DE3839898C2 - Drive head for a drill pipe of a drilling machine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf für das Bohrgestänge einer Bohrmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a drive head for the drill pipe a drilling machine according to the preamble of claim 1.

Bei einem solchen aus US 3,800,887 bekannten Antriebskopf ist der Schwenkbereich des Antriebskopfes sehr klein und ist die Abstützfläche einteilig mit dem Verbinder ausgebildet. Bei einem Verschleiß der Abstützfläche mußte daher der gesamte Verbinder ersetzt werden.In such a drive head known from US 3,800,887 the swivel range of the drive head is very small and is the Support surface formed in one piece with the connector. At the entire surface therefore had to wear Connector to be replaced.

Aus DE 22 34 783 C2 ist eine Gesteinsbohrmaschine mit einer Lageranordnung bekannt, die die axialen und radialen vom Bohrgestänge auf den Bohrkopf übertragenen Kräfte aufnimmt. Die Lageranordnung weist zwei voneinander beabstandete Lager auf, deren jeweils äußerer Lagerring in einem Querrahmen sitzt und deren jeweils innerer Lagerring von dem Bohrkopf getragen wird. Die äußeren Lagerringe sind sphärisch mit einem gemein­ samen Krümmungsmittelpunkt ausgebildet und lassen dadurch eine Schwenkbewegung des Bohrkopfes zu. Bei den Lagern handelt es sich um Wälzlager, wodurch der mechanische Aufwand groß ist. Der Antriebskopf ist außerdem gegenüber der Lageranordnung nicht axial verschiebbar, so daß die axialen Stöße des Bohr­ gestänges auf den Antriebskopf und die Lageranordnung über­ tragen werden.DE 22 34 783 C2 describes a rock drilling machine with a Bearing arrangement known that the axial and radial from Drill pipe absorbs forces transmitted to the drill head. The bearing arrangement has two spaced apart bearings on, whose outer bearing ring sits in a cross frame and their respective inner bearing ring carried by the drill head becomes. The outer bearing rings are spherical with one in common center of curvature formed and thereby leave one Swiveling movement of the drill head. The bearings are rolling bearings, which means that the mechanical effort is great. The drive head is also opposite the bearing arrangement not axially displaceable, so that the axial joints of the drill linkage to the drive head and the bearing arrangement will wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebskopf für das Bohrgestänge einer Bohrmaschine zu schaffen, der in der Konstruktion einfach ist und mit geringem Aufwand in­ standgehalten werden kann. The invention has for its object a drive head to create for the drill pipe of a drill, which in the construction is simple and with little effort can be withstood.  

Diese Aufgabe wird durch einen Antriebskopf gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a drive head according to claim 1 solved.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die beim Bohren entstehenden Kippkräfte aufgefangen werden und ein Schutz gegen im Betrieb bisweilen auftretende, unvorhergesehene Belastungen gegeben ist.The advantages that can be achieved by the invention are special in that the tilting forces generated during drilling can be caught and a protection against sometimes in operation unforeseen loads occurring.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

Die Keilnutverzahnung des Keilnutenantriebs ist vor allem an der Rückstoß aufnehmenden Stelle des Lagers einem Verschleiß unterworfen, während der dem axialen Gleitweg entsprechende Teil weniger Verschleiß ausgesetzt ist. Durch die im Anspruch 5 angegebene Umkehrbarkeit des Antriebsringes kann der Ver­ schleiß gleichmäßig auf den Antriebsring verteilt werden.The keyway teeth of the keyway drive are mainly on the recoil-receiving point of the bearing is subject to wear subjected during the corresponding to the axial glide path Part is less exposed to wear. Through the claim 5 specified reversibility of the drive ring can Ver wear evenly distributed on the drive ring.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, wobeiAn embodiment of the invention is described below the drawing explains, wherein

Fig. 1 teilweise im Schnitt einen Antriebskopf zeigt. Fig. 1 shows a drive head partially in section.

Nach Fig. 1 umschließt ein Gehäuse 1 einen Antriebskopf, der symmetrisch und konzentrisch zu einer Mittelachse 2 aufgebaut ist, wobei der eine Teil 3 als Axialschnitt gezeichnet ist.According to Fig. 1 encloses a housing 1 a drive head, which is constructed symmetrically and concentrically with a central axis 2, wherein one part is shown in axial section. 3

