DE612286C - Earth auger for rotary deep drilling - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Erdbohrer für drehendes Tiefbohren, und zwar ein ■ Erdbohrer mit gezahntenSchneidrollen.die an einem am unteren Ende des Bohrkopfes lösbar befestigten Träger vermittels Zapfen gehalten werden, die mit ihren freien Enden in Ausnehmungen der nach unten sich erstreckenden Seitenwandungen des Bohrkopfes eingepaßt sind. Soweit Erdbohrer dieser Art schon bekannt sind, haben sie den Nachteil, daß der Schneidrollenträger während des Bohrens sich leicht lockern kann, was nicht nur für die erfolgreiche Durchführung der Bohrarbeit, sondern auch für den Bohrkopf selbst sehr von Nachteil ist. Der Zweck der Erfindung ist, einen Bohrkopf der oben angegebenen Art zu schaffen, dessen Schneidrollenträger im Bohrkopf einen unbedingt festen Sitz erhält. Dieser Forderung wird erfindungsgemäß dadurch genügt, daß der Schneidrollenträger oben seitlich mit einer oder mit mehreren nach außen vorstehenden, von den Schneidrollenlagerzapfen unabhängigen Rippen versehen wird, diese Rippen mit am Bohrkopf außen vorgesehenenLagerstellen in Eingriff gebracht und durch diese amBohrkopf außen sitzenden Lagerstellen sowie durch die am Schneidrollenträger vorgesehenen Rippen Bolzen hindurchgezogen werden, die mit kegeligen Teilen in Löchern der Längsrippen und mit anderen nichtkegeligen Teilen in entsprechenden Löchern der außen am Bohrkopf vorspringenden Lagerstellen Aufnahme finden. Der besondere Vorzug einer solchen Bauart besteht darin, daß der Schneidrollenträger vermittels der zum Teil kegeligen Bolzen im Bohrkopf sowohl axial als auch in der Umfangsrichtung desselben gehörig fest angezogen werden kann. Der Schneidrollenträger kann von unten nach oben in den Bohrkopf axial hineingeschoben werden, wobei am "Schneidrollenträger außen vorgesehene Rippen gegen am Bohrkopf außen längs neben den eben erwähnten Schlitzen vorgesehene Rippen zu liegen kommen. Indem durch übereinstimmende Löcher dieser Rippen je ein zum Teil kegeliger Bolzen gezogen wird, wird der Schneidrollenträger nicht nur axial fest in den Bohrkopf hineingezogen, sondern auch gleichzeitig gegen Verdrehung in der Umfangrichtang gehörig gesichert. Es ist offenbar, daß durch diese Art der Befestigung und Verlagerung des Schneidrollenträgers den zwischen ^: letzterem und dem Bohrkopf auftretenden Beanspruchungen, insbesondere den Verdrehungsbeanspruchungen, weit besser widerstanden werden kann als bei einer Befestigung des Schneidrollenträgers mit einer imThe subject of the invention is an auger for rotary deep drilling, namely an auger with toothed cutting rollers which are held on a carrier releasably attached to the lower end of the drill head by means of pegs which, with their free ends, fit into recesses in the downwardly extending side walls of the drill head are. As far as earth drills of this type are already known, they have the disadvantage that the cutting roller carrier can easily loosen during drilling, which is very disadvantageous not only for the successful performance of the drilling work, but also for the drill head itself. The purpose of the invention is to create a drill head of the type indicated above, the cutting roller carrier of which is absolutely firmly seated in the drill head. According to the invention, this requirement is satisfied in that the cutting roller carrier is provided at the top with one or more outwardly protruding ribs independent of the cutting roller bearing journals, these ribs are brought into engagement with bearing points provided on the outside of the drill head and through these bearing points located on the outside of the drill head and through the bearing points on the Ribs provided for the cutting roller support are pulled through bolts which are accommodated with conical parts in holes in the longitudinal ribs and with other non-conical parts in corresponding holes in the bearing points protruding on the outside of the drill head. The particular advantage of such a design is that the cutting roller carrier can be properly tightened axially as well as in the circumferential direction of the same by means of the partly conical bolts in the drill head. The cutting roller support can be pushed axially from the bottom up into the drill head, with ribs provided on the outside of the cutting roller support coming to rest against ribs provided on the outside of the drill head alongside the slots just mentioned is the cutter roll support is not only axially fixed drawn into the drill head, but also belong simultaneously secured against rotation in the Umfangrichtang It is evident that this type of attachment, and displacement of the cutting roller carrier the ^{intermediate.} latter occurring and the drill head stresses, and in particular the torsional stresses, can be withstood far better than when the cutting roller carrier is fastened with an im

