-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lochöffnungsbohrvorrichtung und
ein Verfahren zur Verwendung derselben und insbesondere auf eine
verbesserte Befestigungsstruktur für einen Lochöffner, der
es erlaubt, eine größere Zahl
von Schneidern an dem Lochöffner
anzuordnen.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Lochöffner werden
eingesetzt, wenn Rohrleitungen, Kabel oder Durchlässe bspw.
unter Oberflächenbarrieren,
wie Autobahnen, Gebäuden,
Wasserstraßen
und anderen Oberflächenhindernissen
anzubringen sind, ohne die Oberfläche zu stören. Bevor ein Lochöffner verwendet
wird, wird auf beiden Seiten der Barriere ein Graben geöffnet. Eine
Pilotbohrung wird unter der Barriere ausgebildet. Hat die Pilotbohrung
keinen ausreichenden Durchmesser, um die Rohrleitung zu installieren,
dann kann das Loch unter Verwendung eines Lochöffners erweitert werden. Als
nächstes
wird ein Bohrkopf, der im Stand der Technik auch als Räumer oder
Lochöffner
bezeichnet wird, dazu verwendet, die Pilotbohrung zu vergrößern. Im
Allgemeinen wird eine Führung
an der vorwärtsgehenden
Seite des Bohrkopfes positioniert. Die Führung an dem Bohrkopf ist so
gestaltet, dass sie an den Wänden
der Pilotbohrung angreift und hilft, den Rohrleitungsbohrkopf zu
steuern, während die
Pilotbohrung vergrößert wird.
Auch können
Bohrflüssigkeiten
dem Bohrvorgang durch den Bohrstahl in der Pilotbohrung zugeführt werden,
um einen schlammigen Brei zu erzeugen, der das gebohrte Material
aus dem Ende des Loches hinausschwemmt. Nachdem ein Loch unter Verwendung des
Lochöffners
geöffnet
wurde, wird ein Abschnitt der Rohrleitung in Längsrichtung von einer Seite
der Barriere durch die Bohrung zur anderen Seite gedrückt oder
gezogen. Die Rohrleitung kann auch mit Hilfe den Lochöffner durchgezogen
werden, während das
Loch geöffnet
wird. Der installierte Rohrleitungsabschnitt kann dann an seinem
Platz verschweißt und
getestet werden.
-
Verschiedene
Typen von Räumern
oder Lochöffnern
sind im Stand der Technik beschrieben. Ein solcher Öffner hat
Kegelschneider, die um den Umfang einer axialen Welle, die Bohrstahl
genannt wird und zum Antreiben des Lochöffners verwendet wird, angebracht
sind. Diese Schneider wurden durch Anbringen von Platten senkrecht
zu dem Bohrstahl befestigt, an welchen dann die Schneider angebracht
werden. Die Zahl der Schneider, die an dem Bohrstahl mit bekannten
Verfahren angebracht werden können,
ist beschränkt,
da außerordentliche Kräfte auf
die Kegelschneider ausgeübt
werden, wenn sie in Betrieb sind. Die Haltestruktur, die an dem
Bohrstahl angebracht ist, muss ausreichend stark sein, um ein übermäßiges Brechen
während des
Bohrvorgangs zu vermeiden.
-
Aufgrund
der Beschränkungen,
die durch die heutigen Haltestrukturen, die zum Anbringen der Schneider
an dem Bohrstahl verwendet werden, bedingt sind, ist die Zahl von
Kegelschneidern, die um den Umfang des Bohrkopfes angeordnet werden können, begrenzt.
Diese Begrenzung der Zahl der Schneider hängt von dem Durchmesser der
Schneider ab. Unabhängig
von dem Durchmesser der Schneider beschränken aber die Aufbauverfahren, die
im Stand der Technik verwendet werden, die Zahl der zulässigen Schneider
wesentlich. Somit ist die Arbeitsweise der bekannten Werkzeuge sehr
grob, wenn sie in hartem Material, wie Fels oder hartem Kies eingesetzt
werden. Die Werkzeuge des Standes der Technik erfordern auch mehr
Leistung als notwendig wäre,
wenn mehr Schneider dem Umfang des Werkzeuges hinzugefügt werden
könnten.
Die Lochöffner
gemäß dem Stand
der Technik sind analog zu einem quadratischen Rad, dahingehend,
dass sie im Betrieb sehr grob sind und dass sie aufgrund der groben
Betriebsweise dazu neigen, Löcher
zu erzeugen, die länglich
oder eiförmig
sind. Die grobe Betriebsweise erhöht auch die Wahrscheinlichkeit,
dass die Kegelschneider brechen und in dem Loch zurückbleiben.