Axial einander gegenüberliegende obere und untere Verbinder 4 bzw. 5 dienen zum Aufwärts- oder Abwärtsbohren. Die Verbinder 4, 5 haben die Form eines Muffenabschnitts einer Bohrstange mit Gewinde, das den Zapfen von Bohrstangen aufnimmt, die zu­ sammen einen Bohrstrang bilden. Jeder Verbinder ist an jeweils einem der entgegengesetzten Enden einer Schraubenfeder 6 fest angebracht, so daß ein Rückprall auftreten kann, wenn die Verbinder 4, 5 gegen die Druckwirkung der Feder 6 in das Gehäuse 1 hinein geschoben werden. Axially opposed upper and lower connectors 4 and 5 are used for drilling up or down. The connectors 4 , 5 have the shape of a socket section of a threaded boring bar, which receives the pin of boring bars, which together form a drill string. Each connector is firmly attached to one of the opposite ends of a helical spring 6 , so that a rebound can occur if the connectors 4 , 5 are pushed into the housing 1 against the pressure effect of the spring 6 .

Der obere Verbinder 4 trägt an seinem Umfang axiale Keilnuten 7, die in Axialrichtung verhaltnismäßig kurz sind und sich an seinem obersten Ende befinden. An dem nach innen gerichteten Ende des Verbinders 4 ist um die Feder 6 herum ein freibe­ weglicher Lagereinsatz 8 vorgesehen, dessen sphäroidische Ab­ stützfläche 9 die sphäroidische Abstützfläche 10 des axial un­ beweglichen Lagerkörpers 11 berührt.The upper connector 4 has axial splines 7 on its circumference, which are relatively short in the axial direction and are located at its uppermost end. At the inward end of the connector 4 , a free movable bearing insert 8 is provided around the spring 6 , the spheroidal support surface 9 of which touches the spherical support surface 10 of the axially immobile bearing body 11 .

Der untere Verbinder 5 weist an seinem ganz innen liegenden Ende einen radialen Flansch 13 auf, und zwischen dem Flansch 13 und der Wand des muffenförmigen Teils befindet sich ein Lagereinsatz 16 mit einer abwärts gerichteten sphäroidischen Abstützfläche 14, die nach der Zeichnung an einer feststehen­ den sphäroidischen Abstützfläche 15 anliegt, welche fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.The lower connector 5 has at its innermost end a radial flange 13 , and between the flange 13 and the wall of the sleeve-shaped part there is a bearing insert 16 with a downward spherical support surface 14 which, according to the drawing, is fixed to a spherical one Support surface 15 abuts, which is firmly connected to the housing 1 .

Die beiden sphäroidischen Lagereinsätze 8 und 16 bestehen aus Aluminiumbronze und sind an den Verbindern 4,5 auswechselbar befestigt. Der obere Lagereinsatz 8 ist z. B. durch (nicht gezeichnete) Bolzen befestigt, während der untere Lagereinsatz 16 in seiner Stellung verklebt werden kann, weil er nur einer abwärts gerichteten Kraft unterliegt, die von dem Flansch 13 aufgenommen wird.The two spherical bearing inserts 8 and 16 are made of aluminum bronze and are attached to the connectors 4 , 5 interchangeably. The upper bearing insert 8 is e.g. B. fastened by bolts (not shown), while the lower bearing insert 16 can be glued in position because it is only subjected to a downward force which is received by the flange 13 .

Im Betrieb sollten die sphäroidischen Abstützflächen 9, 10, 14 und 15, wenn sie einwandfrei geschmiert und staubfrei gehalten werden, keine Abnützung erfahren; wenn jedoch Verschleiß auf­ tritt, so können die Lagereinsätze 8 und 16 herausgenommen und ersetzt werden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, einen kostspieligen Verbinder mit bearbeiteten Lagerflächen zu er­ setzen oder den Lagerkörper 11 auszutauschen, bei dem es sich um ein kostspieliges Gußteil handelt. Der Lagerkörper 11 kann somit aus einem geeigneten harten Werkstoff hergestellt wer­ den, so daß Verschleiß nur an den Lagereinsätzen 8 und 16 ent­ steht, falls überhaupt Verschleiß auftreten sollte. In operation, the spherical support surfaces 9 , 10 , 14 and 15 , if properly lubricated and kept dust-free, should not experience any wear; however, if wear occurs, the bearing inserts 8 and 16 can be removed and replaced without the need to set an expensive connector with machined bearing surfaces or to replace the bearing body 11 , which is an expensive casting. The bearing body 11 can thus be made of a suitable hard material who, so that wear is only on the bearing inserts 8 and 16 , if wear should occur at all.

Wenn die Lagereinsätze 8,16 als Austauschteile vorgesehen sind, können die Verbinder 4 und 5 annähernd gleichmäßige Querschnittsabmessungen erhalten. Dadurch wiederum wird es möglich, alle Verbinder 4,5 gleichmäßig wärmezubehandeln.If the bearing inserts 8, 16 are provided as replacement parts, the connectors 4 and 5 can have approximately uniform cross-sectional dimensions. This in turn makes it possible to heat treat all of the connectors 4, 5 evenly.

Ein Keilnutenantriebsring 17, von dem die Keilnuten 7 des oberen Verbinders 4 angetrieben werden, ist aus seiner Sitz­ fläche heraus axial verschiebbar und ist dabei verbunden durch eine Keilnutenverbindung 18, so daß' wenn an den oberen Stel­ len der Keilnuten 7 Verschleiß auftritt, der Keilnutenring 17 axial umgekehrt werden kann. Wenn der Keilnutenantriebsring 17 schließlich vollständig abgenützt ist, kann er ersetzt werden, ohne daß der Lagerkörper 11 ausgewechselt werden muß. Ähnliche (nicht gezeichnete) auswechselbare Zahnkränze lassen sich auch für den unteren Verbinder 5 vorsehen.A spline drive ring 17 , from which the splines 7 of the upper connector 4 are driven, is axially displaceable from its seat surface and is connected by a spline connection 18 , so that 'when wear occurs at the upper positions of the splines 7 , the spline ring 17 can be reversed axially. When the spline drive ring 17 is finally completely worn out, it can be replaced without having to replace the bearing body 11 . Similar (not shown) interchangeable sprockets can also be provided for the lower connector 5 .

Claims (5)

1. Antriebskopf für ein Bohrgestänge einer Bohrmaschine, mit einem fest anbringbaren Verbinder (4) zum Antrieb des Bohrgestänges, wobei der Verbinder (4) freibeweglich in einem Gehäuse (1) angeordnet ist, mit einem Keilnuten­ antrieb (7, 17, 18) für den Verbinder (4) und mit einer axial festgelegten Abstützfläche (10) hinter dem Verbinder (4) und einer damit zusammenwirkenden und daran angreifen­ den freibeweglichen Abstützfläche (8, 9) des Verbinders (4), dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Verbinder (4) gegen federnde Mittel (6) rückstoßaufnehmend wirkt und
• - daß die freibewegliche Abstützfläche (8) auswechselbar an dem Verbinder (4) befestigt ist.

1. Drive head for a drill pipe of a drill, with a permanently attachable connector ( 4 ) for driving the drill pipe, the connector ( 4 ) being freely movable in a housing ( 1 ), with a spline drive ( 7 , 17 , 18 ) for the connector ( 4 ) and with an axially fixed support surface ( 10 ) behind the connector ( 4 ) and a cooperating and engaging thereon the freely movable support surface ( 8 , 9 ) of the connector ( 4 ), characterized in that

• - That the connector ( 4 ) against resilient means ( 6 ) has recoil and
• - That the freely movable support surface ( 8 ) is exchangeably attached to the connector ( 4 ).

2. Antriebskopf nach Anspruch 1, in welchem der Verbinder (4) eine annähernd gleichförmige Querschnittsfläche hat, so daß der gesamte Verbinder (4) eine gleichmäßige Wärmebe­ handlung erfahren kann.2. Drive head according to claim 1, in which the connector ( 4 ) has an approximately uniform cross-sectional area, so that the entire connector ( 4 ) can experience a uniform heat treatment. 3. Antriebskopf nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung bei einer Zweirichtungsbohrmaschine und mit einem weiteren Verbinder (5), der freibeweglich und schwenkbar an einer von dem ersten Verbinder (4) abgewandten Seite des Gehäuses (1) angebracht ist, während die federnden Mittel (6) dazwischen angeordnet sind.3. Drive head according to claim 1 or 2, for use in a bidirectional drilling machine and with a further connector ( 5 ) which is freely movable and pivotally mounted on a side of the housing ( 1 ) facing away from the first connector ( 4 ), while the resilient means ( 6 ) are arranged in between. 4. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die federnden Mittel als Schraubenfeder (6) ausgebildet sind. 4. Drive head according to one of claims 1 to 3, wherein the resilient means are designed as a coil spring ( 6 ). 5. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem keilnutenverzahnten Antriebsring (17) für den Verbinder (4) und einen Ringkörper, in welchen der Antriebsring aus­ wechselbar aufgenommen ist, wobei der Antriebsring (17) in seiner Aufnahme umkehrbar ist, so daß sein eines axiales Ende gegen das andere vertauschbar ist.5. Drive head according to one of claims 1 to 4, with a splined drive ring ( 17 ) for the connector ( 4 ) and an annular body in which the drive ring is interchangeably received, the drive ring ( 17 ) is reversible in its recording, so that its one axial end is interchangeable with the other.