie 12 und 14 der
beiden Zähne 15 bzw. 16 werden durch jeweils zwei zueinander geneigte Flächen A, A bzw. S1 5gebildet, die
durch die jeweils zugehörigen Seiten 21 bis 24 verlaufen und sich zum Scheitel 19 bzw. 20 verjüngen.
Der radiale Zahn 15 und der parallele Zahn 16 haben jeweils ein Paar flache, zusammenwirkende Flanken
oder Flächen 17 bzw. 18, die spitzwinklig zu den Flanken des anderen Zahnes angeordnet sind und sich unter 40°
oder weniger von einer Seite 21, 22, 23, 24 aus nach oben hin verbreitern (gemeinsam zu den beiden
benachbarten Enden beider Zähne und zwischen den Kanten 11-12, 12-13, 13-14, 14-11 angeordnet).
und zwar in den zugehörigen radial bzw. parallel verlaufenden. Sich schneidenden Scheiteln JS, 20 an den
Schneiden bzw. Spitzen jedes der Zähne. Die radiale oder quer verlaufende Schneide sowie die in Ümfangsrichtung
oder parallel angeordnete Schneide fallen mit ihren entsprechenden Zähnen 15 und 16 zusammen und
können geschärft werden, wie es jeweils durch die einander gegenüber angeordneten abgeschrägten oder
schiefen Flächen 25 bzw. 26 veranschaulicht ist, welche einen größeren Winkel einschließen als die Flanken 17,
18 dieser Zähne. Es ist leicht ersichtlich, daß der radiale Zahn 15 und seine Schneide bzw. sein Scheitel 19 jedes
Schneideinsatzes 2 sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse jedes drehbaren Schneidwerkzeugs 3,4 und
5 sowie quer zu der Richtung der Drehung erstreckt und daß der parallele Zahn 16 und seine Schneide bzw. sein
Scheitel 20 des Einsatzes sich in Ümfangsrichtung der Oberfläche des Schneidwerkzeugs und im allgemeinen
parallel zur Drehrichtung erstrecken. Da die Kanten 11
bis 14 rechtwinklig sind und mit den Zähnen zusammenfallen, werden dadurch Schneidkanten gebildet,
die mit den Schneiden zusammenwirken.
Es ist ersichtlich, daß die Zähne jedes Schneideinsatzes derart zusammenwirken, daß sie sich gegenseitig
verstärken, wodurch die Zähne eine ausreichende «> Festigkeit haben, um in verhältnismäßig hartes oder
dichtes Gestein oder Material einzudringen und dieses zu zerkleinern, ohne daß eine vorzeitige übermäßige
Abnutzung und ein Bruch auftritt, wobei die Zähne außerdern eine ausreichende Länge und είπε hinrei- ~
chend geringe Dicke haben, um zugleich verhältnismäßig weiches Material bearbeiten zu können. Weiterhin
sei bemerkt, daß die gegenseitige Verstärkung, welche zwischen den Zähnen 15 und 16 jedes Schneideinsatzes
auftritt, die Möglichkeit bietet, daß die Zähne eine minimale Verjüngung haben, beispielsweise 40° oder
weniger, wodurch das Eindringverhältnis der Zähne erhöht werden kann, ohne daß die Lastkapazität des
Bohrgestänges erhöht werden müßte. Obwohl nicht bekannt ist, wie klein die minimale Verjüngung der
Zähne sein kann, kann doch angenommen werden, daß sie kleiner als 42 bis 46° sein kann, wie es der
herkömmlichen Bauart entspricht, da die Zähne sich nämlich gegenseitig unterstützen und verstärken. Bei
der Erfindung wird vorgesehen, daß die Verjüngung im Bereich von etwa 20° bis 40° liegt und daß die
Verjüngung mit der Dichte des zu bearbeitenden Materials schwankt. Da der Eindringwiderstand der
radialen Zähne größer ist als derjenige der Umfangszähne, ist die minimale Verjüngung von wesentlicher
Bedeutung in bezug auf die radialen Zähne.
