DE1115662B

DE1115662B - Extension roller chisel

Info

Publication number: DE1115662B
Application number: DEB52777A
Authority: DE
Inventors: Werner Jonschel; Dipl-Berging Kurt Troesken
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1959-04-09
Filing date: 1959-04-09
Publication date: 1961-10-19
Also published as: BE589333A; US3170524A; GB939653A

Description

Erweiterungsrollenmeißel Die Erfindung bezieht sich auf Erweiterungsrollenmeißel mit einer Mehrzahl von an einem Grundkörper in sternförmiger Verteilung angeordneten frei drehbaren Schneidrollen, wie sie beim sogenannten ziehenden Bohren zur Erweiterung von Vorbohrlöchern, durch welche dann das Bohrgestänge geführt ist, verwendet werden.Roller Extension Bits The invention relates to roller extension bits with a plurality of arranged on a base body in a star-shaped distribution freely rotatable cutting rollers, as used in so-called pulling drilling for expansion of pilot holes, through which the drill pipe is then passed, can be used.

Bei den bekannten Ausführungsformen von solchen Werkzeugen sind die Schneidrollen, die bei der Drehung des Bohrgestänges den ringfönnigen Absatz zwischen dem Umfang des erweiterten Vorbohrlochs und dem Vorbohrloch bestreichen, mit einer Vielzahl von in axialer Richtung über ihren Umfang verteilten Schneidrippen ausgerüstet. Diese Schneidrippen drükken sich unter der auf das Bohrgestänge ausgeübten Zugwirkung in das anstehende Gestein ein und sprengen hierbei die Vorgabe jeweils in der Umfangsrichtung des Bohrlochs ab. Bei der sich derart ergebenden linienweisen Berührung der Schneidrippen und der Bohrlochsohle werden die sehr eng aufeinanderfolgenden Schneidrippen mechanisch sehr stark beansprucht und verschleißen sehr schnell, selbst wenn sie unter Inkaufnahme entsprechender Kosten aus besonders verschleißfestem Werkstoff hergestellt sind.In the known embodiments of such tools are Cutting rollers which, when the drill pipe rotates, the annular shoulder between brush the circumference of the enlarged pilot hole and the pilot hole with a Equipped with a large number of cutting ribs distributed in the axial direction over its circumference. These cutting ribs are pressed under the pulling action exerted on the drill pipe into the surrounding rock and break the specification in the circumferential direction of the borehole. With the resulting line-wise contact of the cutting ribs and the bottom of the borehole, the very closely spaced cutting ribs become mechanical very heavily used and wear out very quickly, even if they are accepted are made of particularly wear-resistant material at a corresponding cost.

Ferner sind die Zugkräfte, die auf mit solchen Schneidrollen ausgerüstete Werkzeuge durch das Bohrgestänge ausgeübt werden können, begrenzt. Beim überschreiten einer gewissen, im Einzelfalle von der Festigkeit des Gesteins abhängenden Zugkraft neigen die Schneidrollen dazu, vorübergehend zu blockieren, um sich dann schlagartig um einen größeren Umfangsweg weiterzudrehen, wobei sich entsprechend stoßweise Beanspruchungen des Bohrgestänges ergeben.Furthermore, the tensile forces on those equipped with such cutting rollers Tools can be exercised through the drill pipe, limited. When passing a certain tensile force, which in individual cases depends on the strength of the rock the cutters tend to block temporarily, and then suddenly in order to continue turning a larger circumferential path, with corresponding intermittent loads of the drill string.

Durch die Erfindung wird ein Erweiterungsrollenmeißel geschaffen, der diese Nachteile vermeidet. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß unter Anordnung der Schneidrippen der Schneidrollen in deren Umfangsrichtung in axialen Abständen voneinander die Umlaufachsen der Schneidrollen nach dem Vorbohrloch hin geneigt sind und die Schneidrippen von keilförmigem Profil über ihren Umfang verteilte Unterbrechungen aufweisen. Zufolge dieser Ausbildung ergeben sich unter der Einwirkung des durch das Bohrgestänge ausgeübten Zuges nach der Bohrlochachse absprengend auf das Gestein wirkende Komponenten unter jeweils vorheriger Freilegung der Vorgabe des von jedem Umfangsabschnitt abzusprengenden Gesteinsteiles.The invention creates an expansion roller bit, which avoids these disadvantages. This is achieved according to the invention in that with the arrangement of the cutting ribs of the cutting rollers in their circumferential direction in axial distances from each other, the axes of rotation of the cutting rollers after the pilot hole are inclined towards and the cutting ribs of wedge-shaped profile over their circumference have distributed interruptions. As a result of this training result under the effect of the pull exerted by the drill string towards the borehole axis Components that blast off the rock, each exposed beforehand the specification of the rock part to be blasted off from each circumferential section.

Die in Richtung nach dem Vorbohrloch hin wirkende Druckkomponente wird gemäß der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung durch verkippt keilförmige Profilierung der Schneidrippen derart, daß die Neigung der Keilfläche auf der nach dem Vorbohrloch hin gerichteten Seite größer als auf der abgewandten Seite ist, noch gesteigert.The pressure component acting in the direction of the pilot hole is according to the preferred embodiment of the invention by tilted wedge-shaped Profiling of the cutting ribs in such a way that the inclination of the wedge surface on the after the side facing the pilot hole is larger than the side facing away, still increased.

Auf diese Weise erfolgt unter nunmehr voller Ausnutzung der Wirkung des Vorbohrlochs als Einbruch ein Absprengen der Bohrlochsohle nach der freien Seite hin in der Aufeinanderfolge der Schneidrollen von der Umfangsbegrenzung des Vorbohrlochs nach der des erweiterten Bohrlochs.In this way, the effect is now fully exploited of the pre-borehole as a collapse, the bottom of the borehole bursting to the free side in the sequence of the cutting rollers from the circumference of the pilot hole after that of the enlarged borehole.

Die Wirkung der in der vorstehend grundsätzlich beschriebenen Weise ausgebildeten Schneidrollen wird noch dadurch unterstützt, daß die Schneidrippen der aufeinanderfolgenden, gleichmäßig um den Umfang des Bohrgestänges verteilten Rollen, z. B. von drei solchen Rollen, gegeneinander versetzt sind, so daß die jeweils folgende Rolle in dem Bereich zwischen den von den Schneidrippen der vorhergehenden Rolle gebildeten Rillen wirksam wird.The effect of in the manner basically described above trained cutting rollers is supported by the fact that the cutting ribs the successive, evenly distributed around the circumference of the drill string Roles, e.g. B. of three such roles are offset from each other, so that each following role in the area between those of the cutting ribs of the previous one Roll formed grooves becomes effective.

Durch Ausbildung der Schneidrollen gemäß der Erfindung wird ein völlig ruhiger Lauf der Schneidrollen erzielt, wobei die Gefahr eines Blockierens der Rollen ausgeschaltet und es dadurch möglich, mit größeren Zugkräften auf das Bohrgestänge zu gehen und dadurch einen höheren Bohrfortschritt zu erzielen, wobei stoßweise Beansprachungen des Bohrgestänges völlig vermieden werden.By forming the cutting rollers according to the invention, a completely smooth running of the cutting rollers achieved, with the risk of the rollers jamming switched off and thereby possible with greater tensile forces on the drill pipe to go and thereby achieve a higher drilling progress, with intermittent Claims to the drill pipe can be completely avoided.

Die Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfin, dung gehen aus der folgenden Beschreibung eines usführungsbeispiels des neuen Erweiterungsrollenmeißels an Hand der lediglich schematischen Abbildungen hervor. Von diesen zeigt Abb. 1 in Seitenansicht die Gesamtanordnung des in einem Erweiterungsbohrloch eingesetzten Werkzeuges; Abb. 2 ist eine Aufsicht auf die Bohrlochsohle; Abb. 3 zeigt in größerem Maßstabe die Ausbildung der Rollen bzw. der Schneidrippen.The details and other features of the invention can be found in the following description of an exemplary embodiment of the new expansion roller bit using the merely schematic illustrations. Of these, Fig. 1 shows a side view of the overall arrangement of the tool used in an extension well; Fig. 2 is a plan view of the bottom hole; Fig. 3 shows the formation of the rollers or the cutting ribs on a larger scale.

In Abb. 1 ist mit a das Bohrgestänge des neuen Bohrwerkzeugs bezeichnet, das den gemäß dem Ausführungsbeispiel dreiarmig ausgebildeten Grundkörper b trägt, auf dessen Zapfen die Schneidrollen d in der üblichen Weise auswechselbar gelagert sind.In Fig. 1 , the drill rod of the new drilling tool is denoted by a, which carries the base body b , which is embodied with three arms in accordance with the exemplary embodiment and on whose journals the cutting rollers d are exchangeably mounted in the usual manner.

Aus Abb. 2 ist die Wirkung der Gegeneinanderversetzung der durch die abschnittsweise vorgesehenen Umfangsunterbrechungen gezahnten Schneidrippen der in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Schneidrollen ersichtlich.From Fig. 2 the effect of the mutual dislocation is shown by the circumferential interruptions provided in sections, serrated cutting ribs of the in the circumferential direction successive cutting rollers can be seen.

Die den Gegenstand der Erfi#dü'n-'g bildende Einzel-. ausbildung der Rollen geht insbesondere aus Abb. 3 hervor. Aus dieser sind die in der Umfangsrichtung der Rollenkörper in zweckenfsprechenden axialen Ab- ständen voneinander angeordneten Schneidrippen e, gemäß dem Ausführungsbeispiel fünf solcher Schneidrippen, ersichtlich, die, wie in der Abbildung nur schematisch dargestellt ist, durch Umfangsunterbrechungen gezahnt sind. Die wirksamen Kanten dieser Schneidrippen sind, wie bei f gezeigt, derart keilförinig profiliert, daß die Neigung der dem Vorbohrloch zugekehrten Keilfläche f gegenüber der Rollenachse größer ist als auf der abgewandten Seite f"', auf der gemäß dem Ausführungsbeispiel die Keilfläche parallel zur Bohrlochachse verläuft.The individual that forms the object of the result . The formation of the roles can be seen in particular from Fig. 3 . Are out of this in the circumferential direction of the roller body in zweckenfsprechenden axial intervals, from each other disposed cutting ribs e, according to the embodiment five such cutting ribs, seen that, as illustrated only schematically in the figure, are serrated by circumferential interruptions. The effective edges of these cutting ribs are, as shown at f, profiled wedge-shaped in such a way that the inclination of the wedge surface f facing the pilot hole is greater than on the opposite side f ''', on which, according to the embodiment, the wedge surface runs parallel to the bore hole axis .

In Abb. 3 sind durch Pfeile g, g" die sich ergebenden Kraftkomponenten angedeutet, nämlich die in Richtung der Bohrlochachse wirkende sprengende Komponente g' und die in Richtung nach dem Vorbohrloch abdrückende Komponente g".In Fig. 3 the resulting force components are indicated by arrows g, g ", namely the bursting component g ' acting in the direction of the borehole axis and the component g" pushing off in the direction towards the pilot borehole.

Aus Abb. 3 ist ferner noch ein an dem Grundkörper b befestigter Abstreifer ersichtlich, der die Schneidrippen, die in entsprechende Einspränge des Abstreifkörpers einspringen, bei jedem Umlauf reinigt. Diese Möglichkeit stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar und ist bei Rollenmeißeln mit in axialer Richtung verlaufenden Schneidrippen nicht denkbar.From Fig. 3 a stripper attached to the base body b can also be seen, which cleans the cutting ribs, which spring into corresponding recesses of the scraper body, with each revolution. This possibility represents a particular advantage of the invention and is not conceivable in the case of roller bits with cutting ribs running in the axial direction.

Neben den oben bereits erläuterten wirkungsmäßigen Vorteilen besitzt der Rollenmeißel gemäß der Eriindung noch den weiteren der einfacheren und demgemäß billigeren Herstellung, einschließlich des Aufbringens der in Abb. 3 angedeuteten verschleißfesten Auftragsschweißung h.In addition to the functional advantages already explained above, the roller bit according to the invention also has the further one of the simpler and accordingly cheaper production, including the application of the wear-resistant build-up weld h indicated in FIG. 3.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Extension roller bit, the rollers of which are mounted on star-shaped extending pins of the base body, wherein the base body is attached to the rods to be arranged in the pilot hole, characterized in that with an inclination of the pin carrying the cutting rollers towards the pilot hole, the cutting rollers each with one A plurality of axially spaced apart cutting ribs of wedge-shaped profile, which have interruptions distributed over their circumference, are occupied.

2. Extension roller bit according to spoke 1, characterized in that the wedge-shaped profile of the cutting ribs is designed asymmetrically that the inclination of the wedge surface to be located after the pilot hole relative to the roller axis is greater than that of the opposite wedge surface. 3. Extension roller bit according to spoke 1 and 2, characterized in that the cutting ribs of the cutting rollers arranged one after the other in the circumferential direction on the base body are offset from one another in the axial direction of the pins.

Contemplated publications: USA. Patent No. 1,781 413th.