Das Entfernen von Kegelschneidern von einem herkömmlichen Bohrkopf nach dem
Bohrvorgang hat sich aufgrund der primitiven Befestigungsmittel,
die verwendet wurden, als sehr schwierig und teuer erwiesen.
-
Außerdem konnten
die Werkzeuge des Standes der Technik nicht einfach rückwärts durch
das Loch gedrückt
werden, weil die Werkzeuge aufgrund der flachen Rücken der
Werkzeuge eine Tendenz aufwiesen, zu sinken oder entlang der Kanten
der Löcher
zu packen. Die Verwendung von lediglich vier Kegeln an herkömmlichen
Vorrichtungen bewirkt eine exzessive Reibung zwischen dem Werkzeug und
den Wänden
des Loches, was es sogar noch schwieriger macht, die Werkzeuge durch
das Loch rückwärts zu drücken. Somit
ist es nahezu unmöglich,
Werkzeuge des Standes der Technik durch das Loch rückwärts zu drücken, um
gezackte Kanten in dem Loch zu glätten und Schutt mechanisch
aus dem Loch zu drücken.
Um ein sauberes Loch unter Verwendung der herkömmlichen Werkzeuge zu erzeugen,
wird das Werkzeug sehr langsam durchgezogen, wobei Bohrfluide frei
auf den Lochöffner
aufgebracht werden, um einen Schlamm zu erzeugen, der den Schutt
aus dem Loch herausschwemmt. Alternativ kann ein anderes Werkzeug
an dem Bohrgestell befestigt werden, um den Schutt aus dem Loch
herauszudrücken.
Dies ist jedoch aufgrund der Zeit, die zum Wechseln der Werkzeuge
erforderlich ist, sehr zeitaufwendig und teuerer, weil ein separates
Werkzeug erforderlich ist.
-
Daher
wäre es
wünschenswert,
einen Lochöffner
zur Verfügung
zu stellen, der einem runden Rad ähnlicher wäre, um Vibrationen zu verringern und die
Größe der Stromzufuhr,
die zum Betreiben des Werkzeugs erforderlich ist, zu reduzieren.
Eine Verringerung der Größe der Stromzufuhr
würde es kleineren
Bohrmaschinen erlauben, in Märkte
einzutreten, die bisher lediglich für größere Bohrgestelle offen waren.
Eine Haltestruktur für
die Lochschneider wird benötigt,
die eine erhöhte
Zahl an Kegelschneidern um den Umfang des Bohrkopfes aufnimmt, um einen
Lochöffner
zu schaffen, der gleichmäßig arbeitet.
Es ist auch wünschenswert,
dass der Lochschneider in der Lage ist, Kegelschneider aufzusammeln,
wenn diese abbrechen, um zu vermeiden, dass die zerbrochenen Kegelschneider
in dem Loch verbleiben, und dadurch die Kosten der Bohrvorgänge zu reduzieren.
Außerdem
sollten die Kegelschneider einfach entfernbar sein, so dass neue
oder andere Arten oder Größen von
Kegelschneidern zwischen den Bohrvorgängen installiert werden können. Schließlich sollten
die Lochschneider in der Lage sein, rückwärts durch das Loch gedrückt zu werden, um
ein effektives und effizientes Mittel zum mechanischen Drücken des
Materials aus dem Ende des Loches zu schaffen, ohne das Einsetzen
eines anderen Werkzeugs zu erfordern.