Bohrkopf axial sitzenden Verschraubung. Im letzteren Falle war es bislang üblich, die Schneidrollenlagerzapfen an ihrem äußeren Ende mit senkrecht hochstehenden Armen zu versehen und diese Arme zwecks Sicherung des Schneidrollenträgers gegen Verdrehung in besondere Nuten des Bohrkopfes eingreifen zu lassen. Derartige Ausführungen haben sich nicht bewährt, denn wenn die eben erwähnten, senkrecht hochstehenden Arme der Schneidrollenlagerzapfen nicht ganz genau in die entsprechenden Nuten des Bohrkopfes eingepaßt werden, kann es leicht vorkommen, daß die axiale Verschraubung des Schneidrollenträger sich lockert und alsdann der Schneidrollenträger seinen festen Halt im Bohrkopf endgültig verliert. Gegenüber derartigen Ausführungen besitzt eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung noch den weiteren Vorteil, daß eine und dieselbe Befestigung den Schneidrollenträger im Bohrkopf sowohl axial als auch in der Umfangsrichtung festlegt. Noch hinzu kommt, daß die Befestigung gemäß der Erfindung außen am Bohrkopf leicht und bequem zugänglich und in bezug auf die Gesamtfestigkeit des Bohrkopfes an einer besonders günstigen Stelle, nämlich zur senkrechten Ebene der Schneidrollenlagerzapfen, um 90⁰ versetzt angeordnet ist. Die Flächen, auf denen sich die erwähnten Rippen einander berühren, erstrecken sich senkrecht und zur Längsmittelachse des Bohrkopfes radial, liegen also ganz besonders günstig zum Aufnehmen der zwisehen Bohrkopf und Schneidrollenträger auftretenden Drehkräfte.Drill head axially seated screw connection. In the latter case, it has hitherto been customary to provide the cutting roller bearing journals at their outer end with vertically upright arms and to allow these arms to engage in special grooves in the drill head in order to secure the cutting roller carrier against rotation. Such designs have not proven successful, because if the above-mentioned, vertically upright arms of the cutting roller bearing pin are not exactly fitted into the corresponding grooves of the drill head, it can easily happen that the axial screw connection of the cutting roller carrier loosens and then the cutting roller carrier is firmly held finally loses in the drill head. Compared to such designs, an embodiment according to the present invention has the further advantage that one and the same attachment fixes the cutting roller carrier in the drill head both axially and in the circumferential direction. Added to this is that the fixing is arranged according to the invention the outside easily and conveniently accessible and offset with respect to the overall strength of the drill head to a particularly advantageous point, namely the vertical plane of the cutter roll trunnions 90 ⁰ at the wellhead. The surfaces on which the mentioned ribs touch one another extend perpendicularly and radially to the longitudinal center axis of the drill head, so they are particularly favorable for absorbing the rotational forces occurring between the drill head and the cutting roller carrier.

Im folgenden soll nun die Erfindung an einem besonderen Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Die Zeichnungen stellen dar:The invention will now be described using a particular exemplary embodiment. Make the drawings dar:

Fig. ι einen Vollständigen Bohrkopf, teils im Schnitt und teils in Ansicht,Fig. Ι a complete drill head, partly in section and partly in view,

Fig. la den Bohrkopf für sich allein und axial aufgeschnitten,Fig. La the drill head cut open by itself and axially,

Fig. 2 den axial aufgeschnittenen Bohrkopf mit eingesetztem Schneidrollenträger,2 shows the axially cut drill head with inserted cutting roller carrier,

Fig. 3 Bohrkopf und Schneidrollenträger im Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1 und gesehen in Richtung der an die Schrittlinie gesetzten Pfeile,Fig. 3 drilling head and cutting roller carrier in section along line 3-3 of FIG. 1 and seen in the direction of the arrows on the crotch line,

Fig. 4 Bohrkopf und Schneidrollenträger im Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1 und 2, Fig. 5 den Bohrkopf von unten gesehen, Fig. 6 den herausnehmbaren Schneidrollenträger für sich allein und axial geschnitten.Fig. 4 drilling head and cutting roller carrier in section along line 4-4 of Figs. 1 and 2, FIG. 5 shows the drill head from below, FIG. 6 shows the removable cutting roller carrier on its own and cut axially.

10 bezeichnet den Bohrkopf; derselbe besitzt bzw. enthält oben ein zweckentsprechendes Gewinde zum Anschließen an ein Bohrgestänge (Bohrrohr) und des weiteren in Mitte eine Bohrung 11, durch welche die Spülflüssigkeit nach unten abströmen kann.10 denotes the drill head; it has or contains an appropriate one above Thread for connecting to a drill pipe (drill pipe) and further in the middle a hole 11 through which the Rinsing liquid can flow downwards.

Von unten her ist ein im wesentlichen zylindrischer Sitz 12 zum Aufnehmen des oberen zylindrischen Endes 13 des herausnehmbaren Schneidrollenträgers 14 eingearbeitet. Unterhalb dieses zylindrischen Sitzes 12 befindet sich ein nach unten allmählich weiter werdender Ausschnitt, dessen schräg abwärts und auswärts sich erstreckende Innenflächen mit 15 bezeichnet sind. Ihre unteren Enden sind mit nach unten offenen Ausnehmungen 16 versehen. Der durch die Wandungen 15 begrenzte Ausschnitt steht an den Seiten des Bohrkopfes offen. Der untere Teil des Bohrkopfes ist länger als breit (s. Fig. 3 und 5). Im übrigen ist die Länge auch aus der Fig. 1 und die Breite aus Fig. 4 ersichtlich. Die Ausnehmungen 16 in den nach unten sich erstreckenden Endwandungen 15 stimmen einander überein; ihre Mitten liegen in einer und derselben, durch die Achse des Bohrkopfes hindurchgehenden senkrechten Ebene. Der herausnehmbare Schneidrollenträger 14 besitzt, abgesehen von dem schon einmal erwähnten zylindrischen Teil 13, einen Körper 17, der mit dem zylindrischen Teil 13 durch beiderseits angeordnete, nach oben sich erstreckende Arme, Rippen oder flügelartige Fortsätze 18 (im folgenden kurz Rippen genannt) verbunden ist. Dieser herausnehm- go bare Schneidrollenträger wir'd mit dem Bohrkopf vermittels kegeliger Bolzen 19 zusammengehalten, die in Löcher 20 der seitlich am Bohrkopf vorgesehenen Rippen 21 sowie auch in Löcher 22 der am Schneidrollenträger 13, 14 vorgesehenen Rippen 18 eingezogen sind. Sind die Teile (Bohrkopf und Schneidrollenträger) ineinandergefügt bzw. zusammengesetzt, so liegen die Rippen 18 längs gegen die mit 21 bezeichneten Rippen des Bohrkopfes (Fig. 3). Die Rippen 18 finden dabei in den mit i8^a bezeichneten Schlitzen des Bohrkopfes Aufnahme. Die Schlitze i8^ß erstrecken sich durch die Wandung des den Teil 13 aufnehmenden Sitzes 12 in Richtung nach unten. Die unteren Enden der Schlitze i8^a sind offen, so daß, wenn der Schneidrollenträger 13, 14 von unten nach oben in den Bohrkopf eingeführt wird, die Rippen 18 in die unten offenstehenden Schlitze i8° sich no einschieben und ihre kegelig gestalteten Löcher 22 mit den in den Rippen 21 vorgesehenen Löchern 20 sich decken werden. Werden alsdann die Bolzen 19 in diese Löcher und 20 eingezogen, so wird der kegelige Teil der Bolzen den herausnehmbaren Schneidrollenträger an Ort und Stelle gehörig festziehen. Die kegeligen Teile der Bolzen ziehen sich in den kegeligen Löchern 22 fest.A substantially cylindrical seat 12 for receiving the upper cylindrical end 13 of the removable cutting roller support 14 is incorporated from below. Below this cylindrical seat 12 there is a cutout which gradually widens downwards and whose inner surfaces, which extend obliquely downwards and outwards, are denoted by 15. Their lower ends are provided with recesses 16 that are open at the bottom. The cutout delimited by the walls 15 is open on the sides of the drill head. The lower part of the drill head is longer than it is wide (see Figs. 3 and 5). The length can also be seen from FIG. 1 and the width from FIG. 4. The recesses 16 in the downwardly extending end walls 15 coincide with one another; their centers lie in one and the same vertical plane passing through the axis of the drill head. The removable cutting roller support 14 has, apart from the already mentioned cylindrical part 13, a body 17, which is connected to the cylindrical part 13 by upwardly extending arms, ribs or wing-like extensions 18 (hereinafter referred to as ribs for short) arranged on both sides . This removable cutting roll carrier is held together with the drill head by means of conical bolts 19 which are drawn into holes 20 of the ribs 21 provided on the side of the drill head and also into holes 22 of the ribs 18 provided on the cutting roll carrier 13, 14. If the parts (drill head and cutting roller carrier) are inserted into one another or assembled, the ribs 18 lie longitudinally against the ribs of the drill head designated by 21 (FIG. 3). The ribs 18 in this case find the i8 with ^a designated slots of the drill head recording. The slots i8 ^ß extend through the wall of the part 13 receiving seat 12 in a downward direction. The lower ends of the slots i8 ^a are open, so that when the cutting roller support 13, 14 is inserted from the bottom up into the drill head, the ribs 18 slide into the open slots i8 ° and their conical holes 22 with the Holes 20 provided in the ribs 21 will coincide. If the bolts 19 are then drawn into these holes 20 and 20, the conical part of the bolts will properly tighten the removable cutting roller carrier in place. The tapered parts of the bolts tighten in the tapered holes 22.

Die einander zugekehrten, mit Hilfe der i_ao Bolzen 19 fest gegeneinandergezogenen Flächen der Rippen 18, 21 geben Gewähr fürThe facing, with the aid of i _ao bolt 19 tightly against each other solid surfaces of the ribs 18, 21 provide guarantee for

einen in der Umfangsrichtung richtigen Sitz des Schneidrollenträgers innerhalb des Bohrkopfes. Die oberen Enden der Rippen Ί 8 liegen an den die obere Begrenzung der Schlitze i8° bildenden Schultern 23 des Bohrkopfes nicht an (Fig. 1). Der Druck in Richtung nach oben wird von den Bolzen 19 und dem Bohrkopf aufgenommen, weiterhin auch von dem in Mitte Bohrkopf sitzenden, zum Schneidrollenträger gehörigen zylindrischen Teil 13, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit seinem oberen Ende gegen den in den Bohrkopf eingelegten Ring 24 stößt. Neben den am Bohrkopf für die Bolzen 19 vorgesehenen Rippen oder Fortsätzen 2i^a sind im Bohrkopf noch besondere Aussparungen 21* vorgesehen, die das Einsetzen der Bolzen erleichtern sollen (Fig. ι und 3). Der mit 17 bezeichnete Körper des Schneidrollenträgers 14 besitzt, wie aus Fig. 2 und 6 ersichtlich, eine im allgemeinen dreieckige Form. In diesem Körper 13 befinden sich Vertiefungen bzw. Ausneh- _ mungen 26, 27, 28 zum Aufnehmen und Halten der Schneidrollenlagerzapfen 29, 30, 31.a correct seat in the circumferential direction of the cutting roller carrier within the drill head. The upper ends of the ribs Ί 8 do not rest on the shoulders 23 of the drill head forming the upper limit of the slots 18 ° (FIG. 1). The pressure in the upward direction is absorbed by the bolts 19 and the drill head, and also by the cylindrical part 13 located in the center of the drill head and belonging to the cutting roller carrier, which, as can be seen from FIG. 2, with its upper end against the in the drill head inserted ring 24 abuts. ^{In addition to the ribs or extensions 2i a} provided on the drill head for the bolts 19, special recesses 21 * are also provided in the drill head, which are intended to facilitate the insertion of the bolts (FIGS. 1 and 3). The body, designated 17, of the cutting roller support 14 has, as can be seen from FIGS. 2 and 6, a generally triangular shape. In this body 13 there are depressions or recesses 26, 27, 28 for receiving and holding the cutting roller bearing journals 29, 30, 31.

Die gezahnten Schneidrollen selbst sind mit 37> S°> Si und 59 bezeichnet; sie sind auf ihren Zapfen 29, 30 bzw. 31 drehbar gelagert.The toothed cutting rollers themselves are with 37> S °> Si and 59; they are up their pins 29, 30 and 31 rotatably mounted.

.. Die äußeren Enden der Lagerzapfen 29 und 30 tragen Lagerbuchsen 44 und 54, die in die nach unten offenen Ausnehmungen 16 des Bohrkopfes eingepaßt sind und so die äußeren Enden der Lagerzapfen sowohl gegenüber Drücken in Richtung nach oben als auch gegenüber den durch die Drehung des Bohrers sich ergebenden Drücken gehörig festhalten. Der zylindrische Teil 13 des herausnehmbaren Schneidrdllenträgers enthält in Mitte eine Bohrung 60 für den Durchgang der Spülflüssigkeit. Die Spülflüssigkeit verteilt sich auf die Kanäle 61, 62 und 63 und von hier weiter auf die zu spülenden Teile des Bohrkopfes. Ein Spülfiüssigkeitskanal 65 führt durch den Körper des Schneidrollenträgers hindurch zu den Schneidrollen 59. Alle.. The outer ends of the journals 29 and 30 wear bushings 44 and 54, which are inserted into the downwardly open recesses 16 of the Drill head are fitted and so the outer ends of the bearing journals are both opposite Push in the upward direction as well as opposite to that caused by the rotation of the drill Hold on to the resulting pressures. The cylindrical part 13 of the removable Cutting rod carrier contains a bore 60 in the middle for the passage of the flushing liquid. The rinsing liquid is distributed over the channels 61, 62 and 63 and from here continue to the parts of the drill head to be rinsed. A flushing liquid channel 65 leads through the body of the cutter roll support to the cutter rolls 59. All

Φ5 Schneidrollen zusammen schneiden im wesentlichen auf ganzer Fläche des Bohrlochgrundes. Sind die Schneidrollen abgenutzt, so wird der Schneidrollenträger 13,14 mitsamt den Lagerzapfen 29, 30, 31 und den Schneidrollen 37, So, 51 und 59 aus dem Bohrkopf herausgenommen. Nach Auswechslung der Schneidrollen kann der Schneidrollenträger in den Bohrkopf wiedereingesetzt und, wie oben beschrieben, mit Hilfe der kegeligen Bolzen festgelegt werden. Die Rippen 18 und 21 berühren sich einander auf ihren seitwärts stehenden Flächen, die in einer im wesentlichen senkrechten Ebene, und zwar in der besonderen, hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung in einer zur senkrechten Achse des Bohrkopfes im wesentlichen radial stehenden senkrechten Ebene gelegen sind.Φ 5 cutting rollers cut together essentially over the entire area of the bottom of the borehole. If the cutting rollers are worn out, the Cutting roller supports 13, 14 together with the bearing journals 29, 30, 31 and the cutting rollers 37, So, 51 and 59 removed from the drill head. After replacing the cutting rollers, the cutting roller carrier can be inserted into the The drill head is reinserted and, as described above, with the help of the tapered bolts be determined. The ribs 18 and 21 touch each other on their sides standing surfaces in a substantially vertical plane, namely in the special, shown here embodiment of the invention in one to the vertical Axis of the drill head are located substantially radially standing vertical plane.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Erdbohrer für drehendes Tiefbohren mit gezahnten Schneidrollen, die an einem am unteren Ende des Bohrkopfes lösbar befestigten Träger gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidrollenträger oben seitlich mit einer oder mit mehreren nach außen vorstehenden, von den Schneidrollenlagerzapfen unabhängigen Längsrippen (18) versehen ist, die mit am Bohrkopf außen vorgesehenen Lager stellen (21) in Eingriff stehen und festgelegt sind vermittels Bolzen, die mit kegeligen Teilen in Löcher (22) der Längsrippen (18) und mit anderen Teilen in Löcher (20) der Lagerstellen (21) eingezogen sind.1. Earth auger for rotary deep drilling with toothed cutting rollers that are attached to a releasably attached carriers are mounted at the lower end of the drill head, characterized in that the cutting roller carrier at the top laterally with one or more outwardly protruding, independent of the cutting roller bearing journals Longitudinal ribs (18) are provided, which are provided with on the outside of the drill head Bearings set (21) are in engagement and are fixed by means of bolts with conical parts in holes (22) of the longitudinal ribs (18) and with other parts in Holes (20) of the bearing points (21) are drawn. 2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten sich erstreckenden Seitenwandungen schräg abwärts und auswärts geneigte Innenflächen (15) besitzen, nach oben in einen zentralen Sitz (12) für den Schneidrollenträger übergehen, in der Wandung dieses zentralen Sitzes (12) ein nach unten offener Schlitz (i8^a) vorgesehen ist und im übrigen der Bohrkopf mit Mitteln, so z. B. mit einem Schraubengewinde für eine Befestigung am Bohrgestänge, versehen ist.2. Drill head according to claim 1, characterized in that the downwardly extending side walls have obliquely downward and outwardly inclined inner surfaces (15), merge upward into a central seat (12) for the cutting roller carrier, in the wall of this central seat (12 ) a downwardly open slot (i8 ^a ) is provided and the rest of the drill head with means such. B. is provided with a screw thread for attachment to the drill pipe. 3. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf länger als breit konstruiert ist, die Achsen sämtlicher Schneidrollen in einer und derselben mitten durch die Ausnehmungen (16) hindurchgehenden vertikalen Ebene gelegen sind und die am Schneidrollenträger sitzenden Rippen (18) zusammen mit den am Bohrkopf vorgesehenen Gegenflächen oder Rippen (21) sich in einer Ebene berühren, die zum Bohrkopf im wesentlichen radial und zu der ersterwähnten vertikalen Ebene rechtwinklig gerichtet ist.3. Drill head according to claim 1, characterized in that the drill head is longer is designed to be wide, the axes of all cutting rollers in one and the same located in the middle of the recesses (16) passing vertical plane are and the ribs (18) sitting on the cutting roller carrier together with the mating surfaces or ribs (21) provided on the drill head touch one another in one plane, which is directed substantially radially to the drill head and at right angles to the first-mentioned vertical plane. Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings