DE2812195A1

DE2812195A1 - Fraeserbefestigung an einem erdbohrer fuer bohrloecher grossen durchmessers

Info

Publication number: DE2812195A1
Application number: DE19782812195
Authority: DE
Inventors: Rudolf Carl Otto Pessier
Original assignee: Hughes Tool Co
Current assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1978-10-12
Also published as: JPS53125203A; JPS5610437B2; AU513530B2; CA1062244A; ZA781262B; AU3410278A; US4089382A; FR2396157A1; FR2396157B1; SE7803448L; SE441767B; GB1567449A

Description

lü & Prahl

Erhardtstr. 12 D-6000 Manchen 8

Hughes Tool Company

54 25 PoIk Avenue

Houston, Texas

Vereinigte Staaten von Amerika

Anwaltsakte: H 143

2 0. März 1978

FRÄSERBEFESTIGUNG AN EINEM ERDBOHRER FÜR BOHRLÖCHER GROSSEN DURCHMESSER!^

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Erdbohrer, und sie betrifft insbesondere die Fräserbefestigung an einem Erdbohrer für Bohrlöcher grossen Durchmessers.

In der Bergbauindustrie stellt sich das Problem Bohrlöcher mit gros sem Durchmesser herzustellen. Ein Erdbohrer für solche Bohrlöcher hat mehrere Fräser, die auf Stützen gelagert sind, welche an,einer < grossen Fräsertragplatte befestigt sind. Die Fräsertragplatte ist : an einem Bohrstrang befestigt und dreht mit demselben und jeder j Fräser dreht auf seiner zugeordneten Stütze. Zur Bohrung wird der j Erdbohrer durch eine kleine Führungsbohrung nach oben gezogen, oder

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man arbeitet entsprechend dem Biindschachtbohrverfahren ohne Benutzung einer Führungsbohrung.

Die Fräser sitzen auf Lagern, und sind auf den zugeordneten Stützen angeordnet, welche an der Fräsertragplatte festgeschweisst sind. Es werden verschiedene Mittel, wie z.B. Stifte und Bolzen benutzt zur Befestigung des Lagerträgers auf der Stütze. Bei Anwendung von Bolzen sind hohe Drehmomente zum Befestigen erforderlich und trotzdem können sich die Bolzen während dem Betrieb lösen, infolge der grossen Vibrationsbelastung. Falls man eine Gabelverbindung mit einem Stift benutzt, so müssen zwei Bohrungen der Stütze innerhalb sehr enger Toleranzen mit einer Bohrung des Lagerträgers ausgerichtet sein, damit das Spiel so klein wie möglich bleibt. Eine solche Gabelverbindung ist teuer und eine gewisses Spiel kann man nicht vermeiden.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Fräserbefestigung für einen Erdbohrer.

Die Erfindung schafft auch eine verbesserte Gabelverbindung zur Befestigung eines Trägers an einem Erdbohrer, wobei kein Spiel auftreten kann und auch keine engen Toleranzen bei der Herstellung zu beachten sind.

Ausserdem schafft die Erfindung eine verbesserte Gabelkopfverbindung zur Befestigung eines Fräsers an einem Erdbohrer, wobei der Fräser einfach an der Stütze zu befestigen und von derselben zu lösen ist ohne Anwendung von mit grossem Drehmoment zu befestigenden Bolzen.

Entsprechend der Erfindung hat die Gabelverbindung zur Befestigung des Lagerträgers eines Fräsers auf einer Fräserstütze ein U-förmiger Bauteil mit Bohrungen, welche mit der Bohrung eines mittlerem

Bauteiles nicht ausgerichtet sind. Der U-förmige Bauteil hat eine ' Stützfläche zwischen seinen beiden Enden, auf welcher der mittlere¹ Bauteil aufliegt, damit die Bohrungen nicht miteinander ausgerich-' tet werden können. Zwei Keile mit aneinanderliegenden schrägen _t Flächen sind in eine im wesentlichen elliptische Bohrung eingesetztj.,

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welche durch die nicht mi Leinanderausgerichteten kreisförmigen Bohrungen gebildet ist. Die Keile werden durch einen Bolzen zusammengedrückt und durch das Festklemmen des mittleren Bauteiles an dem U-förniLgen Bauteil wird jedes Spiel vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Figur 1 eine teilweise Seitenansicht eines Erdbohrers entsprechend der Erfindung.

