EP2927417B1 - Self-opening rotating percussion drill tip, especially for overburden drilling - Google Patents

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EP2927417B1
EP2927417B1 EP15161307.2A EP15161307A EP2927417B1 EP 2927417 B1 EP2927417 B1 EP 2927417B1 EP 15161307 A EP15161307 A EP 15161307A EP 2927417 B1 EP2927417 B1 EP 2927417B1
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EP
European Patent Office
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drill bit
drilling
swing
face
wings
Prior art date
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EP15161307.2A
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German (de)
French (fr)
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EP2927417A2 (en
EP2927417A3 (en
Inventor
Günter Fennel
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Sysbohr Bohrtechnik fur Den Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Sysbohr Bohrtechnik fur Den Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP2927417A3 publication Critical patent/EP2927417A3/en
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Publication of EP2927417B1 publication Critical patent/EP2927417B1/en
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    • 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
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    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/64—Drill bits characterised by the whole or part thereof being insertable into or removable from the borehole without withdrawing the drilling pipe
    • E21B10/66—Drill bits characterised by the whole or part thereof being insertable into or removable from the borehole without withdrawing the drilling pipe the cutting element movable through the drilling pipe and laterally shiftable
    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/03—Couplings; joints between drilling rod or pipe and drill motor or surface drive, e.g. between drilling rod and hammer
    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the invention relates to an opening rotary percussion drill bit, in particular for overlay drilling and a drilling device with a drill bit according to the preambles of the independent claims.
  • Overhead drill bits are used to create a wellbore with a diameter greater than the outside diameter of the tubing to be inserted.
  • opening drill bits are used, which can pierce these earth layers rotary drilling.
  • the movable part of the drill bit is driven to the bottom of the hole by rotation in the working direction of rotation in order to obtain a bore diameter that is greater than the outer diameter of the casing.
  • the cutting edges of these drill bits are usually soldered Carbide plates or fitted with exchangeable round shank bits.
  • the inner rod is also driven by a rotary drive and the impact energy to the drill bit by means of an Imlochhammers (also countersunk hammer, DTH hammer or "down the hole hammer” called), which are operated with air or water is transmitted.
  • Imlochhammers also countersunk hammer, DTH hammer or "down the hole hammer” called
  • DTH hammers then sit at the bottom of the hole between the rotary hammer bit and the inner rod, whereby the energy is supplied through the inner rod.
  • the rocky soil deposits are very powerful, they can cause durability problems the ring bit on the outer linkage be connected.
  • the drill bit for overlay drilling known.
  • the drill bit has a drill head on a drill bit carrier.
  • the drill bit carrier is rotatably connected to a driven inner tube linkage.
  • On the drill head a plurality of symmetrically arranged about its circumference arranged pivot elements which are arranged in the pivoted state in recesses between fixed end faces in the drill head so that they come to rest within the drill head diameter and in the swung-out state by a predetermined amount beyond the Bohrkronen bemesser.
  • each pivoting element is mounted with an eccentrically arranged Bohrkronenthere in the drill head.
  • this percussion drill bit are arranged concentrically arranged folding blades along the Bohrkronenachse rotating. Upon contact at the bottom of the well, the blades are extended by rotation in the direction of travel to obtain a bore diameter greater than the outer diameter of the tubing. If retraction of the folding blades is necessary, for example in a boom extension or after completion of the bore, this requires a rotation counter to the working direction, the folding blades can be retracted and withdrawn through the outer casing. As with the eccentric bits, this retraction is problematic because the drill pipes are threaded, and rotation counter to the working direction is partially associated with loss of drill string, etc., if any threaded joints are loosened.
  • a drill bit is known in which the drill head is formed of two folding wings, which can be pressed apart or collapsed by means of an actuator in order to increase the Bohrradius or to move the drill bit through the casing.
  • This drill bit is due to its construction with many moving parts for controlling the folding blades suitable only for rotary drilling.
  • the actuator would be driven by the introduction of impact energy from the Verrieglungsposition, whereby the folding wings would fold again.
  • a drill bit is known in which the drill head is formed of two folding wings, which pressed apart or collapsed by means of an actuator can be used to increase the Bohrradius or to move the drill bit through the casing.
  • a drill head with a base body in which it has a shaft for connection to a drill pipe and a pilot drill and main drill, wherein the main drill are arranged partially pivotally arranged on the main body cutting strips. At least one cutting edge of the pivotable main drill protrudes in the swung-out state beyond the inner diameter of a guide tube surrounding the drill string and is arranged in the swung-in state within the inner diameter of the guide tube.
  • all main drills are movably arranged on the base body.
  • the folding axis of the main drill is arranged transversely to the longitudinal center line of the base body.
  • a drill bit with a shank having a base body and at least one hingedly mounted on the base body, at least one cutting body having folding blade, the body via the shaft to a guided in a guide tube drill pipe is rotatably connected and wherein each folding edge up to a stop can be folded and is in the folded position within the inner diameter of the guide tube.
  • Each folding blade is supported in the deployed position on a contact surface of the drill bit and is at least a portion of its cutting body outside the outer diameter of the guide tube.
  • the base body has a base plate and at least one non-hinged cutting body, the base plate for each folding edge the stop, the contact surface and a guide, each folding blade about a lying in a direction substantially perpendicular to the drill bit axis plane folding axis substantially radially is arranged foldable and that the distance between each hinged cutting body in the folded position to the drill bit axis is greater than the distance of the folding axis to the drill bit axis.
  • a drill bit with two folding wings which are structurally designed so that when the rotary drill head, the folding wings are driven from a first position to a second position.
  • the object of the invention is to provide a drill bit in which a particularly effective power transmission to the drill bit is done, the movement of the drill bit within a rough is favorable, the change of the Bohrradius simplified and the prior art is improved.
  • Another object is to provide a corresponding drilling device with a drill bit.
  • the invention relates to a drill bit, in particular for overburden drilling, comprising a drill head and a drill bit carrier carrying the drill bit, with at least two folding wings, each of which is reciprocally movable between a first position and a second position, wherein each of the folding wings in the first position within a drill pipe and in the second position projects beyond the Bohrrohr bemesser, and wherein the folding wing at its free end has an end face, preferably with a number of cutting elements.
  • the drill bit is designed in particular as a rotary impact drill bit, which opens after passing through an outer casing and drills larger than the outer diameter of the outer casing measures and finally folds back by simply pulling back.
  • the drill bit has sufficient carbide or similar cutting elements to achieve proper drilling performance.
  • each of the folding wings is arranged transversely to a Bohrkronenoughl Kunststoffsachse pivotally mounted on Bohrkronenitati and is designed so that when rotating drill bit an operative connection with a drilling object generates a torque on the folding wing transverse to Bohrkronenabolmiksachse and the folding wing from the first to the second Position drives.
  • the drill bit carrier is designed as a shaft. The drill bit has the largest possible contact surface between the shaft and folding wing for impact energy transmission.
  • the folding wing can be moved back into the outer casing without any particular resistance and without twisting the drill bit in the opposite direction of rotation.
  • the torque can in particular be caused by an interaction between the folding wing and the drilling object, in particular via frictional forces on the drilling object. If the drill bit is stationary, no torque acts on the folding wing, and the folding wing can be moved back into the outer casing without any particular resistance and without twisting the drill bit in the opposite direction of rotation.
  • the percussion drill bit In a boom extension or after completion of the bore, the percussion drill bit can be withdrawn without rotation against the working direction through the casing, since the folding cutting elements assume a smaller diameter than the inner diameter of the outer casing.
  • the folding wing can, for example, with bolts transversely to Bohrkronenangol Kunststoffsachse, be rotatably or pivotally mounted in Bohrkronenitati. It is preferable if, in the first position, the radial distance of the highest point of the folding wing from the pivot axis has a positive value, since then a secure unfolding of the folding wing is ensured.
  • Each of the folding wings is formed in the manner of a circle segment, for example as a semicircular segment.
  • a rounded outer contour is favorable for a movement in a piping.
  • a rounded outer contour for initiating a movement of the flap is transverse to Bohrkronenoughl Kunststoffsachse for changing the Bohrradius advantageous.
  • the end face is inclined in the first position against the Bohrkronenabol Kunststoffsachse by a first angle, wherein the end face drops from outside to inside.
  • a bevelled edge is formed on an outer region of the folding wing.
  • On this beveled edge cutting elements are arranged, for example in the form of carbide pins. It is favorable if the angle by which the end face can be inclined has a value between 17 ° and 10 °, preferably 15 °.
  • the angle of the folding leaf in the folded state can vary between 10 ° and 15 °, as this depends on the wall thickness of the casing. For the values common manufacturing tolerances apply in the production of the folding wing.
  • the folding wing a region on its opposite side of the end face which, in the second position, is inclined at a second angle to the drill bit carrier longitudinal axis, the region falling from outside to inside.
  • this area serves as a sliding surface when the drill head is to be withdrawn into a casing. The tilt assists in sliding the flap back from the second position to its first position within the diameter of the collar.
  • the angle can have a value between 20 ° and 10 °, preferably between 18 ° and 12 °, particularly preferably 15 °. For the values common manufacturing tolerances apply in the production of the folding wing.
  • the folding wings have in the unfolded state to the free end of the drill bit a curvature inwards, which is for the directional accuracy during drilling beneficial.
  • a bevelled edge can be provided on the folding wing radially outward on the end face, which forms an outer bore diameter in the second position.
  • the beveled edge may be equipped with cutting elements, such as cemented carbide pins. This makes it possible to work even at the outermost diameter drill with a large number of cutting elements, resulting in a good drilling performance.
  • the folding wing is in its second position, the beveled edge is at a favorable angle to Bohrkronen agolijnsachse and preferably forms the outermost bore diameter of the drill collar.
  • two folding wings are provided opposite each other with respect to the drill bit carrier longitudinal axis. These can be identical.
  • the folding wing is indoors arranged eccentrically a nose adjacent to a recess, so that the lugs of the two opposing folding wings can engage in the first position in the opposite recess. This allows a compact arrangement of the folding wings in the first position and a large work surface in the second position.
  • Two folding wings result in a very stable construction.
  • At least one rinsing liquid supply can be provided within the drill bit carrier.
  • the pressure of the flushing liquid may assist the movement of the hinged wing or wings from the first to the second position.
  • the rinsing fluid can keep the mechanics of the drill bit clean and flush away cuttings.
  • a drilling dust outlet can be provided on the drill bit carrier, e.g. in the form of one or more flats on the outer circumference.
  • a drilling device with a drill bit as described above is proposed, which is guided or feasible in a Bohrkronenitati.
  • the Bohrkronenitati can be rotatably coupled to an output shaft or coupled.
  • the drill bit can be driven in rotation and / or hammering.
  • the drill bit can open to full bore diameter when guided by a drill string through tubing that is in the ground to support a drill wall. This can advantageously be continued drilling ahead of the piping.
  • the invention according to another aspect comprises an opening rotary percussion drill, which inevitably opens after passing through an outer casing at basic contact and drills larger than the diameter of the outer casing measures whose movable parts are rotatably mounted transversely to the crown shaft and form a drill head and the Drilling energy is supplied by hydraulic hammers or Imlochhoter supplied and can be easily withdrawn into the outer tube for linkage change or after completion of work without twisting against the working direction of rotation.
  • area information always includes all - not mentioned - intermediate values and all imaginable subintervals.
  • FIGS. 1 to 3 show in a partially cutaway view a drilling device 100 with a drill bit 10 according to an embodiment of the invention in a first position ( FIG. 1 ), a second position ( FIG. 2 ) and in exploded view ( FIG. 3 ).
  • the drilling device 100 further includes a drive train, not shown.
  • the drill bit 10 for overburden drilling is guided in a tube 60, which is shown partially cut open.
  • the drill bit 10 comprises a drill head 30 and a drill bit carrier 20 carrying the drill head 30 with a drill bit carrier longitudinal axis 70.
  • the drill bit carrier 20 has a coupling piece 80 at its end opposite the drill bit 30, with which the drill bit carrier 20 is connected to a drive for rotating and / or beating Driving the drill head 30 can be coupled (not shown).
  • a rinsing liquid line not shown, is arranged in the interior of the Bohrkronenlies 20 a rinsing liquid line, not shown, is arranged.
  • On the outer circumference of the Bohrkronenarris 20 a flattening can be seen, which forms a Bohrmehlablauf 90.
  • another such flattening is provided diametrically opposite as Bohrmehlablauf 90.
  • the drill head 30 comprises two folding wings 32, 34, which are arranged transversely to the Bohrkronenabolticiansachse 70 pivotally mounted on the Bohrkronenafter 20 and, relative to the Bohrkronenafterlticiansachse 70, opposite.
  • Each folding wing 32, 34 is formed on its folding wing head 35 of a segment of a circle and has an end face 40 which is bent at its outer edge.
  • the radially outwardly disposed on the end face 40 beveled edge 38 forms in the second position has an outer bore diameter of the drill bit 10.
  • the end face 40 points in the working direction (to the right in FIGS. 1-3).
  • cutting elements 50 are used, for example in the form of hard metal pins, which are embedded in corresponding holes in the respective surfaces.
  • the cutting elements 50 on the end face 40 and on the bevelled edge 38 may be configured differently.
  • the two folding wings 32, 34 are folded inwards and within the diameter of the tube 60 and thus of the drill bit diameter d10 (FIG. FIG. 6, FIG. 7 ) arranged.
  • the folding wings 32, 34 are designed so that they can partially interlock.
  • a recess 44 is provided in the interior region of each folding wing 32, 34, which can receive a nose 42 of the respectively opposite folding wing 34, 32.
  • the folding wings 32, 34 are folded outwards and protrude beyond the diameter of the tube 60 or the drill bit diameter d10 (FIG. FIG. 8, FIG. 9 ).
  • the end face 40 is inclined sloping inwardly against the drill bit carrier longitudinal axis 70 by a small angle. Due to their structural design, in particular their bevels, the folding wings 32, 34 passive, ie without separate drive, are moved from the first position to the second position. When the folding wings 32, 34 are in operative connection with a drilling object, such as rock at the borehole bottom, with rotating drill head 30, a torque is generated at the folding wing 32, 34 generated transversely to Bohrkronenlylijnsachse 70 and the folding wings 32, 34 driven from the first to the second position.
  • a drilling object such as rock at the borehole bottom
  • the flattening process 90 forming flattening is arranged parallel to the intended folding movement plane of the folding wings 32, 34.
  • FIGS. 4 and 5 show a single folding wing 32, 34 as a side view ( FIG. 4 ) and in plan view ( FIG. 5 ). Cutting elements on the folding wings 32, 34 are not shown.
  • the folding wing 32, 34 is designed as a rocker arm with a bore 46 on a foot part 48, with which the folding wings 32, 34 in the drill bit carrier 20 (FIGS. Figures 1-3 ) is pivotally mounted about a pivot axis.
  • a pivot axis may be formed by a bolt 12 and is in the FIGS. 10 and 11 shown.
  • Subsequent to the foot part 48 of the massive folding wing head 35 of the folding wing 32, 34 is formed, which in plan view ( FIG. 5 ) is formed as a circle segment.
  • a lug 42 Radially inwardly from the beveled edge 38 of the folding wing head 35 extends a lug 42 which is disposed over the foot portion 48.
  • a recess 44 is formed, which can receive a nose of an opposite folding wing ( FIG. 1 ).
  • Nose 42 and recess 44 are arranged eccentrically to the center of an imaginary circumferential circle of the circular segment-shaped folding wing 32, 34.
  • a chamfered region 36 Arranged on the underside of the folding wing 32, 34 is a chamfered region 36 which, together with the region 37, forms a contact surface of the folding wing 32, 34 in the drill bit carrier, in order to enable effective force or impact transmission to the drill bit during operation.
  • FIGS. 6 and 7 show a simplified drill bit 10 with two folding wings 32, 34 in the first position in one lateral sectional view through the drill bit 10 (FIG. FIG. 6 ) and in plan view of the drill bit 10 ( FIG. 7 ).
  • the drill bit 10 is arranged in the folded state (first position) within the tube 60.
  • the inner diameter of the tube 60 is slightly larger than the Bohrkranz tomesser d10.
  • the foot part 48 of the left-side folding wing 32 protrudes below the right-side folding wing 34 and vice versa, for clarity, for example, only the one foot 48 is numbered by a reference numeral.
  • a bore can be seen in the bevelled edge 38 which is intended to receive a cutting element in the form of a hard metal pin 50.
  • a cutting element in the form of a hard metal pin 50.
  • the radially inner edge of the chamfered edge 38 forms the most projecting edge of the drill head 30.
  • the chamfered edge 38 is provided with cutting elements 50, they protrude farthest in the working direction (in FIG. 6 up).
  • the end face 40 is inclined in the first position against the Bohrkronenoughl Kunststoffsachse 70 by an angle ⁇ , wherein the end face 40 drops from outside to inside.
  • the angle ⁇ has a value between 15 ° and 9 °, preferably between 13 ° and 11 °, particularly preferably 12 °.
  • a radially outwardly disposed portion 36 on the underside of the flaps 32, 34 also has an incline relative to the drill bit carrier longitudinal axis 70, which facilitates retraction of the flaps 32, 34 from the second position to the first position. Together with the region 37, the region 36 forms a contact surface of the folding wing 32, 34 in the drill bit carrier in order to allow an effective force or impact transfer to the drill bit during operation.
  • FIGS. 8 and 9 show the simplified drill bit 10 with two folding wings 32, 34 in the second position in a lateral sectional view through the drill bit 10 (FIG. FIG. 8 ) and in plan view of the drill bit 10 ( FIG. 9 ).
  • the end faces 40 of the folding wings 32, 34 are now positioned in the second position perpendicular to the Bohrkronenabol Kunststoffsachse 70, so that a large work surface is formed.
  • the cutting elements 50 on the chamfered edge 38 form an outer Bohrradius of the drill head 30.
  • the folding wings 32, 34 with their end faces 40 to the free end of the drill bit 30 have a curvature inward, which is for the directional accuracy of drilling advantage.
  • the folding wings 32, 34 each have a portion 36 on the end faces 40 opposite lower sides, which is inclined in the second position by an angle ⁇ against the Bohrkronenlylcertainse 70, wherein the portion 36 falls from outside to inside, ie in the same direction relative to the Bohrkronenitatilcertainsachse 70 is inclined as the respective end face 40 in the first position.
  • the angle ⁇ has a value between 20 ° and 10 °, preferably between 18 ° and 12 °, particularly preferably 15 °. With such a slope in the region 36, the folding wings 32, 34 at a standstill Drill ring 10 are easily withdrawn into the tube 60 by the areas 36 slide on the end edges of the tube 60.
  • FIGS. 10 and 11 is a folding wing 32 in a first, folded position ( FIG. 11 ) and a second, unfolded position ( FIG. 10 ), on which the operation of the drill bit is further explained.
  • the Bohrkronenlie 20 is shown cut.
  • the folding wing head 35 is pivotable about the pivot axis formed by the center of the axis of rotation of a bolt 12.
  • Reference numeral 130 denotes in the view the highest point of the folding wing 32, which lies at the edge between the end face 40 and the chamfered edge 38.
  • Reference numeral 120 denotes a point on the edge between the chamfered edge 38, while reference numeral 140 denotes a point on the edge between the region 36 and the lateral surface of the folding wing head 35.
  • the points 120, 130, 140 lie in the same imaginary plane.
  • Reference character Y denotes the radial distance of the highest point 130 from the center of the axis of rotation of the bolt 12 in the first, folded-in position.
  • Reference numeral Z denotes the radial distance of this point 130 from the center of the axis of rotation of the bolt 12 in the second, unfolded position.
  • Reference character C denotes the outer circumference of the drill bit carrier 20.
  • X denotes the axial distance between the rotational axis of the pin 12 and the axial end of the drill bit carrier 20.
  • the folding wing 32 securely moves into the second position, ie in the drilling position, in which the points 120 to 140 outside of the Bohrkronenarris 20 (FIGS. and thus the line C in the FIG. 10 ) lie. This applies regardless of the head shape of the folding wing head 35th
  • the bolt position is preferably always designed so that the folding wings 32, 34 safely unfolds and forms the largest possible contact surface on the drill bit carrier 20 for impact transmission.

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Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine sich öffnende Dreh-Schlagbohrkrone, insbesondere zum Überlagerungsbohren sowie eine Bohrvorrichtung mit einer Bohrkrone nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to an opening rotary percussion drill bit, in particular for overlay drilling and a drilling device with a drill bit according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Sich öffnende Bohrkronen zum Überlagerungsbohren kommen zum Einsatz, wenn ein Bohrloch mit einem Durchmesser erzeugt werden soll, der größer ist als der Außendurchmesser der einzubringenden Verrohrung. Häufig kommen zum verrohrten Durchbohren von Überlagerungsböden ohne störende harte Bodeneinlagerungen sich öffnende Bohrkronen zum Einsatz, die drehbohrend diese Erdschichten durchbohren können. Der bewegliche Teil der Bohrkrone wird bei Berührung am Bohrlochtiefsten durch Drehung in Arbeitsdrehrichtung aufgefahren, um einen Bohrdurchmesser zu erhalten, der größer als der Außendurchmesser der Verrohrung ist. Die Schneiden dieser Bohrkronen sind meist mit angelöteten Hartmetallplatten oder mit wechselbaren Rundschaftmeißeln bestückt. Bei einem Wechsel des Bohrgestänges und nach vollendeter Bohrung kann der bewegliche Teil der Bohrkrone entweder durch Drehung entgegen der Arbeitsdrehrichtung eingefahren oder klappt durch einfaches Zurückziehen in die Verrohrung wieder ein und kann zurückgezogen werden.Overhead drill bits are used to create a wellbore with a diameter greater than the outside diameter of the tubing to be inserted. Frequently used for cased piercing of overlay floors without disturbing hard soil deposits are opening drill bits are used, which can pierce these earth layers rotary drilling. The movable part of the drill bit is driven to the bottom of the hole by rotation in the working direction of rotation in order to obtain a bore diameter that is greater than the outer diameter of the casing. The cutting edges of these drill bits are usually soldered Carbide plates or fitted with exchangeable round shank bits. When changing the drill string and after completion of the drilling of the moving part of the drill bit can either retracted by rotation against the working direction or folds back by simply pulling back into the casing and can be withdrawn.

