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DE3021733A1 - Rotary ball roller rock-drill chisel - has readily replaceable rollers on shanks engaging cup with central cut-out - Google Patents

Rotary ball roller rock-drill chisel - has readily replaceable rollers on shanks engaging cup with central cut-out

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Publication number
DE3021733A1
DE3021733A1 DE19803021733 DE3021733A DE3021733A1 DE 3021733 A1 DE3021733 A1 DE 3021733A1 DE 19803021733 DE19803021733 DE 19803021733 DE 3021733 A DE3021733 A DE 3021733A DE 3021733 A1 DE3021733 A1 DE 3021733A1
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DE
Germany
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pot component
component
chisel
pot
rollers
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DE19803021733
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German (de)
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DE3021733C2 (en
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Robert D. Bedford Pa. Goodfellow
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Kennametal Inc
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Kennametal Inc
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Publication date
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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
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/20—Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles

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Abstract

Deep boreholes, and holes for explosive charges, are made by a drilling chisel of the rotary ball roller type, for drilling into ground and rock. A cup component (14) has one end shaped for connecting with a drill strand, while the other end has a central cutout area bounded by peripheral walling and downward-facing fitting surfaces. It is engaged by shank pieces, with chisel rollers (18) mounted on them. The pieces comprise two or more individual shanks (16) with upward-facing fitting surfaces, upward-aligned fixture area, and units for non-rotatable positioning in the cup component. They are detachably held in this component with a fixture section engaging the central cutout area. The shanks may be fixed by tongues and grooves acting together.

Description

Rotary-Kegelrollenmeißel Rotary roller taper chisel

Die Erfindung betrifft Bohrmeißel für Erd- bzw. Gesteinsbohrungen und insbesondere Rotary-Kegelrollenmeißel zum Herstellen von Tiefbohrlöchern und Sprengbohrlöchern.The invention relates to drill bits for earth or rock drilling and in particular rotary roller taper bits for making deep boreholes and Blast holes.

Rotary-Kegelrollenmeißel sind so aufgebaut, daß sie an einem Ende mehrere Meißelrollen tragen, die zum Lösen von Erd- und harten Gesteinsformationen drehend miteinander zusammenwirken. Die einzelnen Meißelrollen sind auf mehreren Schenkelbauteilen angebracht, die von dem Körper des Bohrmeißels abstehen und an diesem dauernd angebracht sind.Rotary roller taper bits are designed to be at one end Carry several chisel rollers, which are used to loosen earth and hard rock formations cooperate rotating with each other. The individual chisel rollers are on several Attached leg members that protrude from the body of the drill bit and on are permanently attached to this.

Bei der Herstellung von Bohrmeißeln werden die Meißelrollen auf die Schenkel des Bohrmeißels aufgesetzt, wobei gewöhnlich industrielle Verfahren und Werkzeuge verwendet werden. Die die Meißelrollen tragenden Schenkel werden dann in der Herstellungsfabrik mit Hilfe einer besonderen Ausrichtungsbefestigung zusammengesetzt, dauerhaft miteinander verschweißt und dann mit einem Gewinde versehen.In the manufacture of drill bits, the bit rollers are used on the Leg of the drill bit attached, usually using industrial processes and Tools are used. The legs carrying the chisel rollers are then Assembled in the manufacturing factory with the help of a special alignment fixture, permanently together welded and then provided with a thread.

Die auf einem Bohrfeld verwendeten Bohrmeißel sind extremen Bedingungen hinsichtlich Schmutz, Staub, Stößen und Vibrationen ausgesetzt, so daß ein ungleichmäßiger Verschleiß oder ein Bruch an den verschiedenen Meißelrollen auftreten kann. In vielen Fällen bricht oder verschleißt eine Meißelrolle des Bohrmeißels innerhalb eines kurzen Zeitraums, während die anderen Meißelrollen arbeitsfähig bleiben.The drill bits used on a drilling field are extreme conditions exposed to dirt, dust, shock and vibration, so that an uneven Wear or breakage on the various chisel rollers can occur. In many Cases breaks or wears a chisel roller of the drill bit within one short period while the other chisel rollers remain operational.