Figur 2 eine auseinandergezogene Darstellung in Perspektive einer der in Figur 1 vorgesehenen Fräsereinheiten.

Figur 3 eine Seitenansicht einer der Fräsereinheiten nach Figur 1, bei entfernten Keilen.

E'igur 4 eine Ansicht im Schnitt eines Teiles der Fräsereinheit nach Figur 3, längs der Linie IV-IV.

Figur 5 eine Draufsicht einer der Fräsereinheiten nach Figur 1.

Figur 6 eine teilweise Schnittansicht der Fräsereinheit nach Figur 5, längs der Linie VI-VI.

Figur 7 eine teilweise Ansicht im Schnitt der Fräsereinheit nach Figur 5, längs der Linie VII-VII.

Die Figur 1 zeigt einen Erdbohrer für Bohrlöcher grossen Durchmessers, der durch eine Führungsbohrung nach oben gezogen wird. Der Erdbohrer besteht hauptsächlich aus einer Fräsertragplatte 11, einem Bohrschaft 13, der in der Mitte der Tragplatte 11 befestigt ist und an einem Bohrstrang 15 angeschlossen ist, und aus mehreren Fräsereinheiten 17, die auf der oberen Fläche der Tragplatte 11 vorgesehen sind.

Wie in Figur 2 dargestellt ist hat die Fräsereinheit 17 eine Fräsetf"-

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schale 19 mit Fräserzähnen 21, welche in Reihen angeordnet sind. Die Fräserschale 19 hat die Form eines abgestumpften Kegels dessen grösseres Ende 23 von dem Schaft 13 weiter radial nach aussen entfernt ist als das kleinere Ende 25, wie in Figur 1 dargestellt ist. Die Fräserschale sitzt auf Lagern (nicht dargestellt), welche auf einem Stift, einer Achse, oder einem Lagerträger 27 vorgesehen sind. Der Lagerträger 27 hat eine unregelmässige Form, er erstreckt sich durch die Fräserschale 19 und hat Stiftblöcke 29 an jedem Ende zur Befestigung an einer Fräserstütze 31. Die Fräserstütze -, 31 ist auf der Tragplatte 11 festgeschweisst. j

Der Stiftblock 29 passt genau in den U-förmigen Bauteil oder die Gabel 35, die am Ende der Stütze 31 vorgesehen ist. Die Gabel 35 ^: hat zwei nach oben ragende Enden 35a. und 35b, die ähnliche Abmessungen wie der Stiftblock 29 haben, und ein Teil der Stütze zwischen den Enden 35<a und 35b dient als Auflagefläche 37. Jedes Gabelende 35a_ ,b hat eine kreisförmige öffnung 39a, 39b, welche durch das Gabelende verläuft und senkrecht zu der Achse 4 9 des Lagerträgers 27 ist (Figur 3) . Die Mittellinien der öffnungen 39ca, b fallen zusammen, wie bei 41 in Figur 3 dargestellt ist. Der Stiftblock 29 hat auch eine öffnung 43 mit dem gleichen Druchmesser wie die öffnungen 39a,b. Die öffnung 43 ist von der unteren Fläche 45 des Stiftblockes 29 um einengeringfugig grösseren Abstand entfernt als der Abstand zwischen den öffnungen 39a,b und der Auflagefläche 37. Da die untere Fläche 45 an der Auflagefläche 37 anliegt befindet sich die Mittellinie der öffnung 4 3 in einem ! etwas grösseren Abstand von der Auflagefläche 37 als die Mittellinie 41 falls die untere Fläche 45 an der Auflagefläche 37 anliegt, wie in Figur 3 dargestellt ist. '_

Die Bohrkräfte sind im wesentlichen zum grösseren Ende 23 des Fräsers gerichtet. Um ein Spiel in dieser Richtung zu vermeiden j sind die Mittellinien 41,47 auch in Richtung der Bohrkräfte im wesentlichen nicht miteinanderausgerichtet. Der Lagerträger 27 ist gegen die innere Fläche 48 der Seite der Stütze 31 vorbelastet), auf welcher sich das grössere Ende 23 des Fräsers befindet. Die i Mittellinie 41 der öffnungen 39a,b am kleineren Ende 25 des Frä- f sers befindet sich näher an der inneren Fläche 48, oder ist weiter

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von dem Bohrschaft 13 entfernt als die Mittellinie 47. Die Mittellinie 41 der öffnungen 39a,b am äusseren Ende 23 ist weiter von der inneren Fläche 4 3 entfernt oder ist weiter von dem Bohrschaft 13 entfernt als die Mittellinie 47. Die Mittellinie 41 schneidet vorzugsweise eine Linie, die von der Mittellinie 47 ausgeht in einem negativen Winkeiof von etv/a 15 bis 55 , vorzugsweise 45 in bezug auf die Achse 47 des Lagerträgers 27. Die innere Fläche 48 dient dementsprechend zusammen mit der Auflagefläche 37 zum Festhalten der öffnungen 4 3 in der gewünschten nicht ausgerichteten Stellung mit den öffnungen 39a.,b. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, bilden die nicht ausgerichteten öffnungen eine ununterbrochene Bohrung,welche nicht kreisförmig, sondern im wesentlichen elliptisch ist. Die Höhe der ununterbrochenen Bohrung ist kleiner als ihre Breite, d.h. die Breite der öffnungen 39a,b und 43. Vorzugsweise befinden sich die Mittellinien 41,47 in einem Abstand von etwa 0,762 mm bis 1,524 mm.

Wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist, sind Keile 51,53 vorgesehen zum Einsetzen in die nicht-unterbrochene Bohrung. Jeder Keil 51,53 besteht aus einem zylindrischen Rohrstück, welches in einem Winkel Ji von etwa 5 bis 10 , vorzugsweise 7 in bezug auf die Längsachse des zylindrischen Rohrstückes abgestumpft ist. Auf diese Weise erhält man schräge Anzugsflächen 55, welche aneinanderliegen . Eine axiale Bohrung 57 ragt durch das äussere oder zylindrische Ende 58 des Keiles 53. Ein Bolzen 59 kann in diese Bohrung eingesetzt werden. Eine zylindrische Gewindemutter 61 kann am Ende des Keiles 51 eingesetzt werden zur Aufnahme des Gewindeendes des Bolzens 59. Die Gewindemutter 61 hat einen Vorsprung 63, der über einen Teil der Fläche der Mutter 61 hinausragt, welche am Keil 51 anliegt, um eine Drehbewegung der Mutter beim Anziehen des Bolzens 59 zu verhindern. Eine abgeflachte Fläche 6 5 ist an jedem Keil 51,53 vorgesehen. Die abgeflachte Fläche 65 beginnt am dicken Ende des Keiles und verläuft etwa bis zur Hälfte der Länge der schrägen Fläche 55. Die abgeflachten Flächen 65 befinden sich auf jeder Seite eines jeden Keiles, um eine Behinderung durch die elliptische Bohrung zu vermeiden. Die restlichen Flächen der Keile 51 und 53 gegenüber der schrägen Fläche 51 sind bogenförmig. Die Längen der Keile 51, 53 sind derart ausgewählt, i

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damit die inneren Enden 67,69 nicht an der Gewindemutter 61 beziehungsweise an dem zylindrischen Ende 58 zur Anlage kommen, falls die Keile in der nicht-unterbrochenen Bohrung unter maximalem Drehmoment vollständig angezogen sind. Das dicke Ende der Keile hat etwa zwei Drittel des Durchmessers der Öffnungen 39,41 während das dünne Ende etwa ein Drittel des Durchmessers dieser Öffnungen , hat. Die Durchmesser der Gewindemutter 61 und des zylindrischen Endes 58 sind etwas kleiner als die Durchmesser der Öffnungen 39a_ j und b. '■

Zum Zusammenbauen der Fräserschale 19 und des Lagerträgers 27 mit der Stütze 31 wird der Lagerträger 27 zwischen die Gabeln 35 gelegt, damit der Stiftblock 29 zwischen die Gabelenden 35a und b zu liegen kommt und gegen die Auflagefläche 37 drückt. Diese Stellung ist in Figur 3 dargestellt. Danach werden die Keile 51, 53 mit ihren inneren Enden 6 7,69 aufeinander zu gerichtet von jeder Seite aus in die Öffnungen 39a,b eingesetzt. Die Keile 51, 5 3 können in die nicht-unterbrochene Bohrung nur eingesetzt werden, falls sie in einem Winkel von 45 geneigt werden, die Keile können jedoch gewendet werden, so dass ihre bogenförmigen Flächen entweder in Richtung zu dem Schaft 13 oder von demselben wegweisen.

Der Bolzen 59 wird anschliessend eingesetzt und gegen die Mutter 61 festgezogen, um die Keile 51,53 zusammenzudrücken. Dabei nimmt die Dicke oder die Höhe der Keile zu, falls die schrägen Flächen 5 5 aufexnandergleiten. Falls die Keile vollständig angezogen sind,¹ in den Figuren 4, 6 und 7 dargestellt, befindet sich ein Spiel, bei 71 dargestellt, zwischen dem Keil 51 und der Öffnung 53 in dem Stiftblock 29. Wie in Figur 6 dargestellt ist befindet sich . das Spiel 71 nur auf der dem Schaft 13 zugewandten Seite, während der gegenüberliegenden Keil 5 3 an der Wand der Öffnung 53 ; auf der dem Schaft 13 abgewandten Seite anliegt, welche mit 73 bezeichnet ist. Ähnliche Spiele 75a, b zwischen dem Keil 53 und den j Öffnungen 39a.,b befinden sich auf der dem Schaft 13 abgewandten j Seite, während der Keil 51 an der dem Schaft 13 zugewandten Seite,i mit 77a,b bezeichnet, anliegt. Bei zunehmender Dicke der Keile ! 51,53 wird eine Kraft zwischen den Berührungspunkten 73 und 77a,b ;

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ausgeübt, welche eine Ausrichtung zwischen der öffnung 4 3 und den öffnungen 39a,b herbeizuführen sucht, was jedoch durch die Auflagefläche 37 und die innere Fläche 38 verhindert wird. Zum Auseinanderbauen wird der Bolzen gelöst. Da die Keile dabei angezogen bleiben, müssen sie aus der Bohrung herausgetrieben werden. Danach können der Fräser und der Lagerträger von der Fräserstütze entfernt werden.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, dass die Erfindung wesentliche Vorteile hat. Durch das Festklemmen zwischen den nicht ausgerichteten öffnungen, gegen die Tragfläche und die innere Fläche , erhält man einen festen Sitz, der in Richtung nach aussen vom Schaft 13 weg vorbelastet ist. Dementsprechend muss die Bohrkraft, welche die Fräser in Richtung zu ihren grossen Enden belastet, zuerst die Vorspannung überwinden, ehe ein Spiel auftreten kann. Da die Gabelverbindung nicht initeinanderausgerichtete öffnungen, im Gegensatz zu ausgerichteten öffnungen benutzt, sind bei der Herstellung keine engen Toleranzen einzuhalten. Die schrägen Flächen ergeben einen mechanischen Vorteil, und dementsprechend braucht der Bolzen nicht mit grossein Drehmoment angezogen zu werden. Der Zusammenbau und der Auseinanderbau erfolgt rasch und dazu sind keine besonderen Werkzeuge erforderlich.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern e£ können vom Fachmann verschiedene Abänderungen vorgenommen werden. Z.B. kann das Gabelende auch am Lagerträger vorgesehen sein, im Gegensatz zu seiner Anordnung an der Fräserstütze, wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

! 1. Erdbohrer mit wenigstens einer Fräserschale, welche auf einem Lagerträger sitzt, der an einer Stütze befestigt ist und mit einer Vorrichtung zur Befestigung des Lagerträgers auf der Stütze, gekennzeichnet durch einen ersten an der Stütze oder an dem Lagerträger vorgesehenen Bauteil mit zwei voneinander in Abstand angeordneten Enden wobei jedes Ende eine öffnung hat, welche axial mit einander ausgerichtet sind, durch einen zweiten an dem Lagerträger oder an der Stütze vorgesehenen Bauteil mit einem Ende, welches zwischen die Enden des ersten Bauteiles ragt und eine öffnung auf-

j weist, die mit den öffnungen des ersten Bauteiles nicht ausgerich- ; tet ist, mit Mittel, um die öffnung des zweiten Bauteiles in einer ! Stellung zu halten, in welcher sie mit den öffnungen des ersten Bauteiles nicht ausgerichtet ist, und mit Keilen, welche in die öffnungen des ersten und des zweiten Bauteiles einzusetzen sind,