Solche sich öffnende Bohrkronen eignen sich jedoch nicht zum durchbohren felsiger Störzonen.However, such opening drill bits are not suitable for drilling through rocky fault zones.

In Überlagerungsböden ist unter Umständen der Einsatz einer Doppelverrohrung notwendig, wobei das Innengestänge mit einer Bohrkrone zum Dreh- Schlagbohren bestückt ist, um auch durch felsige Bodeneinlagerungen bohren zu können, bei denen Drehbohrverfahren an Grenzen kommen. Hierbei kommen Schlagbohrantriebe in Form von Hydraulikhämmern, die hinter einem Drehantrieb gemeinsam auf einem Schlitten montiert sind und auf der Lafette einer Bohrmaschine sitzen, zum Einsatz. Man spricht dann von Topphämmern, die mit dem Innengestänge gekoppelt sind und dreh-schlagbohrend abgebohrt werden, wobei die Außengestänge die am unteren Ende mit einer Ringbohrkrone bestückt und mit dem Drehbohrantrieb gekoppelt sind, nur drehbohrend, meist in gegenläufiger Drehrichtung abgebohrt werden. Bei diesem Verfahren wird also die Schlagenergie auf die Bohrkrone über das Innengestänge übertragen. Alternativ ist auch möglich, dass die Innengestänge ebenfalls mit einem Drehantrieb angetrieben und die Schlagenergie auf die Bohrkrone mittels eines Imlochhammers (auch Senkbohrhammer, DTH-Hammer oder "down the hole hammer" genannt), die mit Luft oder Wasser betrieben werden, übertragen wird. Diese DTH Hämmer sitzen dann am Bohrlochtiefsten zwischen Dreh-Schlagbohrkrone und Innengestänge, wobei die Energiezufuhr durch das Innengestänge erfolgt. Falls die felsigen Bodeneinlagerungen allerdings sehr mächtig sind, können damit Haltbarkeitsprobleme der Ringbohrkrone am Außengestänge verbunden sein.In overlay floors, the use of a double piping may be necessary, wherein the inner rod is equipped with a drill bit for rotary impact drilling to drill through rocky soil deposits, in which rotary drilling approaches to limits. This Schlagbohrantriebe come in the form of hydraulic hammers, which are mounted behind a rotary drive together on a slide and sitting on the carriage of a drill, used. One speaks then of top hammers, which are coupled to the inner rod and are drilled rotary-drilled, wherein the outer rods are fitted at the lower end with a ring bit and coupled to the rotary drill drive, only rotary drilling, are usually drilled in opposite directions. In this method, the impact energy is transferred to the drill bit via the inner rod. Alternatively, it is also possible that the inner rod is also driven by a rotary drive and the impact energy to the drill bit by means of an Imlochhammers (also countersunk hammer, DTH hammer or "down the hole hammer" called), which are operated with air or water is transmitted. These DTH hammers then sit at the bottom of the hole between the rotary hammer bit and the inner rod, whereby the energy is supplied through the inner rod. However, if the rocky soil deposits are very powerful, they can cause durability problems the ring bit on the outer linkage be connected.

Bekannt aus den Odex - Nachbohrsystemen für Senkbohrhämmer sind ferner Exzenterbohrkronen, die einen exzentrischen mit Hartmetallstiften bestückten Ring, einen sogenannten Räumer besitzen, der sich um den Bohrkronenkörper drehen lässt.Known from the Odex - boring systems for countersunk hammers are also eccentric drill bits, which have an eccentric equipped with carbide pins ring, a so-called scraper, which can be rotated around the drill bit body.

Der exzentrische Teil dieser Schlagbohrkronentypen wird bei Berührung am Bohrlochtiefsten durch Drehung in Arbeitsrichtung ausgefahren, um einen Bohrdurchmesser zu erhalten, der größer ist, als der Außenrohrdurchmesser misst.The eccentric portion of these types of impact augers is extended deepest by rotation in the direction of operation when in contact with the wellbore to obtain a bore diameter greater than the outer diameter of the tubing.

Diese Exzenterbohrkronen werden konstruktionsbedingt einseitig belastet und weisen eine Schneide mit wenigen Hartmetallstiften auf. Auch können relativ hohe Abweichungen von der Bohrachse auftreten. Ferner ist die Vortriebsleistung gering und der Einfahrvorgang der Exzenterschneide entgegen der Arbeitsdrehrichtung problematisch, da sich ungewollt Gewindeverbindungen lösen können.These eccentric bits are loaded on one side by design and have a cutting edge with a few hard metal pins. Also, relatively high deviations from the drilling axis can occur. Furthermore, the propulsion power is low and the retraction of the eccentric against the working direction problematic because unintentionally threaded connections can solve.

Aus der EP 563 561 A1 ist eine Bohrkrone zum Überlagerungsbohren bekannt. Die Bohrkrone weist einen Bohrkopf an einem Bohrkronenträger auf. Der Bohrkronenträger ist drehfest mit einem angetriebenen Innenrohrgestänge verbunden. Am Bohrkopf ist eine Mehrzahl von über dessen Umfang symmetrisch angeordneten Schwenkelementen angeordnet, die im eingeschwenkten Zustand in Ausnehmungen zwischen feststehenden Stirnflächen im Bohrkopf angeordnet sind, so dass sie innerhalb des Bohrkopfdurchmessers zu liegen kommen und im ausgeschwenkten Zustand um ein vorgegebenes Maß über den Bohrkronendurchmesser hinauskragen. Dabei ist jedes Schwenkelement mit einem exzentrisch angeordneten Bohrkronenträger im Bohrkopf gelagert. Bei dieser Schlagbohrkrone sind konzentrisch angeordneten Klappschneiden längs der Bohrkronenachse drehend angeordnet. Bei Berührung am Bohrlochtiefsten werden durch Drehung in Arbeitsrichtung die Klappschneiden ausgefahren, um einen Bohrdurchmesser zu erhalten, der größer ist, als der Außenrohrdurchmesser misst. Falls ein Einfahren der Klappschneiden notwendig ist, beispielsweise bei einer Gestängeverlängerung oder nach vollendeter Bohrung, erfordert dies eine Drehung entgegen der Arbeitsrichtung, wobei die Klappschneiden eingefahren und durch die Außenverrohrung zurückgezogen werden können. Ebenso wie bei den Exzenterbohrkronen, ist dieses Einfahren problematisch, da die Bohrgestänge mittels Gewinde verbunden sind, und eine Drehung entgegen der Arbeitsrichtung teilweise mit Verlust von Bohrgestängen etc. verbunden ist, falls sich dabei Gewindeverbindungen lösen.From the EP 563 561 A1 is a drill bit for overlay drilling known. The drill bit has a drill head on a drill bit carrier. The drill bit carrier is rotatably connected to a driven inner tube linkage. On the drill head a plurality of symmetrically arranged about its circumference arranged pivot elements which are arranged in the pivoted state in recesses between fixed end faces in the drill head so that they come to rest within the drill head diameter and in the swung-out state by a predetermined amount beyond the Bohrkronendurchmesser. In this case, each pivoting element is mounted with an eccentrically arranged Bohrkronenträger in the drill head. In this percussion drill bit are arranged concentrically arranged folding blades along the Bohrkronenachse rotating. Upon contact at the bottom of the well, the blades are extended by rotation in the direction of travel to obtain a bore diameter greater than the outer diameter of the tubing. If retraction of the folding blades is necessary, for example in a boom extension or after completion of the bore, this requires a rotation counter to the working direction, the folding blades can be retracted and withdrawn through the outer casing. As with the eccentric bits, this retraction is problematic because the drill pipes are threaded, and rotation counter to the working direction is partially associated with loss of drill string, etc., if any threaded joints are loosened.

Aus der WO 01/81708 A1 ist eine Bohrkrone bekannt, bei welcher der Bohrkopf aus zwei Klappflügeln gebildet ist, die mittels eines Aktors auseinandergedrückt oder zusammengefahren werden können, um den Bohrradius zu vergrößern bzw. um die Bohrkrone durch die Verrohrung zu bewegen. Diese Bohrkrone ist auf Grund ihrer Konstruktionsweise mit vielen beweglichen Teilen zum Steuern der Klappschneiden nur zum Drehbohren geeignet. Der Aktor würde durch Einleiten von Schlagenergie aus der Verrieglungsposition getrieben, wodurch die Klappflügel wieder einklappen würden.From the WO 01/81708 A1 a drill bit is known in which the drill head is formed of two folding wings, which can be pressed apart or collapsed by means of an actuator in order to increase the Bohrradius or to move the drill bit through the casing. This drill bit is due to its construction with many moving parts for controlling the folding blades suitable only for rotary drilling. The actuator would be driven by the introduction of impact energy from the Verrieglungsposition, whereby the folding wings would fold again.

Der folgende Stand der Technik zeigt sich öffnende Drehbohrkronen, die nicht zum Dreh-Schlagbohren geeignet sind.The following prior art shows opening rotary drill bits that are not suitable for rotary impact drilling.

Aus der WO 01/81708 A1 ist eine Bohrkrone bekannt, bei welcher der Bohrkopf aus zwei Klappflügeln gebildet ist, die mittels eines Aktors auseinandergedrückt oder zusammengefahren werden können, um den Bohrradius zu vergrößern bzw. um die Bohrkrone durch die Verrohrung zu bewegen.From the WO 01/81708 A1 a drill bit is known in which the drill head is formed of two folding wings, which pressed apart or collapsed by means of an actuator can be used to increase the Bohrradius or to move the drill bit through the casing.

So ist aus der DE 10 2010 015 474 A1 ein Bohrkopf mit einem Grundkörper bekannt, in der dieser einen Schaft zum Anschluss an ein Bohrgestänge aufweist und einem Vorbohrer sowie Hauptbohrer, wobei die Hauptbohrer teilweise schwenkbar an dem Grundkörper angeordneten Schneidleisten angeordnet sind. Mindestens eine Schneide der schwenkbaren Hauptbohrer ragt in den ausgeschwenkten Zustand über den Innendurchmesser eines das Bohrgestänge umgebenden Führungsrohrs hinaus und ist in eingeschwenktem Zustand innerhalb des Innendurchmessers des Führungsrohres angeordnet. Dabei sind sämtliche Hauptbohrer bewegbar an dem Grundkörper angeordnet. Die Klappachse der Hauptbohrer ist quer zur Längsmittellinie des Grundkörpers angeordnet.So is out of the DE 10 2010 015 474 A1 a drill head with a base body in which it has a shaft for connection to a drill pipe and a pilot drill and main drill, wherein the main drill are arranged partially pivotally arranged on the main body cutting strips. At least one cutting edge of the pivotable main drill protrudes in the swung-out state beyond the inner diameter of a guide tube surrounding the drill string and is arranged in the swung-in state within the inner diameter of the guide tube. In this case, all main drills are movably arranged on the base body. The folding axis of the main drill is arranged transversely to the longitudinal center line of the base body.

Aus der DE 295 13 325 U1 ist eine Bohrkrone mit einem einen Schaft aufweisenden Grundkörper und mit mindestens einer an dem Grundkörper klappbar gelagerten, mindestens einen Schneidkörper aufweisenden Klappschneide bekannt, wobei der Grundkörper über den Schaft an ein in einem Führungsrohr geführtes Bohrgestänge drehstarr anschließbar ist und wobei jede Klappschneide bis zu einem Anschlag einklappbar ist und in eingeklappter Position innerhalb des Innendurchmessers des Führungsrohres liegt. Dabei stützt sich jede Klappschneide in ausgeklappter Position an einer Anlagefläche der Bohrkrone ab und liegt mindestens ein Teil ihres Schneidkörpers außerhalb des Außendurchmessers des Führungsrohres. Dabei ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Grundplatte und mindestens einen nicht klappbaren Schneidkörper aufweist, die Grundplatte für jede Klappschneide den Anschlag, die Anlagefläche sowie eine Führung aufweist, jede Klappschneide um eine in einer zur Bohrkronenachse im Wesentlichen senkrechten Ebene liegenden Klappachse im Wesentlichen radial klappbar angeordnet ist und dass der Abstand jedes klappbaren Schneidkörpers in eingeklappter Position zur Bohrkronenachse größer ist als der Abstand der Klappachse zur Bohrkronenachse.From the DE 295 13 325 U1 is a drill bit with a shank having a base body and at least one hingedly mounted on the base body, at least one cutting body having folding blade, the body via the shaft to a guided in a guide tube drill pipe is rotatably connected and wherein each folding edge up to a stop can be folded and is in the folded position within the inner diameter of the guide tube. Each folding blade is supported in the deployed position on a contact surface of the drill bit and is at least a portion of its cutting body outside the outer diameter of the guide tube. It is provided that the base body has a base plate and at least one non-hinged cutting body, the base plate for each folding edge the stop, the contact surface and a guide, each folding blade about a lying in a direction substantially perpendicular to the drill bit axis plane folding axis substantially radially is arranged foldable and that the distance between each hinged cutting body in the folded position to the drill bit axis is greater than the distance of the folding axis to the drill bit axis.

Beim Herausziehen der Bohrkrone aus dem Bohrloch wird unabhängig von der Drehrichtung der Bohrkrone durch den Kontakt mit der Stirnfläche der Führungsrohre zwangsweise wieder eingeklappt.When pulling out the drill bit from the well, regardless of the direction of rotation of the drill bit by the contact with the end face of the guide tubes forcibly retracted.

Aus der AT 354 960 B ist eine Bohrkrone mit zwei Klappflügeln bekannt, die konstruktiv so ausgebildet sind, dass bei rotierendem Bohrkopf die Klappflügel von einer ersten Position in eine zweite Position getrieben werden.From the AT 354 960 B is known a drill bit with two folding wings, which are structurally designed so that when the rotary drill head, the folding wings are driven from a first position to a second position.

Aufgabetask

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrkrone zu schaffen, bei der eine besonders effektive Kraftübertragung auf die Bohrkrone erfolgt, die Bewegung der Bohrkrone innerhalb einer Verrohung günstig ist, die Änderung des Bohrradius vereinfacht und der Stand der Technik verbessert ist.The object of the invention is to provide a drill bit in which a particularly effective power transmission to the drill bit is done, the movement of the drill bit within a rough is favorable, the change of the Bohrradius simplified and the prior art is improved.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine entsprechende Bohrvorrichtung mit einer Bohrkrone zu schaffen.Another object is to provide a corresponding drilling device with a drill bit.

Lösungsolution

Die Aufgaben werden durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen. Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.The objects are achieved by the inventions having the features of the independent claims. Advantageous developments of the inventions are characterized in the subclaims, the description and the drawings. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification. The inventions also include all reasonable and in particular all mentioned combinations of independent and / or dependent claims. In the following, individual process steps are described in more detail. The steps do not necessarily have to be performed in the given order, and the one to be described Method may also include other, not mentioned steps.

Die Erfindung geht aus von einer Bohrkrone, insbesondere zum Überlagerungsbohren, mit einem Bohrkopf und einem den Bohrkopf tragenden Bohrkronenträger, mit mindestens zwei Klappflügeln, von denen jeder zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar ist, wobei jeder der Klappflügel in der ersten Position innerhalb eines Bohrrohres angeordnet ist und in der zweiten Position über den Bohrrohrdurchmesser hinausragt, und wobei der Klappflügel an seinem freien Ende eine Stirnfläche aufweist, vorzugsweise mit einer Anzahl von Schneidelementen.The invention relates to a drill bit, in particular for overburden drilling, comprising a drill head and a drill bit carrier carrying the drill bit, with at least two folding wings, each of which is reciprocally movable between a first position and a second position, wherein each of the folding wings in the first position within a drill pipe and in the second position projects beyond the Bohrrohrdurchmesser, and wherein the folding wing at its free end has an end face, preferably with a number of cutting elements.

Die Bohrkrone ist insbesondere als Dreh- Schlagbohrkrone ausgebildet, die nach Durchlaufen einer Außenverrohrung aufklappt und größer bohrt, als der Außendurchmesser der Außenverrohrung misst und am Ende durch einfaches zurückziehen wieder einklappt. Die Bohrkrone verfügt über ausreichend viel Hartmetall oder ähnliche Schneidelemente, um eine ordentliche Bohrleistung zu erzielen.The drill bit is designed in particular as a rotary impact drill bit, which opens after passing through an outer casing and drills larger than the outer diameter of the outer casing measures and finally folds back by simply pulling back. The drill bit has sufficient carbide or similar cutting elements to achieve proper drilling performance.

Es wird vorgeschlagen, dass jeder der Klappflügel quer zu einer Bohrkronenträgerlängsachse schwenkbar am Bohrkronenträger angeordnet ist und konstruktiv so ausgebildet ist, dass bei rotierendem Bohrkopf eine Wirkverbindung mit einem Bohrobjekt ein Drehmoment an dem Klappflügel quer zur Bohrkronenträgerlängsachse erzeugt und den Klappflügel von der ersten in die zweite Position treibt. Der Bohrkronenträger ist als Schaft ausgebildet. Die Bohrkrone weist eine möglichst große Anlagefläche zwischen Schaft und Klappflügel zur Schlagenergieübertragung auf.It is proposed that each of the folding wings is arranged transversely to a Bohrkronenträgerlängsachse pivotally mounted on Bohrkronenträger and is designed so that when rotating drill bit an operative connection with a drilling object generates a torque on the folding wing transverse to Bohrkronenträgerlängsachse and the folding wing from the first to the second Position drives. The drill bit carrier is designed as a shaft. The drill bit has the largest possible contact surface between the shaft and folding wing for impact energy transmission.

Die Veränderung des Bohrradius erfolgt über eine passive Bewegung eines jeden der Klappflügel aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Klappflügels, ohne zusätzliche Mechanik oder Aktoren seitens der Bohrkrone oder der Bohrvorrichtung. Sobald der Bohrkopf der rotierenden Bohrkrone mit dem Bohrobjekt, beispielsweise Gestein und dergleichen, d.h. mit der zu bearbeitenden Kontaktfläche, in Kontakt gerät und/oder solange der Bohrkopf der rotierenden Bohrkrone mit dem Bohrobjekt in Kontakt bleibt, wirkt ein Drehmoment an dem Klappflügel, welches den Klappflügel, bezogen auf die Bohrkronenträgerlängsachse, selbsttätig nach außen bewegt. Steht die Bohrkrone still, wirkt kein Drehmoment mehr an dem Klappflügel, und der Klappflügel kann ohne besonderen Widerstand und ohne verdrehen der Bohrkrone entgegen der Arbeitsdrehrichtung in die Außenverrohrung zurückbewegt werden. Das Drehmoment kann insbesondere über eine Wechselwirkung zwischen dem Klappflügel und dem Bohrobjekt, insbesondere über Reibungskräfte am Bohrobjekt, hervorgerufen werden. Steht die Bohrkrone still, wirkt kein Drehmoment mehr an dem Klappflügel, und der Klappflügel kann ohne besonderen Widerstand und ohne verdrehen der Bohrkrone entgegen der Arbeitsdrehrichtung in die Außenverrohrung zurückbewegt werden.The change in the Bohrradius via a passive movement of each of the folding wings due to the structural design of the folding wing, without additional mechanics or actuators from the drill bit or the drilling device. Once the drill bit of the rotary drill bit with the drilling object, such as rock and the like, i. with the contact surface to be machined, in contact and / or as long as the drill head of the rotating drill bit with the drilling object remains in contact, a torque acts on the folding wing, which automatically moves the folding wing, based on the Bohrkronenträgerlängsachse, outwardly. If the drill bit is stationary, no torque acts on the folding wing, and the folding wing can be moved back into the outer casing without any particular resistance and without twisting the drill bit in the opposite direction of rotation. The torque can in particular be caused by an interaction between the folding wing and the drilling object, in particular via frictional forces on the drilling object. If the drill bit is stationary, no torque acts on the folding wing, and the folding wing can be moved back into the outer casing without any particular resistance and without twisting the drill bit in the opposite direction of rotation.

Bei einer Gestängeverlängerung oder nach vollendeter Bohrung kann die Schlagbohrkrone ohne Drehung entgegen der Arbeitsdrehrichtung durch die Verrohrung zurückgezogen werden, da die klappbaren Schneidelemente einen kleineren Durchmesser als den Innendurchmesser der Außenverrohrung annehmen.In a boom extension or after completion of the bore, the percussion drill bit can be withdrawn without rotation against the working direction through the casing, since the folding cutting elements assume a smaller diameter than the inner diameter of the outer casing.

Der Klappflügel kann, beispielsweise mit Bolzen quer zur Bohrkronenträgerlängsachse, drehbar bzw. schwenkbar im Bohrkronenträger gelagert sein. Vorzugsweise ist es, wenn in der ersten Position der radiale Abstand des höchsten Punkts des Klappflügels von der Schwenkachse einen positiven Wert aufweist, da dann ein sicheres Ausklappen des Klappflügels gewährleistet ist.The folding wing can, for example, with bolts transversely to Bohrkronenträgerlängsachse, be rotatably or pivotally mounted in Bohrkronenträger. It is preferable if, in the first position, the radial distance of the highest point of the folding wing from the pivot axis has a positive value, since then a secure unfolding of the folding wing is ensured.

Jeder der Klappflügel ist in der Art eines Kreissegments ausgebildet, beispielsweise als Halbkreissegment. Eine gerundete Außenkontur ist für eine Bewegung in einer Verrohrung günstig. Ebenso ist eine gerundete Außenkontur für das Einleiten einer Bewegung des Klappflügels quer zur Bohrkronenträgerlängsachse zur Veränderung des Bohrradius vorteilhaft.Each of the folding wings is formed in the manner of a circle segment, for example as a semicircular segment. A rounded outer contour is favorable for a movement in a piping. Similarly, a rounded outer contour for initiating a movement of the flap is transverse to Bohrkronenträgerlängsachse for changing the Bohrradius advantageous.

Die Stirnfläche ist in der ersten Position gegen die Bohrkronenträgerlängsachse um einen ersten Winkel geneigt, wobei die Stirnfläche von außen nach innen abfällt. Dadurch ist an einem äußeren Bereich des Klappflügels ein abgeschrägter Rand ausgebildet. An diesem abgeschrägten Rand sind Schneidelemente angeordnet, beispielsweise in Form von Hartmetallstiften. Günstig ist, wenn der Winkel, um den die Stirnfläche geneigt sein kann, einen Wert zwischen 17° und 10°, bevorzugt 15° aufweist. Der Winkel des Klappflügels im eingeklappten Zustand kann zwischen 10° und 15° variieren, da dies von den Wanddicken der Verrohrung abhängt. Für die Werte gelten übliche Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Klappflügels. Vorteilhaft ist, wenn die Stirnfläche, falls der Klappflügel maximal ausgelenkt ist, senkrecht zur Bohrkronenträgerlängsachse orientiert ist. An der Stirnfläche können zweckmäßigerweise Schneidelemente, beispielsweise in Form von Hartmetallstiften, angeordnet sein. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Klappflügel einen Bereich an seiner der Stirnfläche gegenüberliegenden Unterseite aufweisen, der in der zweiten Position um einen zweiten Winkel gegen die Bohrkronenträgerlängsachse geneigt ist, wobei der Bereich von außen nach innen abfällt. Vorteilhaft dient dieser Bereich als Gleitfläche, wenn der Bohrkopf in eine Verrohrung zurückgezogen werden soll. Die Neigung unterstützt das Zurückgleiten des Klappflügels von der zweiten Position in seine erste Position innerhalb des Bohrkranzdurchmessers. Vorteilhaft kann der Winkel einen Wert zwischen 20° und 10° aufweisen, bevorzugt zwischen 18° und 12°, besonders bevorzugt 15°. Für die Werte gelten übliche Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Klappflügels.The end face is inclined in the first position against the Bohrkronenträgerlängsachse by a first angle, wherein the end face drops from outside to inside. As a result, a bevelled edge is formed on an outer region of the folding wing. On this beveled edge cutting elements are arranged, for example in the form of carbide pins. It is favorable if the angle by which the end face can be inclined has a value between 17 ° and 10 °, preferably 15 °. The angle of the folding leaf in the folded state can vary between 10 ° and 15 °, as this depends on the wall thickness of the casing. For the values common manufacturing tolerances apply in the production of the folding wing. It is advantageous if the end face, if the folding wing is maximally deflected, oriented perpendicular to Bohrkronenträgerlängsachse. On the end face advantageously cutting elements, for example in the form of carbide pins, can be arranged. According to a favorable Embodiment, the folding wing a region on its opposite side of the end face which, in the second position, is inclined at a second angle to the drill bit carrier longitudinal axis, the region falling from outside to inside. Advantageously, this area serves as a sliding surface when the drill head is to be withdrawn into a casing. The tilt assists in sliding the flap back from the second position to its first position within the diameter of the collar. Advantageously, the angle can have a value between 20 ° and 10 °, preferably between 18 ° and 12 °, particularly preferably 15 °. For the values common manufacturing tolerances apply in the production of the folding wing.

Die Klappflügel weisen im ausgeklappten Zustand zum freien Ende der Bohrkrone eine Wölbung nach innen auf, die für die Richtungsgenauigkeit beim Bohren von Vorteil ist.The folding wings have in the unfolded state to the free end of the drill bit a curvature inwards, which is for the directional accuracy during drilling beneficial.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann am Klappflügel radial nach außen an der Stirnfläche ein abgeschrägter Rand vorgesehen sein, welche in der zweiten Position einen äußeren Bohrdurchmesser bildet. Günstigerweise kann der abgeschrägte Rand mit Schneidelementen, beispielsweise Hartmetallstiften ausgestattet sein. Dies ermöglicht es, auch am äußersten Bohrdurchmesser mit hoher Stückzahl an Schneidelementen zu arbeiten, was eine gute Bohrleistung ergibt. Befindet sich der Klappflügel in seiner zweiten Position, steht der abgeschrägte Rand in einem günstigen Winkel zur Bohrkronenträgerlängsachse und bildet vorzugsweise den äußersten Bohrdurchmesser des Bohrkranzes.According to a favorable embodiment, a bevelled edge can be provided on the folding wing radially outward on the end face, which forms an outer bore diameter in the second position. Conveniently, the beveled edge may be equipped with cutting elements, such as cemented carbide pins. This makes it possible to work even at the outermost diameter drill with a large number of cutting elements, resulting in a good drilling performance. The folding wing is in its second position, the beveled edge is at a favorable angle to Bohrkronenträgerlängsachse and preferably forms the outermost bore diameter of the drill collar.

Erfindungsgemäß sind zwei sich, bezogen auf die Bohrkronenträgerlängsachse, gegenüberliegende Klappflügel vorgesehen. Diese können identisch aufgebaut sein. Bei dem Klappflügel ist im Innenbereich exzentrisch angeordnet eine Nase neben einer Aussparung vorgesehen, so dass die Nasen der beiden sich gegenüberliegenden Klappflügel in der ersten Position in die gegenüberliegende Aussparung eingreifen können. Dies ermöglicht eine kompakte Anordnung der Klappflügel in der ersten Position und eine große Arbeitsfläche in der zweiten Position. Zwei Klappflügel ergeben eine sehr stabile Konstruktion.According to the invention, two folding wings are provided opposite each other with respect to the drill bit carrier longitudinal axis. These can be identical. The folding wing is indoors arranged eccentrically a nose adjacent to a recess, so that the lugs of the two opposing folding wings can engage in the first position in the opposite recess. This allows a compact arrangement of the folding wings in the first position and a large work surface in the second position. Two folding wings result in a very stable construction.

Denkbar ist auch, mehr als zwei Klappflügel vorzusehen. Dies kann für größere Bohrkranzdurchmesser günstig sein.It is also conceivable to provide more than two folding wings. This can be favorable for larger diameter drill bits.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann innerhalb des Bohrkronenträgers wenigstens eine Spülflüssigkeitszufuhr vorgesehen sein. Der Druck der Spülflüssigkeit kann die Bewegung des oder der Klappflügel von der ersten in die zweite Position unterstützen. Ferner kann die Spülflüssigkeit die Mechanik der Bohrkrone sauber halten und Bohrklein wegspülen. Hierzu kann vorteilhaft ein Bohrmehlablauf am Bohrkronenträger vorgesehen sein, z.B. in Form von einer oder mehreren Abflachungen am Außenumfang.According to a favorable embodiment, at least one rinsing liquid supply can be provided within the drill bit carrier. The pressure of the flushing liquid may assist the movement of the hinged wing or wings from the first to the second position. Furthermore, the rinsing fluid can keep the mechanics of the drill bit clean and flush away cuttings. For this purpose, advantageously, a drilling dust outlet can be provided on the drill bit carrier, e.g. in the form of one or more flats on the outer circumference.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Bohrvorrichtung mit einer wie oben beschriebenen Bohrkrone vorgeschlagen, die in einem Bohrkronenträger geführt oder führbar ist. Der Bohrkronenträger kann drehfest mit einer Abtriebswelle gekoppelt oder koppelbar sein. Vorteilhaft kann die Bohrkrone drehend und/oder schlagend antreibbar sein.According to a further aspect of the invention, a drilling device with a drill bit as described above is proposed, which is guided or feasible in a Bohrkronenträger. The Bohrkronenträger can be rotatably coupled to an output shaft or coupled. Advantageously, the drill bit can be driven in rotation and / or hammering.

Die Bohrkrone kann sich zum vollen Bohrdurchmesser öffnen, wenn sie mit einem Bohrgestänge durch eine Verrohrung geführt wird, welche sich zur Abstützung einer Bohrwand im Boden befindet. Damit kann vorteilhaft der Verrohrung vorauseilend weitergebohrt werden.The drill bit can open to full bore diameter when guided by a drill string through tubing that is in the ground to support a drill wall. This can advantageously be continued drilling ahead of the piping.

Ferner umfaßt die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt eine sich öffnende Dreh-Schlagbohrkrone, die nach durchlaufen einer Außenverrohrung bei Grundkontakt zwangsläufig aufklappt und größer bohrt als der Durchmesser der Außenverrohrung misst, deren beweglichen Teile quer zum Kronenschaft drehbar gelagert sind und einen Bohrkopf bilden und die zum Bohren benötigte Energie durch Hydraulikhämmer oder Imlochhämmer zugeführt bekommt und zum Gestängewechsel oder nach vollendeter Arbeit ohne Verdrehen entgegen der Arbeitsdrehrichtung einfach in das Außenrohr zurückgezogen werden kann.Furthermore, the invention according to another aspect comprises an opening rotary percussion drill, which inevitably opens after passing through an outer casing at basic contact and drills larger than the diameter of the outer casing measures whose movable parts are rotatably mounted transversely to the crown shaft and form a drill head and the Drilling energy is supplied by hydraulic hammers or Imlochhämmer supplied and can be easily withdrawn into the outer tube for linkage change or after completion of work without twisting against the working direction of rotation.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. In this case, the respective features can be implemented on their own or in combination with one another. The possibilities to solve the problem are not limited to the embodiments. For example, area information always includes all - not mentioned - intermediate values and all imaginable subintervals.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. The embodiments of the invention are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures designate the same or functionally identical or with respect to their functions corresponding elements. The figures are merely examples and are not intended to be limiting. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Im Einzelnen zeigt beispielhaft:

  • Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung einer Bohrvorrichtung mit einer Bohrkrone in einer ersten Position nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung der Bohrvorrichtung aus Figur 1 mit der Bohrkrone in einer zweiten Position;
  • Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Explosionsdarstellung der Bohrvorrichtung aus Figur 1;
  • Fig. 4 eine Seitenansicht eines Klappflügels nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 5 in Draufsicht den Klappflügel aus Figur 4;
  • Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht durch eine Bohrkrone mit zwei Klappflügeln in einer ersten Position;
  • Fig. 7 in Draufsicht die Bohrkrone aus Figur 6;
  • Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht durch die Bohrkrone aus Figur 6 mit zwei Klappflügeln in einer zweiten Position;
  • Fig. 9 in Draufsicht die Bohrkrone aus Figur 8;
  • Fig. 10 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Klappflügels in einem Bohrkronenträger in einem zweiten ausgeklappten Zustand;
  • Fig. 11 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Klappflügels in einem Bohrkronenträger in einer ersten, eingeklappten Position.
In detail, for example:
  • Fig. 1 a partially cutaway view of a drilling device with a drill bit in a first position according to an embodiment of the invention;
  • Fig. 2 a partially cutaway view of the drilling device FIG. 1 with the drill bit in a second position;
  • Fig. 3 a partially cutaway exploded view of the drilling device FIG. 1 ;
  • Fig. 4 a side view of a folding wing according to an embodiment of the invention;
  • Fig. 5 in plan view the folding wing FIG. 4 ;
  • Fig. 6 a side sectional view through a drill bit with two folding wings in a first position;
  • Fig. 7 in top view, the drill bit FIG. 6 ;
  • Fig. 8 a side sectional view through the drill bit FIG. 6 with two folding wings in a second position;
  • Fig. 9 in top view, the drill bit FIG. 8 ;
  • Fig. 10 a partially sectioned view of a folding wing in a Bohrkronenträger in a second unfolded state;
  • Fig. 11 a partially sectioned view of a folding wing in a Bohrkronenträger in a first, folded position.

Es sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklichbar. Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen beziffert.Numerous modifications and developments of the described embodiments can be realized. Identical or similar elements are numbered in the figures with the same reference numerals.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen in teilweise aufgeschnittener Darstellung eine Bohrvorrichtung 100 mit einer Bohrkrone 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Position (Figur 1), einer zweiten Position (Figur 2) und in Explosionsdarstellung (Figur 3). Die Bohrvorrichtung 100 umfaßt ferner einen nicht dargestellten Antriebsstrang.The FIGS. 1 to 3 show in a partially cutaway view a drilling device 100 with a drill bit 10 according to an embodiment of the invention in a first position ( FIG. 1 ), a second position ( FIG. 2 ) and in exploded view ( FIG. 3 ). The drilling device 100 further includes a drive train, not shown.

Die Bohrkrone 10 zum Überlagerungsbohren ist in einem Rohr 60 geführt, das teilweise aufgeschnitten abgebildet ist. Die Bohrkrone 10 umfasst einen Bohrkopf 30 und einen den Bohrkopf 30 tragenden Bohrkronenträger 20 mit einer Bohrkronenträgerlängsachse 70. Der Bohrkronenträger 20 weist an seinem zum Bohrkopf 30 entgegengesetzten Ende ein Kupplungsstück 80 auf, mit dem der Bohrkronenträger 20 an einen Abtrieb zum drehenden und/oder schlagenden Antreiben des Bohrkopfes 30 koppelbar ist (nicht dargestellt). Im Innern des Bohrkronenträgers 20 ist eine nicht dargestellte Spülflüssigkeitsleitung angeordnet. Am Außenumfang des Bohrkronenträgers 20 ist eine Abflachung zu erkennen, die einen Bohrmehlablauf 90 bildet. Vorteilhaft ist diametral gegenüberliegend eine weitere solche Abflachung als Bohrmehlablauf 90 vorgesehen.The drill bit 10 for overburden drilling is guided in a tube 60, which is shown partially cut open. The drill bit 10 comprises a drill head 30 and a drill bit carrier 20 carrying the drill head 30 with a drill bit carrier longitudinal axis 70. The drill bit carrier 20 has a coupling piece 80 at its end opposite the drill bit 30, with which the drill bit carrier 20 is connected to a drive for rotating and / or beating Driving the drill head 30 can be coupled (not shown). In the interior of the Bohrkronenträgers 20 a rinsing liquid line, not shown, is arranged. On the outer circumference of the Bohrkronenträgers 20 a flattening can be seen, which forms a Bohrmehlablauf 90. Advantageously, another such flattening is provided diametrically opposite as Bohrmehlablauf 90.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Bohrkopf 30 zwei Klappflügel 32, 34, die quer zu der Bohrkronenträgerlängsachse 70 schwenkbar am Bohrkronenträger 20 angeordnet sind und sich, bezogen auf die Bohrkronenträgerlängsachse 70, gegenüberliegen. Dabei ist jeder Klappflügel 32, 34 mit einem Bolzen 12, 14, der in eine entsprechende Bohrung 22, 24 des Bohrkronenträgers 20 eingelassen ist, schwenkbar gelagert, und zwar quer, insbesondere senkrecht zur Bohrkronenträgerlängsachse 70.In this embodiment, the drill head 30 comprises two folding wings 32, 34, which are arranged transversely to the Bohrkronenträgerlängsachse 70 pivotally mounted on the Bohrkronenträger 20 and, relative to the Bohrkronenträgerlängsachse 70, opposite. In this case, each folding wing 32, 34 with a bolt 12, 14 which is inserted into a corresponding bore 22, 24 of the Bohrkronenträgers 20, pivotally mounted, namely transversely, in particular perpendicular to Bohrkronenträgerlängsachse 70th

Jeder Klappflügel 32, 34 ist an seinem Klappflügelkopf 35 kreissegmentartig ausgebildet und weist eine Stirnfläche 40 auf, die an ihrem Außenrand abgekantet ist. Der radial außen an der Stirnfläche 40 angeordnete abgeschrägte Rand 38 bildet in der zweiten Position einen äußeren Bohrdurchmesser der Bohrkrone 10. Die Stirnfläche 40 weist in Arbeitsrichtung (in den Figuren 1-3 nach rechts).Each folding wing 32, 34 is formed on its folding wing head 35 of a segment of a circle and has an end face 40 which is bent at its outer edge. The radially outwardly disposed on the end face 40 beveled edge 38 forms in the second position has an outer bore diameter of the drill bit 10. The end face 40 points in the working direction (to the right in FIGS. 1-3).

An der Stirnfläche 40 und dem abgeschrägten Rand 38 sind Schneidelemente 50 eingesetzt, beispielsweise in Form von Hartmetallstiften, die in entsprechende Bohrungen in den jeweiligen Flächen eingelassen sind. Die Schneidelemente 50 an der Stirnfläche 40 und an dem abgeschrägten Rand 38 können unterschiedlich ausgestaltet sein.On the end face 40 and the beveled edge 38 cutting elements 50 are used, for example in the form of hard metal pins, which are embedded in corresponding holes in the respective surfaces. The cutting elements 50 on the end face 40 and on the bevelled edge 38 may be configured differently.

In der ersten Position (Figur 1) sind die beiden Klappflügel 32, 34 nach innen geklappt und innerhalb des Durchmessers des Rohrs 60 und damit des Bohrkronendurchmessers d10 (Figur 6, Figur 7) angeordnet. Die Klappflügel 32, 34 sind dabei so ausgestaltet, dass sie teilweise ineinandergreifen können. Dazu ist im Innenbereich jedes Klappflügels 32, 34 eine Aussparung 44 vorgesehen, die eine Nase 42 des jeweils gegenüberliegenden Klappflügels 34, 32 aufnehmen kann.In the first position ( FIG. 1 ), the two folding wings 32, 34 are folded inwards and within the diameter of the tube 60 and thus of the drill bit diameter d10 (FIG. FIG. 6, FIG. 7 ) arranged. The folding wings 32, 34 are designed so that they can partially interlock. For this purpose, a recess 44 is provided in the interior region of each folding wing 32, 34, which can receive a nose 42 of the respectively opposite folding wing 34, 32.

In der zweiten Position (Figur 2) sind die Klappflügel 32, 34 nach außen geklappt und ragen über den Durchmesser des Rohrs 60 bzw. den Bohrkronendurchmesser d10 (Figur 8, Figur 9) hinaus.In the second position ( FIG. 2 ), the folding wings 32, 34 are folded outwards and protrude beyond the diameter of the tube 60 or the drill bit diameter d10 (FIG. FIG. 8, FIG. 9 ).

Die Stirnfläche 40 ist gegen die Bohrkronenträgerlängsachse 70 um einen kleinen Winkel nach innen abfallend geneigt. Durch ihre konstruktive Ausgestaltung, insbesondere ihre Schrägen, können die Klappflügel 32, 34 passiv, d.h. ohne gesonderten Antrieb, von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt werden. Geraten die Klappflügel 32, 34 bei rotierendem Bohrkopf 30 in eine Wirkverbindung mit einem Bohrobjekt, etwa Gestein am Bohrlochtiefsten, wird ein Drehmoment an dem Klappflügel 32, 34 quer zur Bohrkronenträgerlängsachse 70 erzeugt und die Klappflügel 32, 34 von der ersten in die zweite Position getrieben.The end face 40 is inclined sloping inwardly against the drill bit carrier longitudinal axis 70 by a small angle. Due to their structural design, in particular their bevels, the folding wings 32, 34 passive, ie without separate drive, are moved from the first position to the second position. When the folding wings 32, 34 are in operative connection with a drilling object, such as rock at the borehole bottom, with rotating drill head 30, a torque is generated at the folding wing 32, 34 generated transversely to Bohrkronenträgerlängsachse 70 and the folding wings 32, 34 driven from the first to the second position.

Wie in Figur 3 zu erkennen ist, ist die den Bohrmehlablauf 90 bildende Abflachung parallel zur vorgesehenen Klappbewegungsebene der Klappflügel 32, 34 angeordnet.As in FIG. 3 can be seen, the flattening process 90 forming flattening is arranged parallel to the intended folding movement plane of the folding wings 32, 34.

Die Figuren 4 und 5 zeigen einen einzelnen Klappflügel 32, 34 als Seitenansicht (Figur 4) und in Draufsicht (Figur 5). Schneidelemente am Klappflügel 32, 34 sind nicht dargestellt. Der Klappflügel 32, 34 ist als Kipphebel ausgestaltet mit einer Bohrung 46 an einem Fußteil 48, mit dem der Klappflügel 32, 34 im Bohrkronenträger 20 (Figuren 1-3) eine schwenkbar um eine Schwenkachse befestigt ist. Eine derartige Schwenkachse kann durch einen Bolzen 12 gebildet sein und ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Anschließend an das Fußteil 48 ist der massive Klappflügelkopf 35 des Klappflügels 32, 34 ausgebildet, der in Draufsicht (Figur 5) als Kreissegment ausgebildet ist. Radial von dem abgeschrägten Rand 38 des Klappflügelkopfs 35 nach innen erstreckt sich eine Nase 42, die über dem Fußteil 48 angeordnet ist. Neben der Nase 42 ist eine Ausnehmung 44 ausgebildet, welche eine Nase eines gegenüberliegenden Klappflügels aufnehmen kann (Figur 1). Nase 42 und Ausnehmung 44 sind exzentrisch zur Mitte eines gedachten Umfangskreises des kreissegmentförmigen Klappflügels 32, 34 angeordnet. An der Unterseite des Klappflügels 32, 34 ist ein abgeschrägter Bereich 36 angeordnet, der zusammen mit dem Bereich 37 eine Auflagefläche des Klappflügels 32, 34 im Bohrkronenträger bildet, um im Betrieb eine effektive Kraft- bzw. Schlagübertragung auf die Bohrkrone ermöglicht.The FIGS. 4 and 5 show a single folding wing 32, 34 as a side view ( FIG. 4 ) and in plan view ( FIG. 5 ). Cutting elements on the folding wings 32, 34 are not shown. The folding wing 32, 34 is designed as a rocker arm with a bore 46 on a foot part 48, with which the folding wings 32, 34 in the drill bit carrier 20 (FIGS. Figures 1-3 ) is pivotally mounted about a pivot axis. Such a pivot axis may be formed by a bolt 12 and is in the FIGS. 10 and 11 shown. Subsequent to the foot part 48 of the massive folding wing head 35 of the folding wing 32, 34 is formed, which in plan view ( FIG. 5 ) is formed as a circle segment. Radially inwardly from the beveled edge 38 of the folding wing head 35 extends a lug 42 which is disposed over the foot portion 48. In addition to the nose 42, a recess 44 is formed, which can receive a nose of an opposite folding wing ( FIG. 1 ). Nose 42 and recess 44 are arranged eccentrically to the center of an imaginary circumferential circle of the circular segment-shaped folding wing 32, 34. Arranged on the underside of the folding wing 32, 34 is a chamfered region 36 which, together with the region 37, forms a contact surface of the folding wing 32, 34 in the drill bit carrier, in order to enable effective force or impact transmission to the drill bit during operation.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine vereinfachte Bohrkrone 10 mit zwei Klappflügeln 32, 34 in der ersten Position in einer seitlichen Schnittansicht durch die Bohrkrone 10 (Figur 6) und in Draufsicht auf die Bohrkrone 10 (Figur 7). Die Bohrkrone 10 ist im zusammengeklappten Zustand (erste Position) innerhalb des Rohrs 60 angeordnet. Der Innendurchmesser des Rohrs 60 ist geringfügig größer als der Bohrkranzdurchmesser d10. Dabei ragt das Fußteil 48 des linksseitigen Klappflügels 32 unter den rechtsseitigen Klappflügel 34 und umgekehrt, wobei der Übersichtlichkeit wegen beispielhaft nur das eine Fußteil 48 mit einem Bezugszeichen beziffert ist.The FIGS. 6 and 7 show a simplified drill bit 10 with two folding wings 32, 34 in the first position in one lateral sectional view through the drill bit 10 (FIG. FIG. 6 ) and in plan view of the drill bit 10 ( FIG. 7 ). The drill bit 10 is arranged in the folded state (first position) within the tube 60. The inner diameter of the tube 60 is slightly larger than the Bohrkranzdurchmesser d10. In this case, the foot part 48 of the left-side folding wing 32 protrudes below the right-side folding wing 34 and vice versa, for clarity, for example, only the one foot 48 is numbered by a reference numeral.

Auf der linken Seite der Figur ist in dem abgeschrägten Rand 38 eine Bohrung zu erkennen, die dazu gedacht ist, ein Schneidelement in Form eines Hartmetallstifts 50 aufzunehmen. Auf der Stirnfläche 40 sind der Einfachheit wegen keine der vorhandenen Schneidelemente dargestellt. In der ersten Position bildet die radial innere Kante des abgeschrägten Rands 38 die am weitesten vorragende Kante des Bohrkopfs 30. Ist der abgeschrägte Rand 38 mit Schneidelementen 50 versehen, ragen diese am weitesten in die Arbeitsrichtung (in der Figur 6 nach oben).On the left side of the figure, a bore can be seen in the bevelled edge 38 which is intended to receive a cutting element in the form of a hard metal pin 50. For reasons of simplicity, none of the existing cutting elements are shown on the end face 40. In the first position, the radially inner edge of the chamfered edge 38 forms the most projecting edge of the drill head 30. When the chamfered edge 38 is provided with cutting elements 50, they protrude farthest in the working direction (in FIG FIG. 6 up).

Die Stirnfläche 40 ist in der ersten Position gegen die Bohrkronenträgerlängsachse 70 um einen Winkel α geneigt, wobei die Stirnfläche 40 von außen nach innen abfällt. Insbesondere weist der Winkel α einen Wert zwischen 15° und 9° auf, bevorzugt zwischen 13° und 11°, besonders bevorzugt 12°. Mit einer Neigung der Stirnfläche 40 in diesem Winkelbereich gelingt es, sobald der Bohrkopf mit dem Bohrobjekt in Kontakt gerät durch Wechselwirkung, insbesondere Reibung, mit dem Gestein ein Drehmoment an den Klappflügeln 32, 34 so auszuüben, dass diese sich nach außen von der ersten Position in die zweite Position bewegen und dort verbleiben, solange der Bohrkranz 10 rotiert.The end face 40 is inclined in the first position against the Bohrkronenträgerlängsachse 70 by an angle α, wherein the end face 40 drops from outside to inside. In particular, the angle α has a value between 15 ° and 9 °, preferably between 13 ° and 11 °, particularly preferably 12 °. With an inclination of the end face 40 in this angular range, it is possible, as soon as the drill head comes into contact with the drilling object through interaction, in particular friction, with the rock to exert a torque on the folding wings 32, 34 in such a way that they move outward from the first position Move to the second position and remain there as long as the drill collar 10 rotates.

Ein radial außen angeordneter Bereich 36 an der Unterseite der Klappflügel 32, 34 weist ebenfalls eine Neigung gegenüber der Bohrkronenträgerlängsachse 70 auf, die ein Zurückbewegen der Klappflügel 32, 34 von der zweiten Position in die erste Position erleichtert. Zusammen mit dem Bereich 37 bildet der Bereich 36 eine Auflagefläche des Klappflügels 32, 34 im Bohrkronenträger, um im Betrieb eine effektive Kraft- bzw. Schlagübertragung auf die Bohrkrone zu ermöglichen.A radially outwardly disposed portion 36 on the underside of the flaps 32, 34 also has an incline relative to the drill bit carrier longitudinal axis 70, which facilitates retraction of the flaps 32, 34 from the second position to the first position. Together with the region 37, the region 36 forms a contact surface of the folding wing 32, 34 in the drill bit carrier in order to allow an effective force or impact transfer to the drill bit during operation.

Die Figuren 8 und 9 zeigen die vereinfachte Bohrkrone 10 mit zwei Klappflügeln 32, 34 in der zweiten Position in einer seitlichen Schnittansicht durch die Bohrkrone 10 (Figur 8) und in Draufsicht auf die Bohrkrone 10 (Figur 9).The FIGS. 8 and 9 show the simplified drill bit 10 with two folding wings 32, 34 in the second position in a lateral sectional view through the drill bit 10 (FIG. FIG. 8 ) and in plan view of the drill bit 10 ( FIG. 9 ).

Die Stirnflächen 40 der Klappflügel 32, 34 sind in der zweiten Position nunmehr senkrecht zur Bohrkronenträgerlängsachse 70 positioniert, so dass eine große Arbeitsfläche ausgebildet ist. Die Schneidelemente 50 an dem abgeschrägten Rand 38 bilden einen äußeren Bohrradius des Bohrkopfes 30. Dabei können die Klappflügel 32, 34 mit ihren Stirnflächen 40 zum freien Ende der Bohrkrone 30 eine Wölbung nach innen aufweisen, die für die Richtungsgenauigkeit beim Bohren von Vorteil ist.The end faces 40 of the folding wings 32, 34 are now positioned in the second position perpendicular to the Bohrkronenträgerlängsachse 70, so that a large work surface is formed. The cutting elements 50 on the chamfered edge 38 form an outer Bohrradius of the drill head 30. In this case, the folding wings 32, 34 with their end faces 40 to the free end of the drill bit 30 have a curvature inward, which is for the directional accuracy of drilling advantage.

Die Klappflügel 32, 34 weisen jeweils einen Bereich 36 an den Stirnflächen 40 gegenüberliegenden Unterseiten auf, der in der zweiten Position um einen Winkel β gegen die Bohrkronenträgerlängsachse 70 geneigt ist, wobei der Bereich 36 von außen nach innen abfällt, d.h. in derselben Richtung gegenüber der Bohrkronenträgerlängsachse 70 geneigt ist wie die jeweilige Stirnfläche 40 in der ersten Position. Vorteilhaft weist der Winkel β einen Wert zwischen 20° und 10° auf, bevorzugt zwischen 18° und 12°, besonders bevorzugt 15°. Mit einer solchen Schräge im Bereich 36 können die Klappflügel 32, 34 bei stillstehendem Bohrkranz 10 unproblematisch in das Rohr 60 zurückgezogen werden, indem die Bereiche 36 auf den Stirnkanten des Rohrs 60 gleiten.The folding wings 32, 34 each have a portion 36 on the end faces 40 opposite lower sides, which is inclined in the second position by an angle β against the Bohrkronenträgerlängsachse 70, wherein the portion 36 falls from outside to inside, ie in the same direction relative to the Bohrkronenträgerlängsachse 70 is inclined as the respective end face 40 in the first position. Advantageously, the angle β has a value between 20 ° and 10 °, preferably between 18 ° and 12 °, particularly preferably 15 °. With such a slope in the region 36, the folding wings 32, 34 at a standstill Drill ring 10 are easily withdrawn into the tube 60 by the areas 36 slide on the end edges of the tube 60.