-
Die
US 4,129,392 beschreibt
eine Befestigungsanordnung für
einen Walzenschneider, insbesondere einen Messschneider, der einen
Sattel umfasst mit einer ersten ansteigenden Wand, einem Basisbereich,
der die erste ansteigende Wand und eine Anschlagsregion verbindet,
die der ersten ansteigenden Wand zugewandt ist, wobei der Walzenschneider
eine Welle aufweist, deren Enden konvergierende Seitenwände hat,
einen Keilblock, der auf dem Basisbereich des Sattels aufsitzt,
und eine zweite ansteigende Wand, die mit der ersten ansteigenden Wand
konvergiert und dieser zugewandt ist, wobei der Keilblock an einer
festgelegten Position relativ zu der ersten ansteigenden Wand gehalten
wird, indem er an der Anschlagsregion des Sattels anliegt, wobei die
konvergierenden Seitenwände
des Wellenendes mit den ersten und zweiten konvergierenden ansteigenden
Wänden
zusammenpassen, und mit Mitteln zum Halten und Drängen der
Wellenenden zu den Satteln, und wobei die Walzenschneiderwellenenden zu
dem Sattel konvergieren, wenn der Walzenschneider an dem Sattel
und den ersten und zweiten ansteigenden Wänden, die zu dem Sattel konvergieren,
angebracht wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Lochöffner
zum Öffnen
eines Pilotloches vorgesehen mit: einem Bohrstahl zur Übertragung
von Leistung auf dem Lochöffner
und gekennzeichnet durch; eine Frontplatte, die an dem Bohrstahl
angebracht ist; eine hintere Platte, die an dem Bohrstahl angebracht ist,
wobei die hintere Platte um einen Abstand von der Frontplatte entfernt
ist; einen Ring zur Abstützung mit
einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, wobei das vordere Ende
des Ringes an einer Außenkante
der Frontplatte angebracht ist und wobei das hintere Ende des Ringes
an einer Außenkante
der hinteren Platte angebracht ist; und einer Mehrzahl von Segmenten,
die an dem Ring angebracht sind, um eine Schneidoberfläche für den Lochöffner zur Verfügung zu
stellen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird außerdem
ein Verfahren zum Richtbohren mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
Bohren eines vergrößerten Loches
in einer Vorwärtsrichtung
unter Verwendung eines Lochöffners;
und Bewegen des Lochöffners
in einer Rückwärtsrichtung,
die der Vorwärtsrichtung
entgegengesetzt ist, um Schutt oder Abfallstoffe, die in dem vergrößerten Loch
zurückgelassen
wurden, zu verschieben, wobei der Lochöffner einen Bohrstahl zur Übertragung
von Leistung auf den Lochöffner
aufweist; eine an dem Bohrstahl angebrachte Trommel, die ein Frontende
und ein hinteres Ende aufweist, wobei das Frontende eine erste Öffnung und
das hintere Ende eine zweite Öffnung aufweist,
die auf einer Längsachse
der Trommel zentriert sind, und wobei der Bohrstahl durch die erste Öffnung und
die zweite Öffnung
hindurchtritt; eine Vielzahl von Kegelschneidern, die an der Trommel angebracht
sind, um eine Schneidoberfläche
für die Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, wobei die Kegelschneider über das Frontende der Trommel
vorstehen, und wo bei der Lochöffner
sich von einer Vorderkante der Mehrzahl von Kegelschneidern zu der hinteren
Kante der Trommel nach innen verjüngt, um die Reibung während des
Schrittes des Bewegens des Lochöffners
zu verringern.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung liefert eine Lochöffnerhaltestruktur, die es
ermöglicht,
eine größere Zahl
von Kegelschneidern an dem Lochöffner
zu befestigen. Eine Erhöhung
der Zahl von Kegelschneidern verringert die Grobheit der Operation
des Lochöffners
und erzeugt ein Loch, das rund ist anstatt länglich oder eiförmig. Dementsprechend
ist wesentlich weniger Leistung erforderlich, um einen Lochöffner des
gleichen Durchmessers zu betätigen
als es mit den Werkzeugen des Standes der Technik erforderlich ist.
Die Haltestruktur, die durch die vorliegende Erfindung geliefert
wird, verwendet eine Trommel, die an dem Bohrstahl angebracht ist,
um den Durchmesser des Bohrstahles wirksam zu vergrößern, so dass
zusätzliche
Schneider an dem Lochöffner
angebracht werden können.
Durch die Verwendung der Trommelstruktur wird die strukturelle Integrität des Werkzeugs
nicht beeinträchtigt,
und es wird eine feste Haltestruktur für die Schneider zur Verfügung gestellt.
Die sich verjüngende
Form des Lochöffners
erlaubt es dem Lochöffner,
einfach durch das Loch zurückgedrückt zu werden,
um Schutt, der hinter dem Lochöffner
verbleibt, wenn das Loch geschnitten wird, zu verschieben. Da durch
Verwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung Schutt mechanisch aus dem Loch verschoben werden kann, ist
viel weniger Bohrfluid erforderlich, um ein Loch zu öffnen.
-
Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat die Trommel Öffnungen in der Vorder- und
Rückseite,
so dass Bohrtluid und Material durch den Lochöffner hindurchtreten kann.
Die Öffnungen sind
derart, dass gebrochene Kegelschneider durch die Frontöffnungen
abgelagert und in der Trommel aufgefangen werden können, wodurch
verhindert wird, dass die ge brochenen Kegelschneider in dem Loch
verbleiben. Außerdem
können
die Kegelschneider zwischen Bohrvorgängen leicht aus der Trommel entfernt
werden. Dieses Merkmal wird erreicht, indem ein Bolzen in einer
Nut innerhalb des Kegelschneidersegmentes eingebettet wird. Der
Bolzen wird dazu verwendet, das Segment an einer Tasche, die an
der Trommel befestigt ist, zu sichern. Da der Bolzen selbst austauschbar
ist, wird die Lebensdauer der Kegelschneidersegmente verlängert. Dies
führt zu
einem sehr vielseitigen Werkzeug, da der gleiche Lochöffner zum
Bohren verschiedener Arten von Materialien verwendet werden kann,
und weniger Zeit ist erforderlich, um abgenutzte Kegelschneider
auszutauschen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden,
sind in den angehängten
Ansprüchen
niedergelegt. Die Erfindung selbst sowie eine bevorzugte Verwendungsweise, weitere
Aufgaben und Vorteile derselben werden jedoch am besten in Bezug
auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden, wobei:
-
1 eine
perspektivische Frontansicht einer Ausführungsform eines Lochöffners gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
-
2 eine
Seitenansicht des Lochöffners gemäß 1 ist,
wobei Segmente entfernt wurden.
-
3 eine
Seitenansicht des Lochöffners gemäß 1 ist,
dargestellt mit in sich verjüngenden Taschen
angebrachten Segmenten.
-
4 eine
perspektivische Ansicht von hinten des Lochöffners gemäß 1 ist.
-
5 eine
perspektivische Frontansicht einer anderen Ausführungsform eines Lochöffners der vorliegenden
Erfindung ist.
-
6 eine
Draufsicht auf ein Segment ist, das in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
7 eine
Seitenansicht eines Segmentes ist, das in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
8 eine
Ansicht von unten eines Segmentes ist, das in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Nun
mit Bezug auf 1 ist eine perspektivische Frontansicht
einer Ausführungsform
eines Lochöffners
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Ein Bohrstahl 105 erstreckt sich
von der Front des Schneiders, um als eine Pilot- und eine Antriebswelle
für den
Lochöffner
zu dienen. Der Bohrstahl 105 ist mit einem Gewinde versehen,
um das Anbringen von Verlängerungen
des Bohrstahles 105 zu erlauben. Der Bohrstahl 105 tritt
durch ein Pilotloch hindurch, welches vor Einsetzen des Lochöffners gebohrt
wurde. Der Bohrstahl 105 ist hohl, um Bohrtluid durch den
Bohrstahl und aus Fluidöffnungen
zu pumpen, um das Material zu einem Schlamm zu verflüssigen,
so dass es während
des Bohrvorgangs einfacher durch oder um den Lochöffner herum
treten kann. Wasserrohre oder -schläuche 110, die in Fluidverbindung
mit dem Bohrstahl 105 stehen, können an dem Bohrstahl angebracht
werden, um als Fluidverbinder zum Spritzen von Wasser über das lose
Material zu dienen. Die Wasserroh re 110 haben an unterschiedlichen
Intervallen entlang des Lochöffners
mehrere in sie eingebohrte kleine Löcher, um das Verteilen des
Wassers zu erlauben. Angebracht an dem Bohrstahl 105 sind
eine Frontplatte 115 und eine hintere Platte 120,
die sich im Wesentlichen senkrecht von dem Bohrstahl 105 erstrecken.
Die Außenkanten
der Frontplatte 115 und der hinteren Platte 120 werden
von einem zylindrischen Ring 125 überbrückt. Der Ring muss nicht zylindrisch
sein, sondern kann bspw. die Form eines Polygons, dessen Seitenzahl
von der Zahl der an dem Lochöffner anzubringenden
Schneider abhängt,
aufweisen. Der zylindrische Ring 125 kann ein Stahlrohr
mit geeignetem Durchmesser sein, das auf die Außenkanten der vorderen und
hinteren Platten 115, 120 geschweißt ist.
Der Durchmesser der Platten 115, 120 und des zylindrischen
Ringes 125 hängt
von dem gewünschten
Durchmesser des Schneidwerkzeuges ab. Die Kombination der Frontplatte 117,
der hinteren Platte 120 und des zylindrischen Ringes 125 wird
hier als eine Trommel bezeichnet, weil um den Bohrstahl 105 eine
hohle zylindrische Struktur gebildet wird. Bei alternativen Ausführungsformen
muss die Trommel nicht aus separaten Teilen gebildet werden, sondern kann
auch als ein individuelles Teil mit Löchern, durch welche der Bohrstahl
eingesetzt und an seinem Platz gesichert werden kann, gegossen werden.