Da alle Meißelrollen beim Bohren zusammenwirken müssen, wird der gesamte Bohrer unwirksam, wenn einer seiner Meißelrollen bricht oder über ein gewisses Maß hinaus verschleißt.Since all the chisel rollers must work together when drilling, the entire Drill ineffective if one of its chisel rollers breaks or goes beyond a certain extent also wears out.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Rotary-Kegelollenmeißel unter Verwendung eines Topfbauteils, der ein Ende zur Befestigung an einem Bohrstrang aufweist. In dem anderen Ende des Topfbauteils ist ein zentraler Aussparungsteil ausgebildet, der durch eine Umfangswand und eine abwärts weisende Anlagefläche begrenzt ist.The present invention provides a rotary tapered roller bit below Use of a pot component that has one end for attachment to a drill string having. In the other end of the pot component there is a central recess part formed, which is limited by a peripheral wall and a downward-facing contact surface is.

Schenkel mit daran angebrachten Meißelrollen weisen einen oberen Teil auf, der eine aufwärts gerichtet Anlage fläche und einen aufwärts gerichteten Befestigungsbereich umfaßt.Legs with attached chisel rollers have an upper part on, the surface an upward contact and an upward attachment area includes.

Zwischen dem Schenkel und dem Topfbauteil sind zusammenwirkende Zungen und Nuten bzw. Ausnehmungen ausgebildet, die die Schenkel undrehbar an dem Topfbauteil festhalten.There are cooperating tongues between the leg and the pot component and grooves or recesses are formed which prevent the legs from rotating on the pot component hold tight.

Eine Einrichtung zum lösbaren Festklemmen der Schenkelbauteile an dem Topfbauteil ist in Form eines konischen Einsteckgliedes vorgesehen, das an der Mittellinie des Topfbauteils entlang innerhalb des zentralen Aussparungsbereiches hin- und herbewegbar ist. Der konische Einsteckteil hält die Schenkelbauteile an dem Topfbauteil fest, wobei der Befestigungsbereich in dem zentralen Aussparungsbereich liegt und die Anlageflächen miteinander in Berührung stehen.A device for releasably clamping the leg components the pot component is provided in the form of a conical plug-in member which is attached to the Center line of the pot component along within the central recess area is reciprocable. The tapered insert holds the leg members in place the pot component firmly, wherein the fastening area in the central recess area and the contact surfaces are in contact with one another stand.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rotary-Kegelrollenmeißels, der am Einsatzort -teilweise auseinandergebaut werden kann, um Meißelrollen oder eine vollständige Schenkel- und Meißelrolleneinheit zu ersetzen, wenn diese verschlissen oder gebrochen ist.An object of the present invention is to provide a rotary roller taper bit, which can be partially disassembled on site to make chisel rollers or Replace a full leg and chisel roller assembly when worn or broken.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung der erforderlichen Lagerhaltung Von Ersatzmeißelrollen, die für den Bohreinsatz bereitgehalten werden müssen.Another object of the present invention is to reduce the necessary inventory of replacement chisel rollers for drilling must be kept ready.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rotary-Kegelrollenmeißels mit einzelnen, lösbaren Schenkeln, die am Einsatzort ausgewechselt werden können.Another object of the present invention is to provide one Rotary tapered roller chisel with individual, detachable legs that are exchanged on site can be.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kegelrollenmeißels, Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 1 dargestellten Kegelrollenmeißels, Fig. 3 eine Seitenansicht des im Zusammenhang mit der Erfindung verwendeten Topfbauteils, Fig. 4 eine Unteransicht des Topfbauteils gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schenkelaufbaus, Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 der Fig. 2.Further details and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the drawing. 1 shows a partially broken away side view of an inventive device Conical roller bit, FIG. 2 shows an enlarged partial section of the one shown in FIG Roller taper bit, Fig. 3 is a side view of the in connection with the invention the pot component used, FIG. 4 shows a bottom view of the pot component according to FIG. 3, FIG. 5 shows a view of a leg structure according to the invention, FIG. 6 shows a section according to the line 6-6 of FIG. 2.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein Rotary-Kegelrollenmeißel dargestellt, der ein mit Gewinde versehenes Ende 12 zur Anbringung an dem unteren Ende eines Bohrstranges aufweist.In Fig. 1 of the drawing, a rotary tapered roller bit is shown, which has a threaded end 12 for attachment to the lower end of a Has drill string.

Der Kegelrollenmeißel weist einen Topfbauteil 14, Schenkelbauteile 16 und jeweils in einem Schenkelbauteil 16 angebrachte Meißelrollen 18 auf.The roller taper chisel has a cup component 14, leg components 16 and chisel rollers 18 each mounted in a leg component 16.

Die Schenkelbauteile 16 haben einen oberen Teil 19 zur Anbringung an dem Topfbauteil 14, während ein Steckbauteil 20 an einem Bolzen 22 so befestigt ist, daß er in Abhängigkeit von der Drehung des Bolzens 22 in Richtung der Mittellinie des Topfbauteils 14 hin- und herverschiebbar ist.The leg members 16 have an upper portion 19 for attachment on the pot component 14, while a plug-in component 20 is attached to a bolt 22 in this way is that it depends on the rotation of the bolt 22 in the direction of the center line of the pot component 14 can be pushed back and forth.

Auf den Meißelrollen 18 sind selbstverständlich Zähne 21 angebracht, wobei die verschiedenen Meißelrollen 18, die an den verschiedenen unabhängigen Schenkeln 16 sitzen, zusammenwirken, um Erd- und Gesteinsformationen zu lösen.Of course, teeth 21 are attached to the chisel rollers 18, the various chisel rollers 18 attached to the various independent legs 16 sitting, working together to solve earth and rock formations.

In der Fig. 2 ist der Topfbauteil 14 genauer dargestellt, der das Gewindeende 12 zur Verbindung mit dem unteren Ende eines Bohrstranges aufweist. An dem oberen Ende 12 hat der Topfbauteil einen rohrförmigen Durchgang 24 zur Durchführung eines Spüliediums aus dem Bohrstrang durch den Rotarymeißel zur Bohrlochsohle hin. Kanäle 25 leiten das Spülmedium Kanälen 26 zu, die in den Schenkeln ausgebildet sind. Die Schenkelbauteile 16 tragen jeweils an einem Ende eine Meißelrolle 18, während ihr oberer Abschnitt 19 mit dem Topfbauteil 14 verbunden ist. Kanäle 21 leiten das Spülmedium zu den Düsen 23, um das Bohrklein von der Bohrlochsohle außerhalb des Bohrstranges in dem Bohrloch aufwärts zu spülen.In Fig. 2, the pot component 14 is shown in more detail, which Has threaded end 12 for connection to the lower end of a drill string. At the upper end 12, the pot component has a tubular passage 24 for implementation a mud from the drill string through the rotary bit to the bottom of the borehole. Channels 25 convey the flushing medium to channels 26 which are formed in the legs are. The leg components 16 each carry a chisel roller 18 at one end, while its upper section 19 is connected to the pot component 14. Channels 21 direct the flushing medium to the nozzles 23 to remove the cuttings from the borehole bottom outside flushing the drill string up the borehole.

Die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Topfbauteils 14.3 shows a side view of the pot component 14.

Der Topfbauteil 14 ist wiederum mit dem oberen Ende 12 und dem unteren Ende 30 dargestellt. In dem unteren Ende 30 des Topfbauteils 14 sind Schlitze 32 eingeformt.The pot component 14 is in turn with the upper end 12 and the lower Shown at the end of 30. There are slots 32 in the lower end 30 of the pot component 14 molded.

Die Fig. 4 zeigt eine Unteransicht des Topfbauteils 14, wobei die Schlitze 32 durch eine abwärts gerichtete, im wesentlichen horizontale Anlagefläche 34 begrenzt sind, während Luftkanäle 26 ebenfalls durch die abwärts gerichteten, im wesentlichen horizonatlen Anlageflächen 34 hindurchgehen. Im mittleren Teil des Topfbauteils 14 befindet sich ein ausgenommener Zentralbereich 27, der seitlich durch eine Umfangswand 28 sowie die abwärts gerichteten, im wesentlichen horizontalen Anlageflächen 34 und eine bodenseitige Wand 29 begrenzt ist.Fig. 4 shows a bottom view of the pot component 14, wherein the Slots 32 through a downwardly directed, substantially horizontal bearing surface 34 are limited, while air ducts 26 are also limited by the downward, substantially horizontal contact surfaces 34 go through. In the middle part of the Pot component 14 is a recessed central area 27, the side by a peripheral wall 28 as well as the downwardly directed, substantially horizontal Contact surfaces 34 and a bottom wall 29 is limited.

In der Fig. 5 ist eine Schenkelanordnung mit einer Meißelrolle 18 und einem Schenkelbauteil 16 dargestellt. Mit einem einzigen Topfbauteil können mehrere Schenkelbauteile 16 zur Bildung eines Rotary-Kegelrollenmeißels vereinigt sein.5 shows a leg arrangement with a chisel roller 18 and a leg component 16 is shown. With a single pot component you can several leg components 16 combined to form a rotary tapered roller bit be.

An der oberen Seite des Schenkelbauteils 16 ist ein Oberteil 19 dargestellt, der einen aufwärts gerichteten Befestigungsbereich 36 und eine aufwärts gerichtete, im wesentlichen horizonatle Anlagefläche 38 aufweist. Die Fig. 2 zeigt den oberen Teil 19 mit einem aufwärts verlaufenden Befestigungsbereich 36, der in dem ausgenommenen Zentralbereich 27 des Topfbauteils 14 angeordnet ist. Der Schenkel 16 ist dadurch undrehbar in dem Topfbauteil 14 gehalten, da zwischen dem Topfbauteil und dem Schenkelbauteil, wie bei 40 dargestellt, eine Zunge und eine Nut zusammenwirkend ineinandergreifen.On the upper side of the leg component 16, an upper part 19 is shown, the one upwardly directed fastening area 36 and one upwardly directed, has substantially horizontal contact surface 38. Fig. 2 shows the upper one Part 19 with an upwardly extending fastening area 36, which is in the recessed Central region 27 of the pot component 14 is arranged. The leg 16 is thereby held non-rotatably in the pot component 14, since between the pot component and the leg component, as shown at 40, a tongue and groove cooperatively interlock.

Die im wesentlichen horizontalen Anlageflächen 38 und 34 sind in Kontakt miteinander dargestellt, während sich das konisch zulaufende Einsteckglied 20 in einer festgeklemmten Lage befindet. Mit angezogenem und in der Klemmlage befindlichen Steckglied 20 ist der Schenkelbauteil in dem Topfbauteil fest, jedoch lösbar gehalten.The essentially horizontal contact surfaces 38 and 34 are in contact shown with one another, while the tapered male member 20 in is in a stuck position. With tightened and in the clamped position Plug-in member 20, the leg component is held firmly, but releasably, in the pot component.

Um einen einzelnen Schenkelbauteil zu entfernen, ist es nur notwendig, den Bolzen 22 so zu drehen, daß der konische Einsteckteil 20 soweit abwärts bewegt wird, bis der obere Teil 19 des Schenkels 16 von dem Topfbauteil 14 abgezogen werden kann.To remove a single leg component, it is only necessary to to rotate the bolt 22 so that the conical plug-in part 20 moves so far downwards will until the top Part 19 of the leg 16 of the pot component 14 can be deducted.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.As already mentioned, the embodiment shown is only one for example, implementation of the invention, in the context of which there are still various changes possible are.

Claims (4)

Anspriiche: 1. Rotary-Kegelrollenmeißel, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Topfbauteil, der an seinem einen Ende zur Verbindung mit einem Bohrstrang ausgebildet ist und an seinem anderen Ende einen zentralen Aussparungsbereich aufweist, der durch eine Umfangswand und abwärts gerichtete Anlageflächen begrenzt ist, wobei in den Topfbauteil Schenkelbauteile mit ihrem oberen Abschnitt eingreifen, an denen Meißelrollen gelagert sind und die wenigstens zwei Einzelschenkel mit aufwärts gerichteten Anlageflächen, einen aufwärts verlaufenden Befestigungsbereich sowie Elemente zur undrehbaren Festlegung in dem Topfbauteil umfassen, wobei sie mit in den zentralen Aussparungsbereich eingreifendem Befestigungsabschnitt lösbar in dem Topfbauteil gehalten sind. Claims: 1. Rotary tapered roller bits, not shown e t by a pot component, which at one end for connection to a drill string is formed and has a central recess area at its other end, which is limited by a peripheral wall and downwardly directed contact surfaces, wherein engage in the pot component leg components with their upper portion on which Chisel rollers are mounted and the at least two individual legs with upwardly directed Contact surfaces, an upwardly extending fastening area and elements for comprise unrotatable fixing in the pot component, with them in the central Recess area engaging fastening section releasably in the pot component are held. 2. Rotary-Kegelrollenmeißel nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schenkel in dem Topfbauteil durch zusammenwirkende Zungen- und Nutelemente beider Bauteile undrehbar aneinander festgelegt sind.2. Rotary tapered roller bit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n show that the legs in the pot component by interacting tongue and groove elements of both components are fixed to one another in a non-rotatable manner. 3. Rotary-Kegelrollenmeißel nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur lösbaren Festklemmung 1on h r , n n no der Schenkel in dem Topfbauteil ein konisches Einsteckglied mit einer Umfangsfläche vorgesehen ist, das in Richtung der Längsmittellinie der zentralen Aussparung des Topfbauteils hin- und herbeweglich ist, wobei es in seiner ersten Lage den Befestigungsbereich gegen die Umfangswand festklemmt, während es in einer zweiten Lage den Befestigungsbereich vom Topfbauteil freigibt.3. Rotary tapered roller bit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that for releasable clamping 1on h r, n n no the Leg in the pot component a conical insert member with a peripheral surface is provided in the direction of the longitudinal center line of the central recess of the Pot component is movable back and forth, wherein it is the fastening area in its first position clamped against the peripheral wall, while it is in a second position the fastening area releases from the pot component. 4. Rotary-Kegelrollenmeißel nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur lösbaren Festklemmung der Schenkel an dem Topfbauteil ein konischer Einsteckteil mit einer Außenumfangsfläche vorgesehen ist, der durch ein Element in Richtung der Längsmittellinie der zentralen Aussparung des Topfbauteils hin- und herbeweglich ist, wobei er bei seiner Bewegung in eine erste Lage den Befestigungsabschnitt zenit dessen Anlagefläche in Anlage an der Anlagefläche des Topfbauteils gegen die Umfangswand festlegt, während er bei seiner Bewegung in eine zweite Lage den Befestigungsbereich gegenüber dem Topfbauteil freigibt.4. Rotary tapered roller bit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that for releasable clamping of the legs to the pot component a conical plug-in part is provided with an outer peripheral surface extending through an element in the direction of the longitudinal center line of the central recess of the pot component is reciprocable, wherein it is the fastening portion when moving into a first position zenit whose contact surface in contact with the contact surface of the pot component against the Defines the circumferential wall while he moves the fastening area in a second position releases compared to the pot component.
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