In den Figuren 10 und 11 ist ein Klappflügel 32 in einer ersten, eingeklappten Position (Figur 11) und einer zweiten, ausgeklappten Position (Figur 10) dargestellt, an dem die Funktionsweise der Bohrkrone weiter erläutert ist. Dabei ist der Bohrkronenträger 20 geschnitten dargestellt. Der Klappflügelkopf 35 ist um die vom Mittelpunkt der Drehachse eines Bolzens 12 gebildete Schwenkachse schwenkbar.In the FIGS. 10 and 11 is a folding wing 32 in a first, folded position ( FIG. 11 ) and a second, unfolded position ( FIG. 10 ), on which the operation of the drill bit is further explained. In this case, the Bohrkronenträger 20 is shown cut. The folding wing head 35 is pivotable about the pivot axis formed by the center of the axis of rotation of a bolt 12.

Bezugszeichen 130 bezeichnet in der Ansicht den höchsten Punkt des Klappflügels 32, der an der Kante zwischen der Stirnfläche 40 und dem abgeschrägten Rand 38 liegt. Bezugszeichen 120 bezeichnet einen Punkt an der Kante zwischen dem abgeschrägten Rand 38, während Bezugszeichen 140 einen Punkt an der Kante zwischen den Bereich 36 und der Mantelfläche des Klappflügelkopfs 35 bezeichnet. Die Punkte 120, 130, 140 liegen in derselben gedachten Ebene. Bezugszeichen Y bezeichnet den radialen Abstand des höchsten Punkts 130 vom Mittelpunkt der Drehachse des Bolzens 12 in der ersten, eingeklappten Position. Bezugszeichen Z bezeichnet den radialen Abstand dieses Punkts 130 vom Mittelpunkt der Drehachse des Bolzens 12 in der zweiten, ausgeklappten Position. Bezugszeichen C bezeichnet den Außenumfang des Bohrkronenträgers 20. X bezeichnet den axialen Abstand zwischen der Drehachse des Bolzens 12 und dem axialen Ende des Bohrkronenträgers 20.Reference numeral 130 denotes in the view the highest point of the folding wing 32, which lies at the edge between the end face 40 and the chamfered edge 38. Reference numeral 120 denotes a point on the edge between the chamfered edge 38, while reference numeral 140 denotes a point on the edge between the region 36 and the lateral surface of the folding wing head 35. The points 120, 130, 140 lie in the same imaginary plane. Reference character Y denotes the radial distance of the highest point 130 from the center of the axis of rotation of the bolt 12 in the first, folded-in position. Reference numeral Z denotes the radial distance of this point 130 from the center of the axis of rotation of the bolt 12 in the second, unfolded position. Reference character C denotes the outer circumference of the drill bit carrier 20. X denotes the axial distance between the rotational axis of the pin 12 and the axial end of the drill bit carrier 20.

Solange der Wert Y, also der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Drehachse des Bolzen 12 zum höchsten Punkt 130 positiv ist, klappt der Klappflügel 32 sicher in die zweite Position, d.h. in die Bohrposition, bei der die Punkte 120 bis 140 außerhalb des Bohrkronenträgers 20 (und damit der Linie C in der Figur 10) liegen. Dies gilt unabhängig von der Kopfform des Klappflügelkopfs 35.As long as the value Y, ie the distance between the center of the axis of rotation of the pin 12 to the highest point 130 is positive, the folding wing 32 securely moves into the second position, ie in the drilling position, in which the points 120 to 140 outside of the Bohrkronenträgers 20 (FIGS. and thus the line C in the FIG. 10 ) lie. This applies regardless of the head shape of the folding wing head 35th

Je größer der Wert Y ist, umso sicherer klappt sich der Klappflügel 32 in die Bohrposition aus.The larger the value Y, the safer the folding wing 32 works out in the drilling position.

Je größer das Maß X ist, desto kleiner ist der Winkel a, wenn der Klappflügel 32 innerhalb des Außenumfangs des Bohrkronenträgers 20 eingeklappt ist, d.h. wenn die Punkte 120 bis 140 innerhalb Linie C liegen).The larger the dimension X, the smaller the angle a when the flapper 32 is collapsed within the outer periphery of the bit carrier 20, i. when points 120 to 140 are within line C).

In einer nicht dargestellten Ausführung mit zwei Klappflügeln 32, 34 entsprechend den Figuren 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9 können auch beide Klappflügel 32, 34 über einen gemeinsamen Bolzen quer zur Bohrkronenträgerlängsachse 70 des Bohrkronenträgers 20 fixiert sein, wobei die Drehachse des Bolzens die Bohrkronenträgerlängsachse 70 schneidet. Allerdings verringert sich dadurch die Auflagefläche der Klappflügel 32, 34 im Bereich 36 und 37.In an embodiment not shown with two folding wings 32, 34 corresponding to the FIGS. 1 . 2 . 3 . 6 . 7 . 8, 9 can also be both folding wings 32, 34 fixed via a common bolt transverse to Bohrkronenträgerlängsachse 70 of the Bohrkronenträgers 20, wherein the axis of rotation of the bolt, the Bohrkronenträgerlängsachse 70 intersects. However, this reduces the contact surface of the folding wings 32, 34 in the region 36 and 37th

Die Bolzenlage ist vorzugsweise immer so gestaltet, dass der Klappflügel 32, 34 sicher ausklappt und eine möglichst große Auflagefläche am Bohrkronenträger 20 zur Schlagübertragung bildet.The bolt position is preferably always designed so that the folding wings 32, 34 safely unfolds and forms the largest possible contact surface on the drill bit carrier 20 for impact transmission.

Bezugszeichenreference numeral

100100
Bohrvorrichtungdrilling
1010
Bohrkrone/BohrkranzDrill bit / drill collar
1212
Bolzenbolt
1313
Linieline
1414
Bolzenbolt
2020
Bohrkronenträgerdrill bit
2222
Bohrungdrilling
2424
Bohrungdrilling
3030
Bohrkopfwellhead
3232
Klappflügelfolding wings
3434
Klappflügelfolding wings
3535
KlappflügelkopfFolding wings head
3636
Bereich AuflageflächeArea bearing surface
3737
Bereich AuflageflächeArea bearing surface
3838
abgeschrägter Randbevelled edge
4040
Stirnflächeface
4242
Nasenose
4444
Aussparung/AusnehmungRecess / recess
4646
Bohrungdrilling
4848
Fußteilfootboard
5050
Schneidelemente/HartmetallstiftCutters / hard metal pin
6060
Rohrpipe
7070
BohrkronenträgerlängsachseBohrkronenträgerlängsachse
8080
Kupplungsstückcoupling
9090
BohrmehlablaufBohrmehlablauf
120120
erster Punktfirst point
130130
zweiter Punktsecond point
140140
dritter Punktthird point
d10d10
Bohrkronen-/BohrkranzdurchmesserDrill bit / Bohrkranzdurchmesser

Claims (10)

  1. Rotary percussion drill bit which, after running through an outer casing, upon ground contact, opens, automatically folds out and drills to a larger dimension than the diameter of the outer casing, wherein
    - the movable parts of the rotary percussion drill bit are rotatably mounted transversely with respect to the bit shaft,
    - form a drilling head,
    - the rotary percussion drill bit has the energy required for drilling supplied by hydraulic hammers or down-the-hole hammers,
    - to change rods or after work is completed, the rotary percussion drill bit can be simply retracted into the outer tube without rotation against the working direction of rotation,
    - the movable parts comprise at least two swing wings (32, 34),
    - characterized in that each of the swing wings (32, 34) comprises a swing wing head (35) formed in the manner of a circular segment, wherein each swing wing (32, 34)
    - has an end face (40) with a radially outwardly arranged bevelled edge (38), and a nose (42) which extends radially inwards from the bevelled edge (38), wherein a recess (44) is formed next to the nose (42) and can receive the nose (42) of the opposite swing wing (32, 34), wherein
    - cutting elements (50) are inserted on the end face (40) and the bevelled edge (38).
  2. Drill bit (10), having a drilling head (30) and a drill bit carrier (20) which bears the drilling head (30), having at least two swing wings (32, 34) which can be moved back and forth between a first position and a second position, wherein each of the swing wings (32, 34) is arranged within a drill bit diameter (d10) in the first position and projects beyond the drill bit diameter (d10) in the second position, and wherein each of the swing wings (32, 34) has an end face (40) at its free end, each of the swing wings (32, 34) is arranged on the drill bit carrier (20) so as to be pivotable transversely with respect to a drill bit carrier longitudinal axis (70) about a pivot axis in the form of a bolt (12, 14) and is structurally designed in such a way that, with the drilling head (30) rotating, an active connection with an object to be drilled generates a torque on the swing wing (32, 34) transversely with respect to the drill bit carrier longitudinal axis (70) and drives the swing wing (32, 34) from the first into the second position,
    characterized in that
    - each of the swing wings (32, 34) is formed in the manner of a circular segment on its swing wing head (35), and
    - has an end face (40) with a radially outwardly arranged bevelled edge (38) and a nose (42) which extends radially inwards from the bevelled edge (38), wherein a recess (44) is formed next to the nose (42) and can receive the nose (42) of the opposite swing wing (32, 34), wherein
    - cutting elements (50) are inserted on the end face (40) and the bevelled edge (38).
  3. Drill bit according to Claim 2, characterized in that the end face (40) is inclined by an angle (α) with respect to the drill bit carrier longitudinal axis (70) in the first position, wherein the end face (40) slopes down from outside to inside.
  4. Drill bit according to Claim 2 or 3, characterized in that, in the first position, the radial distance (Y) of the highest point (130) of each swing wing (32, 34) from the pivot axis has a positive value.
  5. Drill bit according to one of the preceding claims, characterized in that, each of the swing wings (32, 34) has, on its lower side opposite the end face (40), a region (36) which is inclined by an angle (β) with respect to the drill bit carrier longitudinal axis (70) in the second position, wherein the region (36) slopes down from outside to inside.
  6. Drill bit according to Claim 5, characterized in that the angle (β) has a value between 20° and 10°.
  7. Drill bit according to one of the preceding claims, characterized in that the bevelled edge (38) forms an outer drilling diameter in the second position.
  8. Drill bit according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flushing medium feed is provided within the drill bit carrier (20).
  9. Drilling device (100) having a drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the drill bit (10) is guided or can be guided in a tube (60).
  10. Drilling device according to Claim 9, characterized in that the drill bit carrier is coupled or can be coupled to an output shaft (80) in a rotationally fixed manner.
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