-
Für Werkzeuge
mit ausreichendem Durchmesser können
Materialöffnungen 130 sowohl
in der Frontplatte 115 als auch der hinteren Platte 120 angeordnet
sein. Die Materialöffnungen 130 erlauben es
Material, wie Erde, Matsch und Felsen, durch den Lochöffner hindurchzutreten,
während
dieser in Betrieb ist. Materialöffnungen
wie diese können
in der Frontplatte 115 und der hinteren Platte 120 angeordnet
werden, ohne die strukturelle Integrität der Haltestruktur der Kegelschneider 135 zu
beeinträchtigen. Bei
einem Lochöffner
mit ausreichendem Durchmesser können
die Materialöffnungen
in der Frontplatte 115 groß genug gemacht werden, so
dass in dem Fall, dass ein Kegelschneider 135 während des
Betriebes abbricht, dieser durch eine der Materialöffnungen 130 in
der Frontplatte 115 hindurchtritt und in der Trommel aufgefangen
wird. Die Materialöffnungen
in der hinteren Platte sind kleiner ausgestaltet als die Kegelschneider 135,
so dass der Kegelschneider 135 nicht durch die Materialöffnungen
in der hinteren Platte 120 hindurchtreten kann. Somit wird,
wann immer der Lochöffner
aus dem Loch gezogen wird, der Kegelschneider 135, der
abgebrochen ist, ebenfalls entfernt. Wird ein Kegelschneider in
dem Loch zurückgelassen,
muss normalerweise das Loch an einer anderen Stelle erneut gebohrt
werden. Diese wesentliche Ausgabe wird gespart, indem ein Loch erzeugt
wird, das sauber und frei von Schutt oder anderem Material ist,
welches ein Rohr beschädigen
würde,
wenn dieses in das Loch gezogen wird. Obwohl die Ausführungsform
von 1 vier Materialöffnungen mit rechteckiger Form
zeigt, kann jede Zahl von Öffnungen
mit verschiedenen Formen verwendet werden, ohne den Rahmen und Geist
der Erfindung zu verlassen. Obwohl eine gleiche Zahl von Materialöffnungen
in der Frontplatte 115 und der hinteren Platte 120 dargestellt
ist, könnte
außerdem
eine unterschiedliche Zahl von Öffnungen
in der hinteren Platte 120 angeordnet sein. Sind die Materialöffnungen
in der hinteren Platte kleiner als die in der Frontplatte 115,
so kann es bspw. wünschenswert
sein, eine größere Zahl
von Öffnungen
in der hinteren Platte 120 vorzusehen, um es dem Material
zu erlauben, einfacher abzufließen.
Somit ist es auch offensichtlich, dass die Materialöffnungen
in der Frontplatte nicht zu den Materialöffnungen in der hinteren Platte ausgerichtet
sein müssen.
-
Jeder
Kegelschneider 135 ist an einem Tragarm angebracht, der
nachfolgend im genaueren Detail beschrieben wird. Der Tragarm jedes
Kegelschneiders 135 ist an dem zylindrischen Ring 125 angebracht.
Die Kegelschneider 135 können unterschiedliche Muster
mit Reihen von Zähnen
aufweisen, um zu vermeiden, dass ein Streifen in dem Loch gebohrt
wird, der nicht von den Zähnen
berührt
wird. Zwei unterschiedliche Schneidmuster 135a, 135b sind
in 1 dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf einen
Lochöffner
mit lediglich zwei Schneidmustern beschränkt. Das Werkzeug könnte vier
oder mehr unterschiedliche Muster abhängig von der Zahl von Kegelschneidern
aufweisen, um Vibrati onen zu verringern. Beispielsweise reduziert
die Verwendung einer Anordnung mit vier Kegeln die Vibration, indem
jeder Kegel weniger Material schneiden muss als bei einer Anordnung
mit drei Kegeln. Da mehr Schneider um den Umfang des Lochöffners angeordnet
werden können,
erlaubt die vorliegende Erfindung auch den Einsatz einer größeren Zahl
von Kegelmustern.
-
Die
Kombination des Kegelschneiders mit der Haltestruktur wird nachfolgend
als ein Segment 140 bezeichnet. Sich verjüngende Taschen 145 sind um
den Umfang der Trommel angebracht, um einen Aufnahmebehälter für die Segmente 140 zu
bilden. Somit können
die Segmente 140 entfernt und ausgetauscht werden, wenn
sie verschleißen
oder wenn unterschiedliche Arten von Materialien angetroffen werden,
die unterschiedliche Arten von Kegelschneidern erfordern. Es ist
im Stand der Technik bekannt, dass die Kegelschneider 135 abhängig von
der Art des gebohrten Materials variieren. Kegelschneider unterschiedlicher
Art und Orientierung als die in 1 gezeigten,
können
eingesetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Außerdem kann
eine Kombination unterschiedlicher Arten von Schneidern gleichzeitig
eingesetzt werden, um einen wirksameren Lochöffner zu bilden. Zusätzlich könnten Kegelschneider
mit anderem Durchmesser als den in 1 gezeigten
eingesetzt werden, um den Gesamtdurchmesser des Lochöffners zu ändern, wodurch
kleine Änderungen
des Durchmessers des sich ergebenden Loches nach Wunsch erfolgen
können.
