DE60317369T2

DE60317369T2 - BOHRMEIßELANORDNUNG

Info

Publication number: DE60317369T2
Application number: DE60317369T
Authority: DE
Inventors: Mikko Mattila
Original assignee: Robit Rocktools Ltd Oy
Current assignee: Robit PLC
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: KR20050085883A; FI115661B; JP4386844B2; ES2281311T3; KR100925742B1; JP2006511739A; ATE377694T1; EP1585884B1; US7347291B2; RU2005123378A; CA2511725C; HK1088375A1; KR100939098B1; CN1732325A; KR20090098915A; ES2281311T1; FI20022276L; AU2003292282A1; FI20022276A0; US20060081403A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrmeißelanordnung, die für eine Bohrvorrichtung vorgesehen ist, welche mittels Stoßwirkung und Rotation oder nur mittels Rotation arbeitet, und die eine Pilotbohrkrone aufweist, die die Mitte des Bohrlochs bohrt, wobei in Verbindung mit der Pilotbohrkrone eine Ringbohrkrone vorgesehen ist, um den äußeren Kreis zu bohren, und wobei außerdem zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone Flächen vorgesehen sind, um Stöße und/oder die Drehbewegung von der Pilotbohrkrone zur Ringbohrkrone zu übertragen, und wobei die Bohrmeißelanordnung auch eine Anordnung aufweist, um das Schutzrohr beim Bohren in das Bohrloch zu ziehen.
Bereits bekannt ist unter anderem aus der britischen Patentschrift 959955 eine Bohrvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, mit einer mittigen Bohrkrone und einer Ringbohrkrone, wobei offenbart wird, dass die Ringbohrkrone durch eine Bayonettverbindung mit der mittigen Bohrkrone verriegelt werden kann. In der inneren Oberfläche der Ringbohrkrone wurden längliche Nuten angeordnet, und auch quergerichtete Nuten, die an einem bestimmten Punkt enden, wodurch beim Anbringen der Ringbohrkrone an der mittigen Bohrkrone die Klammern der mittigen Bohrkrone zunächst entlang den länglichen Nuten laufen und schließlich unter gegenseitiger Drehung der Bohrkronen bis zu den Enden der quergerichteten Nuten laufen. Die länglichen Nuten dienen gleichzeitig als Durchgang für ein Spülmedium.
Die U.S.-Patentveröffentlichung 5,957,224 offenbart eine Bohranordnung mit einer Ringbohrkrone und einer Pilotbohrkrone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dieser Erfindung. Die Verbindung zwischen der Ringbohrkrone und der Pilotbohrkrone erfolgt mittels einer Nut in der Außenfläche der Pilotbohrkrone und einem Teil, das sich auf der Innenfläche der Ringbohrkrone befindet. Das Teil sperrt die gegenseitige Rotation und die axiale Bewegung der Bohrkronen. Die spanabhebende Bearbeitung der Sperrteile auf der Innenfläche der Ringbohrkrone ist sehr schwierig. Darüber hinaus ist die Flächen zur Übertragung von Stößen sehr klein, da die hinteren Kanten der Sperrteile die einzigen Gegenflächen für Stöße sind. Die axial ausgerichtete Nut ist auch ein Kanal für verwendetes Spülmedium, das Bohrabfall nach hinten befördert. Mit dem Kanal stehen auch sehr wichtige Stoßflächen in Verbindung, die Stöße von der Pilotbohrkrone auf die Ringbohrkrone übertragen. Bohrabfall kann leicht auf die Stoßflächen geraten und bewirkt eine verringerte Stoßwirkung und Schäden an den Oberflächen.
Aus der späteren finnischen Patentschrift FI-96518 ist eine ähnliche Bajonettverriegelung zwischen Bohrkronen bekannt, und auch bei dieser Ausführungsform dient die Nut der länglichen Bajonettverriegelung als Spülkanal.
Der Nachteil dieser Art von Bajonettverriegelung besteht darin, dass Nuten in zwei separaten Richtungen in die Innenfläche der Ringbohrkrone eingearbeitet werden müssen, oder dass alternativ die Innenfläche so bearbeitet werden muss, dass Klammern verbleiben, die zur Mitte der Ringbohrkrone hin ausgerichtet sind. Es ist nicht möglich, die Innenfläche der Ringbohrkrone als gerade, zylindrische Fläche auszubilden. Außerdem sind im Zusammenhang mit der oben dargestellten Lösung während des Bohrens Schwierigkeiten aufgetreten, wenn die mittige Bohrkrone zur Verriegelung wieder in das Bohrloch mit der Ringbohrkrone zurückgebracht wird. In diesen Fällen der erneuten Befestigung ist es praktisch unmöglich, festzustellen, wann bei der Bajonettverriegelung die Bewegung in Längsrichtung stattgefunden hat und wann der richtige Moment gekommen ist, um die mittige Bohrkrone zu drehen, damit die Verriegelung vollständig abgeschlossen werden kann. Dies ist in einem langen Bohrloch schwierig, und häufig wird mit dem Bohren in einer Situation begonnen, in der die Bajonettverriegelung noch nicht ganz vollendet ist.
Um die vorgenannten Nachteile zwischen der Ringbohrkrone und der mittigen Bohrkrone zu beseitigen, wird eine neue Ausführungsform entwickelt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anordnung in der hinteren Kante des Einfassungsbereichs der Ringbohrkrone zusammengefügt wird, so dass die Anordnung sich an einem Durchmesserbereich befindet, der größer ist als der Durchmesser Ds der keine Nuten aufweisenden Innenfläche der Ringbohrkrone, wobei an diesem Einfassungsbereich 5 eine Verriegelungsnase 7 der Pilotbohrkrone 1 angeordnet werden kann, und wobei der Einfassungsbereich eine Gegennutform für die Nase 7 aufweist, die durch die Wandung der Einfassung 5 reicht.
Der Vorteil der Bohrmeißelanordnung gemäß der Erfindung liegt darin, dass die spanabhebende Bearbeitung der Ringbohrkrone oder entsprechend der mittigen Bohrkrone – mit anderen Worten, der Pilotbohrkrone – auf einfache Weise erfolgen kann, da in diesem Fall beispielsweise die Innenfläche der Ringbohrkrone eine Zylinderfläche ohne Nuten oder Klammern ist. In die Außenfläche des Pilotrings müssen Nuten und Formen eingebracht werden, was jedoch bei der Außenfläche eines derartigen Teils einfacher ist. In den Einfassungsbereich der Ringbohrkrone müssen zwar Formen eingebracht werden, aber die spanabhebende Bearbeitung hierfür stellt eine durchaus übliche Zerspanungstechnik dar. Die Pilotbohrkrone kann während des Bohrens aus dem Bohrloch gezogen und wieder installiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird sie sicher an ihren Platz relativ zur Ringbohrkrone gebracht, indem sie einfach in die richtige Richtung gedreht wird. Auch das axiale Einschieben der Pilotbohrkrone zur Ringbohrkrone hin und in diese hinein steuert die Teile in den Zustand der gegenseitigen Verriegelung, wenn Stöße übertragende Gegenflächen schief ausgeführt sind. Durch die Pilotbohrkrone können die Ringbohrkrone und das Schutzrohr aus dem Bohrloch gezogen werden, wobei beispielsweise die Pilotbohrkrone gleichzeitig in Verriegelungsrichtung gedreht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung offenbart. In der Zeichnung zeigen:
1 das spitze Ende der Bohrvorrichtung von der Seite;
2 das spitze Ende der Bohrvorrichtung und eine Schnittansicht des Schutzrohrs und des Bohrschuhs;
3 die Bohrvorrichtung mit losen Ring- und Pilotbohrkronen;
4 eine alternative Art der Verriegelung; und
5 eine diagonale Darstellung der Ringbohrkrone.
1 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Pilotbohrkrone – mit anderen Worten, einer mittigen Bohrkrone 1 – und einer Ringbohrkrone 2 und dem am weitesten entfernten Bohrschuh 9 und dem Schutzrohr 10.
2 zeigt die Konstruktion genauer, wobei in dem Einfassungsbereich 5 zur Innenfläche zylindrische Ringbohrkronenformen spanabhebend eingearbeitet wurden, unter anderem eine Steigungswinkelform 6 und eine Lückenform 3, 4. Die Pilotbohrkrone 1, zum Teil im Inneren der Ringbohrkrone 2, weist hinter dem Einfassungsbereich 5 der Ringbohrkrone 2 eine Änderung des Durchmessers auf, d. h. den Bereich 14, durch den der Außendurchmesser vergrößert wird. An der Vorderkante dieses Bereichs 14 ist eine Gegenform 7 ausgebildet, die den Formen der Einfassung 5 der Ringbohrkrone 2 angepasst ist. Die Schnittdarstellung in 2 zeigt auch eine Abziehlösung für das Schutzrohr 10, dargestellt durch den Bohrschuh 9, das Schutzrohr 10, die mittige Bohrkrone 11, die Schweißung 16 und die Stoßschulter 12 der Pilotbohrkrone 1.
Ein Kanal 13 ist vorgesehen, um Bohrabfall mittels eines Spülmediums von der Vorderseite der Bohrkronen abzuführen. Der Kanal ist eine längliche Nut an der Oberfläche der Pilotbohrkrone 1. An der Innenfläche der Ringbohrkrone 2 befindet sich weder eine Nut noch eine mit der Funktion des Spülkanals 13 verbundene Form.
In 3 ist die Ringbohrkrone 2 getrennt dargestellt, die einen Innendurchmesser Ds besitzt. Die Innenfläche ist eine glatte, rotierend geschnittene, zylindrische Fläche. In dem Einfassungsbereich 5 der Ringbohrkrone 2 befinden sich zwischen den Bohrkronen 1 und 2 drei Einheiten, die die Verriegelung durchführen. Die Einheit umfasst auch den Bereich 6 in Form des Steigungswinkels und – was am besten geeignet ist – den lückenartigen Bereich mit der Gegenfläche 4 zumindest für die Drehkraft und eine Gegenfläche für die Zugkraft, mit der die Ringbohrkrone zurückgezogen werden soll, also aus dem Loch heraus. Der Bereich in Form des Steigungswinkels 6 soll auch Stöße oder Kraft in Bohrrichtung übertragen. Die Pilotbohrkrone 1 überträgt die Drehkraft auf die Ringbohrkrone 2. Bei einer Ausführungsform werden Stöße zur Bohrkrone 1 geleitet, wodurch die Stöße über die Fläche 6 auf die Ringbohrkrone 2 übertragen werden. Die Stoßübertragung kann auf dem ganzen Weg steigungswinkelförmig sein, mit anderen Worten: schräg geneigt. Das Eindrücken der Pilot bohrkrone 1 in die Ringbohrkrone 2 zwingt die Bohrkronen in ihren gegenseitigen Verriegelungszustand. Als Verlängerung der Fläche in Form des Steigungswinkels 6 kann auch ein nicht steigungswinkelförmiger Bereich 15 vorliegen. Während die steigungswinkelförmige Fläche 6 Stöße überträgt, bewirkt die Übertragung des Stoßes auf die Ringbohrkrone 2 eine Drehbewegung exakt in der richtigen Richtung; mit anderen Worten: sie hält die Bohrkronen verriegelt.
Entsprechend hat die Pilotbohrkrone 1 einen steigungswinkelförmigen Bereich 8 und eine Nase 7, die durch einfache Drehung der Pilotbohrkrone in die Lücke 3, 4 passt. In der horizontalen Bohrposition muss bei erneuter Installation der Pilotbohrkrone 1 ein gewisser Druck durch die Bohrstange auf die Pilotbohrkrone ausgeübt werden. In der vertikalen Bohrposition erleichtern es die Pilotbohrkrone 1 und die Bohrstangen durch ihr eigenes Gewicht, die Pilotbohrkrone 1 mit der Ringbohrkrone 2 zu verriegeln. Obwohl sich der Bohrkronenring 2 gleichzeitig ein wenig drehen könnte, wenn die Pilotbohrkrone 1 erneut in dem Loch installiert wird, funktioniert die Installation jedoch unvermeidbar sofort, und das Lösen ebenfalls.
Bei bekannten Ausführungsformen von Bajonettverriegelungen kann das gleichzeitige Drehen der Ringbohrkrone während der Rotation eine Verriegelung verhindern, und entsprechend auch eine erfolgreiche Entriegelung.
Von der Pilotbohrkrone 1 werden alle Stöße auf die Ringbohrkrone 2 zur hinteren Kante der Einfassung der Ringbohrkrone 2 geleitet, wobei die bohrkronenartige hintere Fläche verwendet werden kann.
Die Lückenform 3, 4, 15 kann kreisförmig sein oder aus gebogenen Teilen bestehen, wobei die Nase ebenfalls kreisförmig oder ähnlich ist. Die Lückenform 3, 4, 15 kann winklig sein, einschließlich gerader Bereiche, und entsprechend ist die Nase ebenfalls winklig. 4 zeigt die Ausbildung einer Lücke und eine Lösung für die Nase, wobei das axiale Spiel der Nase 7 relativ klein angelegt werden kann. In diesem Fall ist auch die gesamte hintere Kante der Ringbohrkrone 2 schräg, mit anderen Worten: steigungswinkelförmig. Der Spülkanal 13 ist vollkommen unabhängig von den Verschlusselementen 3, 4, 7 angeordnet, da sich die Ver schlusselemente insgesamt weiter von der Mittellinie der Vorrichtung entfernt befinden als die Spülnut 13.
5 ist eine diagonale Ansicht der Ringbohrkrone 2, wobei die glatte zylindrische Fläche erkennbar ist, die als Innenfläche dient, und die Lückenformen, die in dem Einfassungsbereich 5 ausgebildet sind, haben Flächen 3, 4, 15 und 16 zur Übertragung von Stößen.

Claims

Bohrmeißelanordnung für eine Bohrvorrichtung, die mittels Stoßwirkung und Rotation oder nur mittels Rotation arbeitet, und die eine Pilotbohrkrone (1) aufweist, die die Mitte des Bohrlochs bohrt, und bei der in Verbindung mit der Pilotbohrkrone eine Ringbohrkrone vorgesehen ist, um den äußeren Kreis des Bohrlochs zu bohren, und bei der außerdem zwischen der Pilotbohrkrone (1) und der Ringbohrkrone (2) Flächen vorgesehen sind, um Stöße und/oder die Drehbewegung von der Pilotbohrkrone zur Ringbohrkrone zu übertragen, wobei die Bohrmeißelanordnung auch eine Anordnung aufweist, um das Schutzrohr (10) beim Bohren in das Bohrloch zu ziehen, und wobei sie außerdem eine Anordnung zwischen der Pilotbohrkrone (1) und der Ringbohrkrone (2) aufweist, welche eine gegenseitige Rotation und axiale Bewegung zwischen den Bohrkronen blockiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in der hinteren Kante des Einfassungsbereichs (5) der Ringbohrkrone zusammengefügt wird, so dass die Anordnung sich an einem Durchmesserbereich befindet, der größer ist als der Durchmesser (Ds) der keine Nuten aufweisenden Innenfläche der Ringbohrkrone, wobei an diesem Einfassungsbereich (5) eine Verriegelungsnase (7) der Pilotbohrkrone (1) angeordnet werden kann, und wobei der Einfassungsbereich eine Gegennutform (3, 4, 15) für die Nase (7) aufweist, die durch die Wandung der Einfassung (5) reicht.
Bohrmeißelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Einfassungsbereichs (5) der Ringbohrkrone (2) einen Bereich in Form eines Steigungswinkels (6) und einen Bereich (3, 4) aufweist, der eine Verriegelungsnut für die Verbindung der Pilotbohrkrone (1) mit der Ringbohrkrone (2) bildet.
Bohrmeißelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Kante der Einfassung (5) der Ringbohrkrone (2) zumindest einen Bereich in Form eines Steigungswinkels (6) und möglicherweise einen Bereich oder mehrere Bereiche (15) ohne die Form eines Steigungswinkels aufweist, und dass diese Bereiche als die einzige Fläche vorgesehen sind, die Stöße von der Pilotbohrkrone (1) aufnimmt.
Bohrmeißelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einfassung (5) der Ringbohrkrone (2) mehrere Bereiche in Form eines Steigungswinkels (6) und mehrere Nuten (3), (4) angeordnet sind.