Aufgrund des oben genannten Aufbaues ist es erforderlich, einen Bohrer bzw. Bohrkopf mit erfindungsgemäßen
Schneideinsätzen 2 herauszunehmen und zu ersetzen, bevor sich sein Arbeitswirkungsgrad
bei härterem oder weicherem Material verringert. Aus der Fig.5 zeigt sich, daß die vordere Schneidkante 11
des Umfangs- oder Parallelzahnes 16 jedes Schneideinsatzes
vor dem radialen oder quer angeordneten Zahn 15 des Einsatzes den Boden des Bohrloches oder das
Gesteift oerührt. Der parallele Zahn 16 ist derart ausgebildet, daß er die Erhöhungen in der bearbeiteten
Formation schneidet, welche durch den radialen Zahn 15 gebildet werden, und zwar ebenso wie er das von
dem radialen Zahn 15 abgelöste Material seitlich verschiebt. Aufgrund der gegenseitigen Verstärkungsbzw. Unterstützungswirkung der Zähne jedes Schneideinsatzes
2 ist der Umfangsabiitand zwischen benachbarten Einsätzen ausreichend, um eine Zirkulation der
Bohrflüssigkeit und eine sorgfältige Reinigung dieser
Einsätze derart zu gewährleisten, daß ein Ansetzen von abgetragenem Material zwischen den Schneideinsätzen
vermieden wird (vgl. F i g. 6).
Jeder Einsatz 2 ist an seinem freien Ende aufgrund des Schnittes seiner Zähne 15, 16 kreuzförmig ausgebildet,
und die Schneide jedes Zahnes ist geradlinig, so daß für das zu bearbeitende Material eine gerade Kante
gebildet wird.
Im Rahmen der Erfindung können eine oder mehrere Reihen von Schneideinsätzen vollkommen verschiedenartig
sein oder verschiedene Formen haben, da mehrere bekannte Bohrköpfe mehrere Arten von Schneideinsätzen
oder Zähne haben. Wie oben bereits ausgeführt wurde, können beide Zähne jedes Schneideinsatzes
verhältnismäßig schmale Querabmessungen oder geringe Dicken haben, und sie können übliche Längenabmessungen
und eine minimale Verjüngung aufweisen, ohne daß Festigkeit oder Vielseitigkeit im Hinblick auf die
gegenseitige Unterstützung oder Verstärkung der miteinander zum Schnitt kommenden Zähne verlorengehen
würde.
Die sich schneidenden Zähne jedes Einsatzes 2 müssen nicht identisch sein, wobei die Schneide 28 bzw.
der Scheitel 20 des in Ümfangsrichtung oder parallel angeordneten Zahnes 16 konvex ist und sich von dem
gemeinsamen Mittelpunkt 10 zu den Enden des Zahnes hin verjüngt, so daß dieser Schneideinsatz maximale
Länge haben kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß er
an benachbarte drehbare Schneidwerkzeuge anstößt. Dieser Zahnscheitel 20 oder sein Mittelpunkt kann über
die Schneide bzw. den Scheitel 19 des radial oder quer
angeordneten Zahnes 15 überstehen, so daß der parallele Zahn viel früher in das zu bearbeitende
Gestein eindringt als der radiale Zahn. Außerdem können der Scheitel 20 und der Scheitel 19 unterschiedlich
oder auch gleich lang sein.
Gemäß Fig. 7 können die Schneideinsätze im Grundriß auch rhombusförmig sein. Dies bedeutet, daß
jedes rhombische Einsatz 30 einen in radialer Richtung angeordneten Zahn 31 und eine Schneide 33 geringerer
Breite als sein in Umfangsrichtung angeordneter Zahn 32 und dessen Schneide 34 hat, so daß die Schneidkanten
36 des Zahnes 32 spitzer oder schärfer sind als die Schneidkanten 35 des Zahnes 31. Im übrigen sind die
Schneideinsätze identisch. Der rückwärtige Teil des Einsatzes 30 kann sich schwächer verjüngen als sein
vorderer Teil, so daß sich ein trapezförmiger Grundriß ergibt. Im Hinblick auf einen besseren Wirkungsgrad
zum rascheren Abgeben des bearbeiteten Materials und iüigiiCu im ! iiübiiCk aiii Cm SChpiCÜCrCS EindriiigCPi ίίΐ diS
Bohrformation muß der parallele Zahn jedes Schneideinsatzes die Formation vor seinem radialen Zahn
erreichen. Offensichtlich wird dem Eindringen des parallelen Zahns 16 in das zu bearbeitende Material ein
geringerer Widerstand entgegengesetzt, und zwar aufgrund seiner in Umfangsrichtung oder konzentrisch
verlaufenden Orientierung bezüglich der jeweiligen Drehachse des Schneidwerkzeugs 3, 4, 5 seines
entsprechenden Einsatzes 2. Außerdem trägt die Anordnung der Scheitel 20 der parallelen Zähne in der
Drehrichtung des Bohrers wesentlich dazu bei, den Eindi Migwiderstand auf ein Minimum zu begrenzen.