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ORiQfNAL !NSFEC7ED

um eine Kraft zu erzeugen, die die öffnung des zweiten Bauteiles in Ausrichtung mit den öffnungen des ersten Bauteiles zu bringen sucht, welche Kraft auf die Mittel übertragen wird,um die öffnungen in nicht ausgerichteter Stellung zu halten, zur Erzeugung eines festen Sitzes.
2. Erdbohrer mit wenigstens einer Fräserschale die auf einem Lagerträger sitzt, der auf einer Stütze befestigt ist, und mit Mittel zur Befestigung des Lagerträgers auf der Stütze, gekennzeichnet durch einen ersten im wesentlichen U-förmigen Bauteil mit öffnungen in seinen Enden und mit einer Lagerfläche, wobei dieser erste Bauteil an der Stütze oder an dem Lagerträger vorgesehen ist, mit einem zweiten Bauteil der ein Ende mit einer öffnung hat, und welcher zwischen die Enden des ersten Bauteiles einzusetzen ist und eine Fläche zur Anlage an der Auflagefläche besitzt, wobei der zweite Bauteil an dem Lagerträger oder an der Stütze vorgesehen ist, und wobei die öffnungen des ersten Bauteiles miteinanderausgerichtet sind, sich jedoch in einem anderen Abstand von der Auflagefläche als die öffnung des zweiten Bauteiles befinden, und mit Keilen, welche in die öffnungen des ersten und des zweiten Bauteiles einzusetzen sind zum Festklemmen zwischen den Teilen der öffnungen des ersten Baute Lies und des zweiten Bauteiles, welche am nächsten beieinander 1 legen, wobei durch die Keile eine Kraft gegen die Auflagefläche ausgeübt wird zur Erzeugung einer festen Verbindung zwischen dem Lagerträger und der Stütze.
3. Erdbohrer mit einem Schaft, der an einem Bohrrohr zu befestigen ist, mit einer Fräsertragplatte, welche seitlich von dem Schaft wegragt zum Tragen mehrerer Fräser, wobei jeder Fräser eine drehbare Fräserschale hat, die auf einem Lagerträger sitzt und auf der Tragplatte für jeden Fräser eine Stütze für den Lagerträger vorgesehen ist, und mit einer Vorrichtung zur Befestigung des Lagerträgers auf der Stütze, gekennzeichnet durch einen ersten im wesentlichen U-förmigen Bauteil, der an der Stütze vorgesehen ist und in seinen Enden kreisförmige öffnungen sowie eine Auflagefläche zwischen seinen Enden aufweist, durch einen zweiten Bauteil, der am Lagerträger vorgesehen ist und ein Ende mit einer kreisförmigen öffnung hat, wobei das Ende des zweiten Bauteiles zwischen die Enden des ersten Bauteiles einzusetzen ist, wobei die öffnungen

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BAD ORlGiMAL

in dein eisten Bauteil fine «jenie i nsaiiie Mittellinie haben, welche nicht mit der Mittellinie der öffnung des zweiten Bauteiles zusammenfällt und welche näher an der Auflagefläche liegt und von dem Schaft weiter entfernt ist als die Mittellinie der öffnung des zweiten Bauteiles, um somit im Zusammenbau eine nicht kreisförmige Bohrung zu bilden, durch zwei Keile, welche in die nicht-kreisförmige Bohrung einzusetzen sind, wobei jeder Keil eine schräge Fläche hat, die mit dem anderen Keil zur Anlage kommt und gegenüber der schrägen Fläche bogenförmig ist, und die Keile zusammen einen elliptischen Querschnitt haben, der in Höhe zunimmt , falls die Keile angezogen werden und die schrägen Flächen aufeinander gleiten, und durch einen Gewindebolzen, um die Keile gegeneinander; anzuziehen.
4. Erdbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie der öffnungen des ersten Bauteiles eine Linie schneidet, welche von der Mittellinie der öffnung des zweiten Bauteiles wegragt in einem negativen Winkel von etwa 15 bis 55 in bezug auf die Achse des Lagerträgers.
5. Erdbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Mittellinie der öffnungen des ersten Bauteiles und der Mittellinie der öffnungen des zweiten Bauteiles etwa 0,762 bis 1,524 mm beträgt.
6. Erdbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder ' Keil ein hohler abgestumpfter Zylinder ist und die Anzugsfläche einen Winkel von etwa 5° bis 10 in bezug auf die Achse des hohlen Zylinders bildet.

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