-
Typischerweise
wird der Lochöffner
unter Verwendung des Bohrstahles 105 durch das Pilotloch
gezogen. Eine Stromquelle ist an der Frontseite des Bohrstahles 105 angebracht,
um eine Rotationskraft sowie eine Zugkraft zum Betrieb des Lochöffners zu
liefern. Wird der Lochöffner
in einer Richtung 150 entgegen dem Uhrzeigersinn betrieben,
dreht sich jeder der Kegelschneider in einer Richtung 155 entgegengesetzt
zu der Rotation des Werkzeuges, wenn sie das gebohrte Material berühren.
-
Nun
mit Bezug auf 2 ist eine Seitenansicht des
Lochöffners
gemäß 1 dargestellt,
wobei die Segmente 140 entfernt sind. In der gesamten detaillierten
Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche
Teile zu bezeichnen, wenn dies nicht anders vermerkt ist. Die sich
verjüngenden
Taschen 145 werden vorzugsweise aus schweißbaren Stahl
hergestellt und an die Trommel 125 geschweißt. Schweißbarer Stahl
erlaubt eine gewisse Streckung, die zu einem festeren Sitz der Segmente 140 führt. Die
Wasserrohre 110 werden angrenzend an die Frontplatte 115 hinter
der Schneidebene der Kegelschneider 135 angeordnet.
-
Nun
mit Bezug auf 3 ist eine Seitenansicht des
Lochöffners
gemäß 1 dargestellt,
wobei die Segmente 140 in den sich verjüngenden Taschen 145 angebracht
sind. Die entfernbaren Segmente 140 können unter Verwendung einer
Sechskantverriegelungsmutter 305 befestigt werden oder eine
Kontermutter aufweisen, um eine versehentliches Lösen des
Segmentes während
des Betriebes zu vermeiden. Das Festziehen der Sechskantmutter erzeugt
eine Reibungsverriegelung zwischen dem Segment 140 und
der sich verjüngenden
Tasche 145. Ein Flansch 310, der von Segmenten 140 vorsteht, wird
dazu verwendet, einen Stop zu liefern, um anzuzeigen, dass das Segment 140 vollständig in
die sich verjüngende
Tasche 145 hineingezogen wurde.
-
Nun
mit Bezug auf 4 ist eine perspektivische Ansicht
von hinten des Lochöffners
gemäß 1 dargestellt.
Die Materialöffnungen 405 in
der hinteren Platte 120 sind kleiner als die Materialöffnungen 130,
die in der Frontplatte ausgebildet sind. Dies verhindert, dass ein
gebrochener Kegelschneider 135 durch die Trommel 125 hindurchtritt,
nachdem er einmal in dieser eingefangen ist. Das hintere Ende des
Bohrstahles 105 kann mit einem Gewinde versehen sein, um
die Befestigung von zusätzlichen Lochöffnern mit
größerem Durchmesser
in Abhängigkeit
von dem Durchmesser des Loches, das gebohrt werden muss, und der
für den
Antrieb des Werkzeuges verfügbaren
Stromquel le zu erlauben. Ist ausreichende Leistung verfügbar, kann
somit ein Loch mit größerem Durchmesser
geöffnet
werden, in dem zwei oder mehr Lochöffner mit zunehmenden Durchmesser
in Reihe angebracht werden. Wird ein zusätzlicher Lochöffner nicht
eingesetzt, dann kann das hintere Ende des Bohrstahles mit einer
Kappe versehen werden, um zu verhindern, dass Wasser aus dem Bohrstahl
herausfließt,
und um das Gewinde an dem Bohrstahl zu schützen.
-
Nun
mit Bezug auf 5 wird eine andere Ausführungsform
eines Lochöffners
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform hat weniger Kegelschneider 135 als
bei der Ausführungsform
gemäß 1 dargestellt
sind, um es zu ermöglichen,
den Durchmesser des Lochöffners zu
verringern, obwohl Kegelschneider gleicher Größe verwendet werden. Bei dieser
Ausführungsform sind
keine Löcher
in der Frontplatte 510 oder der hinteren Platte (nicht
dargestellt) vorgesehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass kein ausreichender Platz
zwischen dem Bohrstahl 520 und den Kegelschneidern 135 gegeben
ist, um Materialöffnungen zu
erlauben. Für
einen Schneider dieser Größe ist aber
ausreichend Platz zwischen den Kegelschneidern 135 vorgesehen,
so dass das Material durchtreten kann. Da der Durchmesser des Loches
viel kleiner ist, ist weniger Material vorhanden, das durch den Schneider
hindurchtreten muss, und daher sind die Löcher in den Platten bei dieser
Ausführungsform nicht
erforderlich. Das sich verjüngende
Design des Lochöffners
von der Vorderseite zur Hinterseite, wie es in den 2 oder 3 sichtbar
ist, erlaubt außerdem
den Durchgang des Materials über
die Oberseite der Segmente 140.
-
Das
sich verjüngende
Design der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung erlaubt es dem Lochöffner, einfach durch das Loch,
das geschnitten wurde, zurückgedrückt zu werden.
Der Lochöffner kann
auch gedreht werden, wenn er durch das Loch zurückgedrückt wird. Dieses "doppelte Schneiden" des Loches liefert
ein sehr viel saubereres Loch als es mit den herkömmlichen
Werkzeugen möglich
war, wobei das lose Material aus dem Loch gedrückt wird. Beim Bohren eines
Loches einer Länge,
die die Verwendung von vielen Segmenten des Bohrstahles erfordert,
kann der Lochöffner
zu dem Eintrittspunkt zurückgedrückt werden,
bevor jedes Segment des Bohrstahles entfernt wird. Dieser Prozess
macht es einfacher, den Schutt mechanisch aus dem Loch zu drücken, da
der Schutt in kleineren Portionen entfernt wird. Wenn das Loch dann
vollständig
durchgebohrt ist, kann das Werkzeug ein letztes Mal zu dem Eingangspunkt
zurückgedrückt werden
und an der Rohrleitung oder dem Kabel angebracht und zurück durch das
Loch gezogen werden, um es an dem Austrittspunkt zu entfernen. Bei
Verwendung dieses Verfahrens ist es nicht notwendig, das Loch mit
ausreichender Bohrflüssigkeit
zu fluten, um den Schutt aus dem Loch auszuwaschen. Dadurch wird
sehr viel weniger Bohrflüssigkeit
verwendet und ein saubereres Loch entsteht.
-
Die
Trommel 505 kann aus einem Rohr mit kleinerem Durchmesser
hergestellt werden als das in 1, es erfüllt aber
den gleichen Zweck der Schaffung einer Haltestruktur für die Kegelschneider 135, die
es erlaubt, mehr Kegelschneider 135 um den Durchmesser
des Lochschneiders anzuordnen, als es bei den herkömmlichen
Verfahren zulässig
war. Daher arbeitet das Werkzeug sehr viel gleichmäßiger und
erfordert für
den Betrieb weniger Leistung. Diese Ausführungsform illustriert auch
die Verwendung eines Wasserbehälters 525 anstelle
der Wasserrohre 110, die in 1 dargestellt
sind. Der Behälter
kann hergestellt werden unter Verwendung eines Reduzierers, indem
dieser auf die Frontplatte 510 und den Bohrstahl 520 geschweißt wird.
Löcher
werden in den Behälter 525 geschnitten,
um eine Verteilung des Wassers und ein Mischen mit dem losen Material
zu erlauben. Wasser wird durch Löcher
in den Behälter 525 gepumpt,
die in dem Bohrstahl 520 gebohrt sind, welcher innerhalb
des Behälters 525 angeordnet
ist.
-
Nun
mit Bezug auf 6 ist eine Draufsicht auf das
Segment 140, das in 1 und 5 gezeigt
ist, dargestellt. Der Flansch 310, der zur Schaf fung eines
Stops für
das Segment 140 verwendet wird, ist in größerem Detail
dargestellt. Die Verjüngung
(Konus) des Segmentes ist ebenfalls dargestellt. Dieses sich verjüngende (konische)
Design erlaubt einen Keilsitz zwischen den Segmenten 140 und
der Tasche 145, wodurch das Segment 140 fest an
der Trommel 125 befestigt wird, um eine Bewegung, die durch übermäßige Kräfte während des
Betriebes bewirkt würde,
zu vermeiden.
-
Nun
mit Bezug auf 7 ist eine Seitenansicht des
Segmentes 140 dargestellt. Der sich verjüngende Tragarm 705 des
Segmentes 150 verjüngt sich
entlang mehrerer Ebenen, um zu verhindern, dass sich das Segment
während
des Betriebes verdreht oder innerhalb der Tasche dreht. Der Boden 710 des
sich verjüngenden
Armes kann leicht gekrümmt
sein, um einen anliegenden Sitz in der Trommel zu erlauben. Somit
ist der Boden relativ flach im Vergleich zu dem Rest des sich verjüngenden
Armes 705. Alternativ könnte
der Tragarm kegelförmig
sein mit einem Keilnutenschnitt in dem Tragarm, um einen Keil einzusetzen,
der mit einer Keilnut innerhalb einer kegelförmigen Tasche zusammen passen
würde.
Somit könnte
der sich verjüngende
Arm kegelförmig sein,
ohne die in der Ausführungsform
gezeigten Ebenen zu verwenden. Andere Ausführungsformen dieses Taschenaufbaus
können
verwendet werden, ohne den Rahmen und den Geist der Erfindung zu verlassen.
-
Nun
mit Bezug auf 8 ist eine Ansicht von unten
des Segmentes 140 dargestellt. Ein Schlitz 805 in
dem Segment ist vorgesehen für
einen Sechskantkopfbolzen, der angeordnet ist, um das Segment 140 in
der sich verjüngenden
Tasche zu befestigen. Der Bolzen gleitet innerhalb des Schlitzes 805 hinab
und wird an seinem Platz durch die Trommel 125 gehalten,
wenn das Segment in die sich verjüngende Tasche geglitten wird.
Der Schlitz ist so, dass der Bolzen nicht innerhalb des Segmentes 140 rotieren kann,
wenn das Segment 140 innerhalb der sich verjüngenden
Tasche 145 angeordnet ist. Da der Bolzen von dem Schlitz
entfernbar ist, wann immer das Segment aus der sich verjüngenden
Tasche entfernt ist, kann der Bolzen ausgetauscht werden, wenn er
während
der Entfernung oder des Betriebes des Lochschneidewerkzeuges beschädigt wird.
Tatsächlich kann
der Bolzen selbst dazu verwendet werden, das Segment aus der sich
verjüngenden
Tasche heraus zu treiben, indem die Mutter von dem Ende des Bolzens
entfernt und direkt auf den Bolzen gehämmert wird. Offensichtlich
kann das Gewinde beschädigt werden,
wenn der Bolzen auf diese Weise gehämmert wird, da aber der Bolzen
einfach entfernt werden kann, kann er durch einen neuen Bolzen ersetzt werden,
wenn das Segment wieder in die sich verjüngende Tasche eingesetzt wird.
Werden die Segmente mit Gewinden eingeklopft, anstelle einen wie
oben beschriebenen Bolzeneinsatz zu verwenden, müsste das gesamte Segment ausgetauscht
werden, wenn die Gewindegänge
innerhalb des Segmentes beschädigt
oder abgeschert wären.
Somit spart die vorliegende Erfindung wesentliche Kosten, indem
die Lebensdauer der Segmente durch Verwendung der austauschbaren
Bolzen erhöht
wird.
-
Somit
liefert die vorliegende Erfindung ein Mittel zum Befestigen von
Segmenten an einem Lochöffner,
das es erlaubt, die Segmente näher
beieinander anzuordnen, wobei ein besserer struktureller Halt gewährleistet
wird als bei dem Stand der Technik. Die Mittel zum Befestigen der
Segmente beim Stand der Technik beschränken die Zahl von Segmenten,
die in einer Ebene senkrecht zu dem Bohrstahl angeordnet werden,
auf vier Segmente. Kleinere Bohrköpfe können ein oder zwei Extrasegmente
unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung aufnehmen.
Die Addition von zusätzlichen
Segmenten erhöht
die Schneidfläche
des Werkzeuges und führt
zu einem gleichmäßigerem Betrieb,
der weniger Drehmoment von dem Stromquellenbohrstahl erfordert.
Das Werkzeug der vorliegenden Erfindung erlaubt auch ein fertiggestelltes Loch,
das runder ist als es die Werkzeuge des Standes der Technik erlaubt
haben.
-
Obwohl
die Erfindung in besonderer Weise dargestellt und oben mit Bezug
auf eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen
in Form und Detail durchgeführt
werden können, ohne
den Geist und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise
können
verschiedene Arten von Schneidern verwendet werden. Die sich verjüngenden
Taschen für
die Segmente könnten
eine andere Form haben. Verschiedene Arten von Befestigungen für die Trommel
selbst können
verwendet werden, und unterschiedliche Arten der Bohrflüssigkeitsübertragung
könnten
eingesetzt werden, all dies ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.