Die Orientierung der sich schneidenden Zähne jedes Schneideinsatzes kann gegenüber einer exakt radialen
und/oder parallelen Richtung in bezug auf die Drehachsen ihres drehbaren Schneidwerkzeugs und des
Bohrkopfes abweichen.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, bestimmt die Winkelbeziehung der Schneide des Umfangszahnes
jedes Schneideinsatzes den Weg des von der Schneide bei ihrer Drehung zurückgelegten Weges. Jedenfalls ist
die Vorderseite der oben genannten Zahnschneide immer um einen größeren Abstand als ihr Hauptteil von
der Drehachse ihres rotierenden Schneidwerkzeugs entfernt, während das rückwärtige Ende der Zahnschneide
denselben oder einen geringeren Abstand von der Achse hat. Deshalb werden der oben genannte Zahn
und seine Schneide einer kontinuierlichen Verdrehoder Verdrillbewegung ausgesetzt, und zwar in der
Weise, daß abgearbeitetes Material zur Seite bewegt wird. Zusätzlich zu dieser Wischbewegung unterstützt
die Verdreh- oder Verdrillwirkung die Zerkleinerung des abgearbeiteten Materials sowie den Bruch von
Erhöhungen, welche durch die radialen Zahne in der Formation gebildet wurden.
Aufgrund der Verdreh- oder Verdrillwirkung müssen die Drehachsen der Schneidwerkzeuge 3, 4, 5
gegenüber der Drehachse des Bohrkopfes nicht mehr versetzt sein, um eine Gleit- oder Schabwirkung ?>.<
erreichen, welche die Beseitigung von abgetragenem Material aus dem unteren Bereich des Bohrloches
unterstützt, wie es insbesondere bei herkömmlichen Bohrertypen für weiches Material oder Material
mittlerer Härte erforderlich wäre. Statt dessen haben die inneren Enden der oben genannten Drehachsen der
rotierenden Schneidwerkzeuge einen gemeinsamen Mittelpunkt auf der Drehachse des Bohrkopfes, und es
besteht keine Tendenz daß von den Schneidwerkzeugen eine Bohrung mit Obermaß erzeugt wird. Aufgrund des
oben genannten gemeinsamen Mittelpunktes wird eine Gleitbewegung der Schneidwerkzeuge vermieden,
wodurch die Lebensdauer der Zähne und der Lager der Schneidwerkzeuge vergrößert wird. Gemäß den obigen
Ausführungen ist die Längsachse jedes Schneideinsatzes parallel zu der Drehachse des Bohrerkopfes
angeordnet, wenn sich dieser Einsatz an seinem tiefsten Punkt auf dem Umdrehungsweg seines rotierenden
Schneidwerkzeugs befindet.
Claims (1)
- Patentansprüche: 1. Rollenmeißel zum Gesteinsbohren, mita) konischen Schneidwerkzeugen (3,4,5), die um ihre Achsen drehbar an einem Halteteil (1) befestigt sind, undb) Schneideinsätzen (2), die im Abstand zueinander auf der konischen Mantelfläche jedes Schneidwerkzeugs (3 bis 5) angeordnet sind, wobeic) jeder Schneideinsatz (2) an seinem freien Ende ein Paar meißeiförmige Zähne (15, 16) mit Scheiteln (19, 20) aufweist, die sich im Mittelbereich (10) schneiden,d) der Scheitel (19) des ersten Zahns (15) sich im wesentlichen in einer Ebene durch die Drehachse des Schneidwerkzeugs (3 bis 5) erstreckt unde) der Scheitel (20) des zweiten Zahns (16) sich im weser«tlichen senkrecht zum ersten Zahn (15) und hi Umfangsrichtung des Schneidwerkzeugs (3,4,5) erstreckt
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/517,875 US3946820A (en) | 1974-10-25 | 1974-10-25 | Novel cutter elements for drill bits |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2547787A1 DE2547787A1 (de) | 1976-05-06 |
DE2547787C2 true DE2547787C2 (de) | 1983-11-17 |
Family
ID=24061591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2547787A Expired DE2547787C2 (de) | 1974-10-25 | 1975-10-24 | Rollenmeißel und Schneideinsatz hierfür zum Gesteinsbohren |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3946820A (de) |
CA (1) | CA1038855A (de) |
DE (1) | DE2547787C2 (de) |
GB (1) | GB1534535A (de) |
NL (1) | NL164114C (de) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59122690A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | 住友金属鉱山株式会社 | 地中穿孔ドリルビツト |
US4984643A (en) * | 1990-03-21 | 1991-01-15 | Hughes Tool Company | Anti-balling earth boring bit |
US5311958A (en) * | 1992-09-23 | 1994-05-17 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring bit with an advantageous cutting structure |
US5323865A (en) * | 1992-09-23 | 1994-06-28 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring bit with an advantageous insert cutting structure |
US5697462A (en) * | 1995-06-30 | 1997-12-16 | Baker Hughes Inc. | Earth-boring bit having improved cutting structure |
US6241034B1 (en) | 1996-06-21 | 2001-06-05 | Smith International, Inc. | Cutter element with expanded crest geometry |
CA2246466A1 (en) * | 1997-09-04 | 1999-03-04 | Smith International, Inc. | Cutter element with expanded crest geometry |
US6367568B2 (en) | 1997-09-04 | 2002-04-09 | Smith International, Inc. | Steel tooth cutter element with expanded crest |
US6347676B1 (en) | 2000-04-12 | 2002-02-19 | Schlumberger Technology Corporation | Tooth type drill bit with secondary cutting elements and stress reducing tooth geometry |
US6929079B2 (en) * | 2003-02-21 | 2005-08-16 | Smith International, Inc. | Drill bit cutter element having multiple cusps |
US6883624B2 (en) * | 2003-01-31 | 2005-04-26 | Smith International, Inc. | Multi-lobed cutter element for drill bit |
US20060011388A1 (en) * | 2003-01-31 | 2006-01-19 | Mohammed Boudrare | Drill bit and cutter element having multiple extensions |
US7628230B2 (en) * | 2004-08-05 | 2009-12-08 | Baker Hughes Incorporated | Wide groove roller cone bit |
US7690442B2 (en) * | 2005-05-17 | 2010-04-06 | Smith International, Inc. | Drill bit and cutting inserts for hard/abrasive formations |
US7757789B2 (en) * | 2005-06-21 | 2010-07-20 | Smith International, Inc. | Drill bit and insert having bladed interface between substrate and coating |
US7743855B2 (en) * | 2006-09-05 | 2010-06-29 | Smith International, Inc. | Drill bit with cutter element having multifaceted, slanted top cutting surface |
US7631709B2 (en) | 2007-01-03 | 2009-12-15 | Smith International, Inc. | Drill bit and cutter element having chisel crest with protruding pilot portion |
US7686106B2 (en) * | 2007-01-03 | 2010-03-30 | Smith International, Inc. | Rock bit and inserts with wear relief grooves |
US7798258B2 (en) * | 2007-01-03 | 2010-09-21 | Smith International, Inc. | Drill bit with cutter element having crossing chisel crests |
US8205692B2 (en) * | 2007-01-03 | 2012-06-26 | Smith International, Inc. | Rock bit and inserts with a chisel crest having a broadened region |
US8607899B2 (en) * | 2011-02-18 | 2013-12-17 | National Oilwell Varco, L.P. | Rock bit and cutter teeth geometries |
CN102383803B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-12-31 | 马晓山 | 综合机械化岩巷掘进机的切削刀 |
RU2515795C2 (ru) * | 2012-03-12 | 2014-05-20 | Станислав Васильевич Синев | Буровое шарошечное долото |
US20140183798A1 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Smith International, Inc. | Manufacture of cutting elements having lobes |
CN105156036B (zh) | 2015-08-27 | 2018-01-05 | 中国石油天然气集团公司 | 凸脊型非平面切削齿及金刚石钻头 |
AU2017207287A1 (en) | 2016-01-13 | 2018-07-12 | Schlumberger Technology B.V. | Angled chisel insert |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3104726A (en) * | 1963-09-24 | Rotary blt stabilizing structure | ||
US2527838A (en) * | 1946-08-01 | 1950-10-31 | Hughes Tool Co | Bit and cutter therefor |
US2887302A (en) * | 1956-08-31 | 1959-05-19 | Dresser Operations Inc | Bit and cutter therefor |
US3401759A (en) * | 1966-10-12 | 1968-09-17 | Hughes Tool Co | Heel pack rock bit |
DE1533581A1 (de) * | 1967-04-04 | 1970-03-05 | Bogomolov Rodion M | Bohrrollenmeissel |
DE1583013B1 (de) * | 1967-11-04 | 1971-12-23 | Vnii Burowoj Techniki | Bohrrollenmeissel |
US3800891A (en) * | 1968-04-18 | 1974-04-02 | Hughes Tool Co | Hardfacing compositions and gage hardfacing on rolling cutter rock bits |
US3547209A (en) * | 1969-01-06 | 1970-12-15 | Shell Oil Co | Deviation control bit and method |
GB1581534A (en) * | 1976-09-20 | 1980-12-17 | Ici Ltd | Electrolytic cell |
-
1974
- 1974-10-25 US US05/517,875 patent/US3946820A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-10-23 GB GB43674/75A patent/GB1534535A/en not_active Expired
- 1975-10-23 NL NL7512400.A patent/NL164114C/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-10-24 DE DE2547787A patent/DE2547787C2/de not_active Expired
- 1975-10-24 CA CA238,265A patent/CA1038855A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL164114C (nl) | 1980-11-17 |
US3946820A (en) | 1976-03-30 |
GB1534535A (en) | 1978-12-06 |
DE2547787A1 (de) | 1976-05-06 |
CA1038855A (en) | 1978-09-19 |
NL164114B (nl) | 1980-06-16 |
NL7512400A (nl) | 1976-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2547787C2 (de) | Rollenmeißel und Schneideinsatz hierfür zum Gesteinsbohren | |
DE3442546C2 (de) | ||
DE3722478C2 (de) | ||
EP0923422B1 (de) | Schneideinsatz zum bohren und bohrwerkzeug | |
DE2735227C2 (de) | Gesteinsbohrer | |
DE3532258A1 (de) | Schaftfraeser | |
DE2338726B2 (de) | Schneideinsatz | |
DE8536123U1 (de) | Bohrwerkzeug | |
DE4407119A1 (de) | Gesteinsbohrer | |
EP1083294B1 (de) | Bohrwerkzeug | |
DE3123048C2 (de) | Spiralbohrer | |
EP2218829B1 (de) | Fräszahn für eine Schlitzwandfräse | |
EP1239989B1 (de) | Kugelbahnfräser, schneidplatte hierfür und verfahren zur herstellung von kugelbahnen | |
DE3125481A1 (de) | Kernbohrer fuer metallische werkstuecke | |
CH637048A5 (de) | Bohrwerkzeug fuer bohrungen in metallvollmaterial von werkstuecken. | |
DE102004014659A1 (de) | Entgratmesser zum Entgraten von Bohrungsrändern | |
DE2916809A1 (de) | Spanabhebendes werkzeug fuer metallbearbeitung | |
DE2152127C3 (de) | Gesteinsbohrer | |
DE3044001C2 (de) | ||
DE2936583C2 (de) | Hochleistungsschneideinsatz | |
DE2162503A1 (de) | Schraube oder Mutter | |
DE3208889A1 (de) | Kernbohrer | |
DE1146330B (de) | Stirnmesserkopf fuer Verzahnungsmaschinen | |
DE709460C (de) | Spiralbohrer | |
DE2233407A1 (de) | Fraeswerkzeug od. dgl |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OGA | New person/name/address of the applicant | ||
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: E21B 10/16 |
|
8126 | Change of the secondary classification |
Free format text: E21B 10/52 E21B 10/58 |
|
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KNAPP, S. RAYMOND, ARDMORE, OKLA., US |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |