DD287556A5

DD287556A5 - Drehschlagbohrwerkzeug

Info

Publication number: DD287556A5
Application number: DD32880189A
Authority: DD
Inventors: Yakov A Goikhman; Georgy M Krjukov; Melis I Onotsky; Georgy M Sorokin; Alexei V Filatov; Viktor V Tsarapkin; Vadim P Yakimov; Gennady A Smirnov; Ivan I Nikiforov; Alexandr I Burdukovsky; Sergei V Daibov; Alexandr S Kurdjukov
Original assignee: Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institut Transportnogo Stroitelstva (Tsniis),Su
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1991-02-28
Also published as: AU3688089A; JPH04500101A; EP0379584A1; CN1040845A; AU612270B2; FI900349A0; WO1989011580A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehschlagbohrwerkzeug mit einer solchen konstruktiven Ausfuehrung der gesteinzerstoerenden Elemente und mit einer solchen Laenge der axialen Verschiebung der Fassung in bezug auf das Gehaeuse, welche eine Vergroeszerung der Laenge des Verschleiszteils der gesteinzerstoerenden Elemente im Bohrvorgang gewaehrleisten. Die gestellte Aufgabe wird dadurch geloest, dasz jedes gesteinzerstoerende Element im Umfangskranz mit einem Mittel zu seiner Feststellung in der Fassung versehen ist, welche mit einem Mittel zur axialen Verschiebung in bezug auf das Gehaeuse ausgestattet ist. Die Laenge der axialen Verschiebung in bezug auf das Gehaeuse ist mindestens gleich der Laenge des Verschleiszteils des gesteinzerstoerenden Elementes. Das erfindungsgemaesze Werkzeug wird am wirksamsten zum Niederbringen von Spreng-, Erdoelfoerderungs- und geologischen Erkundungsbohrloechern in stark abrasiven Felsgesteinen verwendet. Fig. 1{Drehschlagbohrwerkzeug; Umfangskranz; Feststellung; Fassung; Verschiebung, axial; Laenge; Verschleiszteil; Element, steinzerstoerend}

Description

Dazu ist 68 wünschenswert, daß der Abstand zwischen den an der Seitenfläche des Schaftes des gesteinzerstörenden Elementes vorhandenen benachbarten Ringdurchlässen ausgehend von folgender Beziehung

cos α

gewählt ist, wobei Ri der Halbmesser des Drehschlagbohrwerkzeuges (in m), R₂ der Halbmesser der Fassung (in m) sind und αeinen Neigungswinkel jedes gesteinzerstörenden Elementes im Umfangskranz zur Stirnfläche der Fassung auf der Seite des zuzerstörenden Gesteins bedeutet, der zwischen 45 und 89" liegt.

Der obere Grenzwert des Neigungswinkels α des gesteinzerstörenden Elementes im Umfangskranz (α = 89°) ist durch die Notwendigkeit bedingt, einen Spielraum zwischen der Bohrlochwandung und dem Bohrwerkzeug zu bilden, um eventuelle Verklemmungen des Bohrwerkzeuges im Bohrloch zu vermeiden. Der untere Grenzwert (α = 45°) ist durch konstruktive Überlegungen bedingt und ausgehend von der Bedingung der maximalen Übertragung der Schlagenergie über das

gesteinzerstörende Element zum Gebirgsgestein gewählt.

Ferner ist es wünschenswert, daß die Länge des Verschleißteils jedes gesteinzerstörenden Elementes ausgehend von der

Beziehung

H = In-D-L

gewählt ist, wobei L der Abstand zwischen den benachbarten Ringdurchlässen an der Seitenfläche des Schaftes desgesteinzerstörenden Elementes (in m) und η 2*2 die Anzahl der Ringdurchlässe an der Seitenfläche des gesteinzerstörenden

Elementes sind. Das Mittel zur Feststellung jedes gesteinzerstörenden Elementes im Umfangskranz in bezug auf die Fassung kann als Buchse aus

federndem Werkstoff ausgeführt werden, die das genannte gesteinzerstö. ·„.,de Element umschließt und in einem in der Fassungvorgesehenen blinden Hohlraum angeordnet ist, der mit dem Raum zwischen der Fassung und dem Gehäuse in Verbindungsteht.

Eine solche konstruktive Ausführung des erwähnten Mittels vereinfacht die Bauart des Bohrwerkzeuges und gibt auch die Möglichkeit, dessen Verklemmungen im Bohrloch bei den Ein- und Ausbauarbeiten zu vermeiden. Beim Niederbringen von tiefen Bohrlöchern in stark abnutzenden Gebirgsgesteinen ist es zweckmäßig, ein Werkzeug

anzuwenden, bei dem an der Stirnfläche der Fassung auf der Seite des zu zerstörenden Gesteins Stützelemente befestigt sind,deren Höhe dein Überhang der gesteinzerstörenden Elemente über die genannte Stirnfläche hinaus gleich ist, wobei das Mittelzur axialen Verschiebung der Fassung in bezug auf das Gehäuse eine Schlitzverbindung darstellt.

Dadurch ist die Möglichkeit geboten, die Fassung unter der Wirkung der Reaktion der Bohrlochsohle auf die Stützelemente je

nach dem Verschleiß der gesteinzerstörenden Elemente aufwärtszubewegen und diese freizulegen, d.h. den Verschleiß dergesteinzerstörenden Elemente im Bohrvorgang automatisch zu kompensieren.

Es ist vorteilhaft, daß ein jeder Abschnitt der Stirnfläche des Gehäuses, mit dem beim Bohren der Schaft des gosteinzerstörenden Elementes im Umfangskranz zusammenwirkt, geradlinig ausgeführt ist und zur Längsachse des genannten gosteinzerstörenden Elementes senkrecht verläuft. Dadurch w>rd der höchste Wirkungsgrad der Übertragung der Schlagonergie vom Gehäuse dieses Bohrwerkzeuges auf die

gesteinzerstörenden Elemente und über diese auf das Gestein erzielt.

Dabei muß die Länge des Abcchnittes der Stirnfläche des Gehäuses, mit der beim Bohren das gesteinzerstörende Element des Umfangskranzes zusammenarbeitet, größer als die Länge dos Abschnittes der Stirnfläche des Schaftes des genannten

gesteinzerstörenden Elementes sein, die mit dem erwähnten Abschnitt des Gehäuses zusammenwirkt.

Dies erlaubt es, den gesteinzerstörenden Elementen im Umfangskranz, sich zur Peripherie des Werkzeuges bei einer Aufwärtsverschiebung der Fassung je nach dem Verschleiß des gesteinzerstörenden Elemente frei zu verschieben, was

seinerseits die Konstanz des Durchmessers des Werkzeuges urd somit des Durchmessers der niederzubringenden Bohrunggewährleistet.

Es ist von Vorteil, daß die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes der in der Fassung ausgeführten genannten Durchgangskanälo zum Hindurchleiten des Spülungsmediums geringer als die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes

der im Gehäuse vorgesehenen Durchgangskanäle zum Hindurchleiten des Spülungsmediums ist.

Durch Verminderung dor gesamten Fläche der erwähnten Kanäle der Fassung im Vergleich zu den genannten Kanälen dos Gohäusos wird beim HindLrchleiton des Spülungsmediums im Raum zwischen dem Gehäuso und der Fassung ein Überdruck

aufgebaut. Dieser Überdruck trägt zu einem Herausschieben der Fassung aus dem Gehäuse bei und verhindert oinungezwungenes Zusammenklappen des Werkzeugs beim Auftreten einer Reibung zwischen der Bohrlochwandung und der

Fassung während der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten. Ausführungsbeispiele

Im weiteren wird die Erfindung ?.n Hand von konkreten Ausführungsformen eines Orehschlagbohrwerkzeuges unter Bezugnahme auf die beigelegton Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: ein erfindungsgemäßes Drehschlagbohrwerkzeug; Fig. 2: eine Ansicht A in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig.3: ein erfindungsgemäßos Drchschlagbohrwerkzeug mit einer Variante der Schlitzverbindung der Fassung mit dem

Gehäuse; Fig.4: einen Teil des erfindungsgemäßen Wcrkzougs zum Drohschlagbohren unter Anwendung einer Buchse aus federndem

Werkstoff als eines Mittels zur Feststellung des gesteinzerstörenden Elementes im Umfangskranz.

Das erfindungsgemäße Drehschlagbohrwerkzeug enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das zur Zusammenarbeit mit einem Schlag- und Drehgerät (nicht gezeigt! dient, und eine becherförmig aus(jebildete Fassung 2. In der letzteren sind Zentral- und Umfangskanäle 3 bzw. 4 ausgeführt, die in konzentrischen Kränzen angeordnet sind. In diesen Kanälen 3,4 befinden sich steinzerstörende Elemente 5 bzw. 6. Alle gesteinzerstörenden Elemente 5,6 weisen Schäfte 7 bzw. 8 auf, die mit der Stirnfläche des GehHuses 1 zusammenwirken. Die Fassung 2 ist mit elnam Mittel 9 zu ihrer axialen Verschiebung in bezug auf das Gehäuse 1 versehen. Beim Niederbringen von nicht tiefen Bohrlöchern führt man das genannte Mittel 9 als Gewindeverbindung aus, wobei ein Gewinde 10 an der Süßeren Seitenfläche des Gehäuses 1 geschnitten ist, während ein anderes Gewinde 11 an der Innenfläche der Wandung der Fassung 2 ausgeführt wird.

Im Gehäuse 1 ist zum Hindurchleiten eines Spülungsmediums mindestens ein Durchgangskanal 12 vorgesehen, dessen eines Ende mit einer (nicht gezeigten) Spülungsmediumsquelle und dessen anderes Ende mit dem Raum 13 zwischen der Stirnfläche des Gehäuses 1 und der Innenfläche der Fassung 2 in Verbindung steht.

In der Fass ing ist ebenfalls mindestens ein Durchgangskanal 14 zum Hindurchleiten des Spülmediums vom Raum 13 ins Bohrloch 15 ausgeführt.

Um die gesteinzerstörenden Elemente 6 im Umfangskram bei Ein- und Ausbauarbeiten des Werkzeugs gegen das Herausfallen auf die ganze Länge des Verschleißteils abzusichern und damit Verklemmuigen im Bohrloch 1Q zu vermeiden, ist jedes gesteinzerstörende Element 6 im Umfangskranz mit einem Mittel 16 (Fig.2) zu seiner Feststellung in der Fassung 2 versehen. Dieses Mittel ist als Spurrelement 17 mit einer Feder 18 ausgebildet, das in einem blinden Hohlraum 19 angeordnet ist, der in der Fassung 2 ausgeführt ist und mit dem Umfangskanal 4 in Verbindung steht. Das Sperrelement 17 wirkt mit einem zugehörigen Ringdurchlaß 20 zusammen, der an der Seitenfläche des Schaftes 8 vorgesehen ist. Der Abstand L zwischon den benachbarten Ringdurchläsnen 20 ist wie folgt bemessen:

wobei Ri der Halbmesser des Drehschlagbohrwerkzeugos (in m) (unter R₁ versteht man einen Abstand zwischen der Werkzougachse und «lern Berührungspunkt des gesteinzerstörenden Elementes des Umfangskranzes mit der Bohrlochwandung), flj der Halbmesser der Fassung (in m) sind und α einen Neigungswinkel jedes gestoinzerstörenden Elementes 6 im Umfe ngskranz zur Stirnfläche 21 der Fassung 2 auf der Seite des zu zerstörenden Gesteins bedeutet. Um Verklemmungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs im Bohrloch 15zu vermeiden, d.h. einen Spielraum zwischen der Wandung des Bohrloches 15 und diesem Werkzeug zu gewährleisten, liegt der Winkel α in einem Bereich von 45 bis 89°. Der untere Grenzwert des Winkel (α = 45°) ist ausgehend von der Bedingung der maximalen Übertragung der Schlagenergie über das gestoinzerstörende Element 8 auf das Gobirgsgestein gewählt.

Das Intervall (0,8-1,0) in dor obenangoführten Beziehung ist aus folgonden Überlegungen gewählt. Der obere Grenzwert (1,0) gewährleistet die Beschränkung des maximalen Durchmessers des Bohrloches auf den Durchmesser des erfindungsgemäßen Werkzeuges beim Bc hren von darauffolgenden Bohrlöchern nach der Kompensierung des Verschleißes der gesteinzerstörenden Elemente 6. Die Bemessung des unteren Grenzwertes (0,8) Ist dadurch bedingt, daß die Kompensierung des Verschleißes mit der Überführung den Sperrelementes 17 (Fig.2) in den benachbarten Ringdurchlaß 20 zu oft vorgenommen werden muß, wenn dieser Wort geringer als 0,8 ist.

Beim Vorhandensein von Sperrelementen 17 im Werkzeug wählt wtn die Länge H (Fig. 1) des Verschleißteils der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 aus folgender Beziehung

wobei η & 2 die Anzahl der Hindurchlässe 20 an der Seitenfläche des Schaftes 8 ist.

Also ist die Länge H des Verschleißteils der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 proportional dem Abstand L zwischen den benachbarten Ring iurclilässen 20 und wird durch die Anzahl dieser Ringdurchlässe 20 bestimmt, während bei Fohlon von Sperrelementen 17 (Fig. 2) die größte Länge H (Fig. 1) des Verschleißteils der gosteinzerstörenden Elemente 5,6 durch einen Wort begrenzt ist, der sich aus folgender Beziehung ermittelt:

Diese Begrenzung folgt daraus, daß Verklemmungen des Werkzeuges bei der Durchführung der Ein- und Ausbauarbeiten vermieden werden müssen.

Die Längo H des Verschleißteils der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 stimmt zwecks vollständigerer Ausnutzung dos Werkzeuges hinsichtlich der Standfestigkeit der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 mit dem Betrag der axialen Verschiebung der Fassung 2 in bezug auf das Genauso 1 überoin

Das erfindungsgemäße Drehschlagbohrwerkzeug arbeitot wie folgt.

Man baut das Werkzeug an einer Stelle ein, wo das Bohrloch 15 zu bohren ist. Ein über dom Werkzeug angeordneter Druckluftoder Hydraulikbohrhammer (nicht gezeigt) überträgt auf das Werkzeug eine Drehung und Schlagimpulse. Die in Axialrichtung wirkonde Kraft wird über das Gehäuse 1 auf die gestoinzerstörende Elemento 5,6 übortragon, die sich auf die Sohle des Bohrloches 15 abstützen, während die Schäfte 7 bzw. 8 gegen die Stirnfläche des Gehäuses 1 gestützt sind. Nach der Beendigung des Bohrens des Bohrlochs wird das Werkzeug gehoben. Dabei werden die gesteinzerstörenden Elemente 6, die in den Umfangskanälen 4 untergebracht sind, gegen das Herausfallen auf die ganze Länge des Verschleißteils mit Sporrelementen 17 abgesichert, wodurch die Möglichkeit einer Verklemmung des Werkzeuges im Bohrloch 15 bei den Ein- und Ausbauarbeiten verhindert wird. Die Größe des Verschleißes der gostoinzorstörcnden Elemente 5,6, der beim Bohren dos Bohrlochs 15 zustandegekommon ist, kompensiert man durch Verschiebung dor Fassung 2 in bezug auf das Gehäuse 1, indem man die

Fassung 2 ins Gehäuse 1 über dessen Gewinde 10 einschraubt. Hierbei werden die Sperrelemente 17 (Fig. 2) in die benachbarten Ringdurchlässe 20 an der Seitenfläche der Schäfte 6 der gesteinzerstörenden Elemente 6 übergeführt, so daß der Verschleiß kompensiert und der festgestellte Überhang der gesteinzerstörenderi Elemente 6 (Fig. 1) in bezug auf die Fassung 2 wiederhergestellt wird. Dadurch, daß der Abstand L (Fig. 2) zwischen benachbarten Ringdurchlässen 20 ausgehend von der obenangeführten Beziehung gewählt Ist, wird die Konstanz des Durchmessers jedes nachfolgenden Bohrlochs gewährleistet, das mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug durchbohrt ist, und die Möglichkeit einer Verklemmung des Werkzeuges im Bohrloch 15 (Fin. 1) bei der Durchführung der Ein- und Ausbauarbeiten bei einer beliebigen Länge H des Verschleißteils der gesteinzerstörenden Elemente 6 ausgeschlossen.

Ist das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug für das Niederbringen von tiefen Bohrlöchern ist stark abnutzenden Felsgesteinen bestimmt, so befestigt man an der Stirnfläche 21 der Fassung die Stützelemente 22 (Fig.3), deren Höhe dem Übergang der gesteinzerstöronden Elemente 5,6 über die genannten Stirnfläche hinaus gleich ist. Zur Gewährleistung von Aufwärtsverschiebungen der Fassung 2 unter der Wirkung der Reaktion der Bohrlochsohle auf die Stützelemente 22 je nach dem Verschleiß der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 verwendet man das Mittel 9 zur axialen Verschiebung der Fassung 2 in bezug auf das Gehäuse 1, das eine Schlitzverbindung darstellt, die durch Nuten 23 an der äußeren Seitenfläche des Gehäuses und durch Vorspränge 24 gebildet ist, die an der Innenfläche der Wände der Fassung 2 ausgeführt sind.

Ein jeder Abschnitt 25 der Stirnfläche des Gehäuses 1, mit dem beim Bohren der Schaft 8 des zugehörigen gesteinzerstörenden Elementes 6 im Umfangskranz zusammenwirkt, ist geradlinig gestaltet und verläuft senkrecht zur Längsachse des genannten gesteinzerstörenden Elementes 6. Eine solche Ausführung der Stirnfläche des Gehäuses 1 ermöglicht die Erreichung des maximalen Wirkungsgrades bei der Übertragung der Schlagenergie vom Gehäuse 1 auf die gesteinzerstörenden Elemente 5 und 6 und über diese auf das Gestein. Jeder Abschnitt 25 weist eine Länge auf, die größer als die Länge d des Abschnittes der Stirnfläche des Schaftes 8 des genannten gesteinzerstörenden Elementes 6 ist. Dies erlaubt den gesteinzerstörenden Elementen 6 im Umfangskranz, sich zur Ptiripherie des Werkzeuges bei der Aufwärtsvnrschiebung der Fassung 2 je nach dem Verschleiß der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 ungehindert zu verschieben, wodurch der Durchmesser des Werkzeuges und folglich der Durchmesser des zu bohrenden Bohrloches 15 konstant gehalten wird. Zur gleichmäßigen Zufuhr des Spülungsmediums in den Raum 13 zwischen dem Gohäuso 1 und der Fassung 2 sind irr· Gehäuse 1 mehrere Umfangskanäle 26 ausgeführt, deren eines Ende über einen Kanal 27 mit einer Spulungsmediumsquelle (nicht gezeigt) und deren anderes Ende mit dem Raum 13 zwischen Gehäuse 1 und Fassung 2 in Verbindung steht. Zur Erzeugung «ines Überdrucks im Raum 13, der zu einem Herausschieben der Fassung 2 aus dem Gehäuse 1 beiträgt, ist hierbei die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes der genannten Kanäle 26 größer als die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes der Durchgangskanäle 14, die in der Fassung 2 vorgesehen sind. Durch den vorhandenen Überdruck wird ein ungewolltes Zusammenklappen des Werkzeuges bei Auftreten einer Reibung zwischen der Wandung des Bohrloches 15 und der Fassung 2 verhindert, wenn die Ein- und Ausbauarbeiten durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Drehschlagbohrwerkzeug funktioniert wie folgt.

Vor Beginn des Bohrens wird die Fassung 2 unter der Wirkung des Eigengewichtes oder des Überdrucks des Spülungsmediums aus dem Gehäuse bis auf die größte Länge herausgeschoben. Dabei worden die gesteinzerstörenden Elemente 5 im Zentralkranz, welche keine Mittel 16 zur Feststellung in der Fassung 2 haben, ebenfalls aus der letzteren bis auf die ganze Länge des Verschleißteils herausgeschoben. Bei der Aufstellung des Werkzeuges auf die Sohle werden die gosteinzerstörenden Elemente 5 in die Fassung 2 eingeschoben bis die Schäfte 7 mit der Stirnfläche des Gohäuses 1 in Berührung kommen und die Fassung mit ihren Stützolomenten 22 gegen die Sohle gestützt wird. In dieser Lage haben alle gesteinzerstörenden Elcmonto 5, 6 einen Überhang, der der Höhe der Stützelemente 22 gleich ist. Auf das Werkzeug werden eine axialo Belastung, ein Drehmoment und Schlagimpulse von dem über dem Werkzeug angeordneten Druckluft- oder Hydraulikbohrhammer (nicht gezeigt) übertragen.

Unter der Wirkung der obenaufgezähltcn Belastungen dringen die gesteinzerstörenden Elemente 5,6 ins Gestein ein und zertrümmern dieses, so daß das Bohren des Bohrloches vorgenommen wird. Beim Bohren geschieht ein Vorschloiß der gesteinzerstörenden Elemente 5,6 in deren Höhe. Daher wirkt auf die Stützelemente 22 der Fassung 2 eine erhöhte Kraft auf der Saite der Bohrlochsohle, und die Fassung 2 beginnt sich aufwärtszubewegen, wodurch die gesteinzorstörenden Elemente 5,6 freigelegt werden. Bei einer Aufwärtsverschiebung der Fassung 2 erhalten die gesteinzorstörenden Elomente eine Vorschiebung zur Peripherie des Werkzeugos hin, was dio Konstanz seines Durchmessers und damit dos Durchmessers des niederzubringenden Bohrloches 15 sichert. Somit gibt die Schlitzvorbindung der Fassung 2 mit dem Gehäuse die Möglichkeit, das Bohren mit automatischer Kompensierung des Verschleißes der gestflinzerstörenden Elemente 5,6 durchzuführen, was die Arbeitseffektivität des Bohrwerkzeuges erhöht.

Um die Bauart des erfiru. jngsgomäßen Werkzeuges zu vereinfachen und Verklommungen desselben im Bohrloch 15 bei dor Durchführung von Ein- und Ausbauarboiten zu vermeidon, kann man ein Mittel 16 zur Feststellung jedes gestoinzorstörondon Elementos β des Umfangskranzes in bezug auf die Fassung 2 verwenden, das als Buchse 28 (Fig.4) aus federndem Werkstoff gefertigt ist. Die das genannte gesteinzerstörende Element 6 umschließende Buchse 28 ist in der Fassung 2 in einem ringförmigen Hohlraum 29 untergebracht, der mit dem Rdum 13 zwischen der Fassung 2 und dem Gehäuse 1 in Verbindung steht. Dio Wirkungsweise des Werkzeuges mit Verwendung dor genannten Buchson 28 ist analog dor obenbeschriebenon. Somit ermöglicht das erfindungsgomäß ausgeführte Drehschlagbohrwerkzeug durch mögliche axiale Vorschiebung der Fassung in bezug auf das Gehäuse auf die Länge des abnutzbaren Teils der gestoinzerstörendon Elomente eine Vergrößerung dieser Länge und damit eine Erhöhung der Standfestigkeit.

Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Werkzeug durch dio bewegliche Vorbindung der Fassung mit dem Gehäuse das Bohren mit automatischer Kompensierung des Verschleißes der gesteinzerstörenden Elemente, was dio Arbeitseffektivität beträchtlich erhöht.

Claims

1. Drehschlagbohrwerkzeug, enthaltend ein Gehäuse, das für das Zusammenwirken mit einem Schlag- und Drehgerät bestimmt ist und mindestens einen Durchgangskanal zum Hindurchleiten eines dem Herausspülen des Bohrschlamms aus dem Bohrloch dienenden Spülungsmediums aufweist, und eine becherförmig ausgebildete Fassung mit darin untergebrachten konzentrischen Kränzen und axial verschiebbaren gesteinzerstörehden Elementen mit Schäften, die mit dem Gehäuse zusammenwirken, wobei die Fassung mit einem Mittel zu ihrer axialen Verschiebung in bezug auf das Gehäuse versehen ist und mindestens einen Durchgangskanal zum Hindurchleiten des dem Herausspülen des Bohrschlamms aus dem Bohrloch dienenden Spülungsmediums hat, dadurch gekennzeichnet, daß jedes gesteinzerstörende Element (6) im Umgangskranz mit einem Mittel (16) zu seiner Feststellung in der Fassung (2) versehen ist, deren axiale Verschiebungslänge in bezug auf das Gehäuse (1) mindestens gleich der Länge (H) des Verschleißteils des gesteinzerstörenden Elementes (5,6) ist.

2. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seitenfläche des Schaftes (8) jedes gesteinzerstörenden Elementes (6) im Umfangskranz Ringdurchlässe (20) ausgeführt sind und daß das Mittel (16) zur Feststellung des genannten gesteinzerstörenden Elementes (6) als federbelastetes Sperrelement (17) ausgebildet ist, das mit dem zugehörigen Ringdurchlaß (20) in Eingriff kommt und in einem blinden Hohlraum (19) angeordnet ist, der in der Fassung (2) vorgesehen und mit einem Umfangskanal (4) in Verbindung steht, in dem das gesteinzerstörende Element (6) Platz findet.

3. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abotand (L) zwischen den an der Seitenfläche des Schaftes (8) des gesteinzerstörenden Elementes (6) vorhandenen benachbarten Ringdurchlässen (20)₍ausgehend von folgender Beziehung

gewählt ist, wobei R₁ der Halbmesser des Drehschlagbohrwerkzeuges (in m), R2 der Halbmesser der Fassung (in m) sind und α einen Neigungswinkel jedes gesteinzerscörenden Elementes im Umfangskranz zur Stirnfläche der Fassung auf der Seite des zu zerstörenden Gesteins bedeutet, der zwischen 45 und 89° liegt.

4. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (H) des Verschleißteils jedes gesteinzerstörenden Elementes (5,6) ausgehend von der Beziehung

gewählt ist, wobei L der Abstand zwischen den benachbarten Ringdurchlässen an der Seitenfläche des Schaftes des gesteinzerstörenden Elem&ntes (in m) und η Ss 2 die Anzahl der Ringdurchlässe an der Seitenfläche des gesteiinzerstörenden Elementes sind.

5. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (16) zur Feststellung jedes gesteinüerstörenden Elementes (6) im Umfangskranz in bezug auf die Fassung (2) als Buchse (28) aus federndem Werkstoff ausgeführt ist, die das genannte gesteinzerstörende Element (6) umschließt und in einem in der Fassung (2) ausgeführten blinden ringförmigen Hohlraum (2!3) angeordnet ist, der mit dem Raum (13) zwischen der Fassung (2) und dem Gehäuse (1) in Verbindung steht.

6. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche (21) der Fassung (2) auf der Sei ie des zu zerstörenden Gesteins Stützelemente (22) befestigt sind, deren Höhe dem Überhang der gssteinzerstörenden Elemente (5,6) über die genannte Stirnfläche (21) hinaus gleich ist, wobei das Mittel (9) zur axialen Verschiebung der Fassung (9) in bezug auf das Gehäuse (1) eine Schlitzvorbindung darstellt.

7. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder Abschnitt (25) der Stirnfläche des Gehäuses (1), mit dem beim Bohren der Schaft (8) des gesteinzerstörenden Elementes (6) im Umfangskranz zusammenwirkt, geradlinig ausgeführt ist und zur Längsachse des genannten gesteinzerstörenden Elementes (6) senkrecht verläuft.

8. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (£ ) des Abschnittes (25) der Stirnfläche des Gehäuses (1), mit der beim Bohren das gesteinzerstörende Element (6) im Umfangskranz zusammenarbeitet, größer ist als die Länge (d) des Abschnittes der Stirnfläche des Schaftes (8) des genannten gesteinzerstörenden Elementes (6), die mit dem erwähnten Abschnitt (25) des Gehäuses (1) zusammenwirkt.

9. Drehschlagbohrwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes der in der Fassung (2) ausgeführten genannten Durchgangskanäle (14) zum Hindurchleiten des Spülungsmediums geringer als die gesamte Fläche des Durchgangsquerschnittes der im Gehäuse (1) vorgesehenen Durchgangskanäle (12) zum Hindurchleiten des Spülungsmediums ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bohrtechnik und bezieht sich insbesondere auf ein Drehschlagbohrwerkzeug. Das erfindungsgemäße Drehschlagbohrwerkzeug wird am zweckmäßigsten zum Niederbringen von Spreng-, Erdölgewinnungsund geologischen Erkundungsbohrlöchern in stark abrasiven Felsgesteinen verwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt ist ein Werkzeug zum Drehschlagbohren (SU, A, 284918), das ein Gehäuse, das zur Zusammenarbeit mit dem Schlag- und Drehgerät dient, und eine becherförmig ausgebildete Fassung enthält. In dieser Fassung sind in konzentrischen Kränzen angeordnete und axial verschiebbare gesteinzerstörende Elemente mit Schäften untergebracht, die mit dem Gehäuse zusammenwirken. Die Fassung ist mit einem Mittel zu ihrer Verschiebung in bezug auf das Gehäuse versehen. Das Gehäuse und die Fassung weisen je einen Durchgangskanal zum Hindurchleiten eines Spülungsmediums auf, das zur Herausspülung des Bohrschlamms aus dem Bohrloch dient.

Das bekannte Werkzeug kann zum Bohren von Bohrlöchern in schwach und stark abnutzenden Gesteinen verwendet werden. Jedoch ist die Anwendung dieses Werkzeugs in stark abnutzenden Gesteinen erschwert, weil die gesteinzerstörenden Elemente infolge begrenzter Länge des Verschleißteils schnell verschleißen und keine Mittel zur Verfügung stehen, die den Verschleiß der gesteinzerstörenden Elemente zu kompensieren gestatten. Dies bedingt eine geringe Standfestigkeit des Bohrwerkzeuges.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt eine Erhöhung der Standfestigkeit und der Arbeitseffektivität des Drehschlagbohrwerkzeuges.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehschlagbohrwerkzeug mit einor solchen konstruktiven Ausführung der gosteinzerstörenden Elemente und mit einer solchen Länge der axialen Verschiebung der Fassung in bezug auf das Gehäuse zu schaffen, welche eine Vergrößerung der Länge des Verschleißteils der gesteinzerstörenden Elemente im Bohrvorgang gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß im Drehschlagbohrwerkzeug, enthaltend ein Gehäuse, das für die Zusammenwirkung mit einom Schlag- und Drehgerät bestimmt ist und mindestens einen Durchgangskanal zum Hindurchloiten eines dem Horausspülon des Bohrschlamms aus dem Bohrloch dienenden Spülungsmediums aufweist, und eine becherförmig ausgebildete Fassung mit darin untergebrachten konzentrischen Kränzen und axial verschiebbaren gesteinzerstörenden Elementen mit Schäften, die mit dem Gehäuse zusammenwirken, wobei die Fassung mit einem Mittel zu ihrer axialen Verschiebung in bezug auf das Gehäuse versehen ist und mindestens einen Durchgangskanal zum Hindurchleiten des dem Herausspülen des Bohrschlamms aus dem Bohrloch die dienenden Spülungsmediums hat, gemäß der Erfindung jedes gesteinzerstörende Element im Umfangskranz mit einom Mittel zu seiner Feststellung in der fassung versehen ist, deren axiale Verschiebungslänge in bezug auf das Gehäuse mindestens gleich der Längo des Verschleißteils des gesteinzerstörenden Elementes ist.

Es ist zweckmäßig, daß an der Seitenfläche des Schaftes jedes gesteinzerstötenden Elementes im Umfangskranz Ringdu.'chlässe ausgeführt sind und daß das Mittel zur Feststellung des genannten gesteinzerstörenden Elementes als federbelastetes Sperrelement ausgebildet ist, das mit dom zugehörigen Ringdurchla'S in Eingriff kommt und in einem blinden Hohlraum angeordnet ist, der in dar Fassung vorgesehen und mit einem Umfangskanal in Verbindung steht, in dem das gosU inzerstörendo Element Platz findet.

Dadurch wird es möglich, dio gesteinzerstörenden Elemente im Umfangskranz gegen das Herausfallen auf die ganze Länge des Verschleißteils bei der Durchführung der Ein- und Ausbauarbeiten mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug zu sichern und damit oine Verklemmung des Werkzeuges im Bohrloch zu vermeiden.