DE10057877A1

DE10057877A1 - Bohrkopf

Info

Publication number: DE10057877A1
Application number: DE10057877A
Authority: DE
Inventors: Volkhard Lueken
Original assignee: Individual
Current assignee: LUETH, PETRA UTE, 63667 NIDDA, DE
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: WO2002042014A1; US6932170B2; EP1353765A1; US20040084221A1; DE10057877C2; EP1353765B1; DE50104442D1; ATE281250T1

Abstract

Es wird ein Bohrkopf (1), insbesondere zum Einführen in Rohrleitungen, mit einem hinteren Anschlußstück (2) und einem vorderen durchmessergrößeren Schneidkörper (3), der sich in Vortriebsrichtung (V) erstreckende Schneidrippen (4) aufweist, beschrieben. DOLLAR A Die zur Zeit im Einsatz befindlichen Bohrköpfe (1) lassen sich nur mit Schwierigkeiten bei abgewinkelten Rohrleitungen einsetzen und neigen dazu, die Innenwand der Rohrleitung zu beschädigen. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Bohrkopf (1) besitzt konvex gewölbte Schneidrippen (4), die an ihrem radialen Ende in Umfangsrichtung beidseitig jeweils eine Schneidkante (5) aufweisen. DOLLAR A Hierdurch wird gewährleistet, daß die Rohrwandung deutlich geringer belastet ist als bei bestehenden Systemen, da sich der Bohrkopf (1) bei erhöhten Vortriebskräften, verursacht z. B. durch Abwinklungen der Rohrleitung und/oder den Rohrdurchmesser verkleinernde Ablagerungen, selbständig positionieren kann. Ein erhöhte Flächenpressung durch Verkanten des Bohrkopfes (1) an der Rohrinnenwand wird dadurch vermieden. Die beidseitig der Schneidrippen (4) befindlichen Schneidkanten (5) ermöglichen einen effektiven Einsatz unabhängig vom Drehsinn.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf, insbesondere zum Einführen in Rohrleitungen, mit einem hinteren Anschußstück und einem vorderen durchmessergrößeren Schneidkörper, der sich in Vortriebsrichtung erstreckende Schneidrippen aufweist.

Derartige Bohrköpfe werden beispielsweise zum Aufbohren von Ablagerungen in Rohrleitungen verwendet. Hierzu werden die Bohrköpfe von einer Spirale, einer Welle oder alternativ einem spülungsangetriebenen Bohrmotor in Drehung versetzt und in axialer Richtung vorgeschoben.

Ein derartiger Bohrkopf ist aus der DE 28 06 725 C2 bekannt. Der bekannte Bohrkopf besitzt im Grundkörper des Schneidkörpers eingearbeitete Kreuzschlitze, in die jeweils zwei Flügel aufweisende Bohrblätter eingesetzt sind. Nachteilig wirkt sich die langgestreckte Form aus, die nur eine beschränkte Kurvengängigkeit ermöglicht. Darüber hinaus erfährt der Bohrkopf eine nur geringe Führung über die parallel zur Vortriebsrichtung verlaufenden Kanten der vier Bohrblätter, so daß es bei starken Verkrustungen zu einem Festhalten des Bohrkopfes und bei hohen Vortriebskräften zu Beschädigungen der Rohrinnenwand kommen kann.

Die DE-PS 940 460 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen gerader Rohrstücke von Wasserrohrleitungen mit einem von einer starren Stange getragenen Schaber, der in die Rohrleitung eingeführt und ständig unter Drehung bei entgegenströmenden Wasser vorgeschoben wird. Aufgrund der starren Vorschubstange ist der bekannte Schaber nicht kurvengängig. Weiterhin nachteilig ist die geringe Führung des Schaberkopfes über ein Schaberblatt, welches beidseitig über den Umfang des Schaberkörpers hervorragt und stets an zwei Berühungspunkten an der Rohrwandung anliegt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Bohrkopf bereitzustellen, der einen optimierten Schneidfortschritt bei einer möglichst schonenden Bearbeitung der Rohrinnenwand auch gebogener Rohrleitungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einem Bohrkopf gelöst, bei denen die Schneidrippen konvex gewölbt sind und an ihrem radialen Ende in Umfangsrichtung beidseitig jeweils eine Schneidkante ausgebildet ist. Aufgrund der konvex gerundeten Schneidrippen wird die Rohrwandung deutliche geringer belastet als bei bestehenden Systemen, da sich der Bohrkopf bei erhöhten Vortriebskräften, verursacht z. B. durch Abwinklungen der Rohrleitung und/oder den Rohrdurchmesser verkleinernde Ablagerungen, selbständig positionieren kann und mit einer Pendelkopf-Bewegung in Vortriebsrichtung bewegt. Eine erhöhte Flächenpressung durch Verkanten des Bohrkopfes an der Rohrinnenwand wird dadurch vermieden. Die beidseitig der Schneidrippen befindlichen Schneidkanten ermöglichen einen effektiven Einsatz unabängig vom Drehsinn.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schneidkanten mit einer Hinterschneidung versehen. Die Hinterschneidung ermöglicht ein Lösen auch fester Ablagerungen, da die Ablagerungen auf Zug beansprucht werden. Die Zugfestigkeit, insbesondere mineralische Ablagerungen, liegt ein Vielfaches unter der Druck- oder Scherfestigkeit.

Vorteilhafterweise weist der Bohrkopf in Vortriebsrichtung spitz zulaufende Schneidrippen auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schneidkörper eine kegelförmige Bohrkopfspitze auf. Die kegelförmige Bohrkopfspitze kann dabei gegenüber den Spitzen der Schneidrippen vorstehen. Dieses hat den Vorteil, daß der Bohrkopf bei Auftreffen auf eine Ablagerung über die kegelförmige Bohrkopfspitze fixiert ist. Eine günstige Geometrie der kegelförmigen Bohrkopfspitze wird bei einem Flankenwinkel von 40-50°, insbesondere von 45°, erreicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im vorderen Bereich des Schneidkörpers eine in der Vortriebsachse liegende, kegelförmige Bohrkopfspitze ausgeführt, deren Mittelachse zentriert in der Längsachse des Bohrkopfes liegt, wobei die Spitzen der Schneidrippen zur kegelförmigen Bohrkopfspitze beabstandet sind. Die Freilegung ergibt sich bei der Herstellung der Bohrkopfspitze. Aufgrund dieser Ausgestaltung beginnt sich der Bohrkopf bei wachsender Andruckkraft zu einer Seite zu neigen, wodurch die Spitzen der Schneidrippen mit der Ablagerung in Eingriff kommen und diese entfernen. Darüber hinaus schneiden aufgrund der kegelförmigen Ausgestaltung der Bohrkopfspitze die Spitzen der Schneidrippen invertiert und verringern somit die Gefahr von Rohrbeschädigungen.

Vorteilhafterweise sind die Schneidrippen in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Lauf auch bei hohen Drehzahlen erzielt.

In einer günstigen Ausführungsform ist zwischen den Schneidrippen jeweils eine im Querschnitt runde Ausnehmung angeordnet. Diese Querschnittsgeometrie der Ausnehmung stellt eine Möglichkeit dar, die Schneidrippen mit einer Hinterschneidung auszugestalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Anschlußstück und der Schneidkörper einstückig ausgebildet. Die massive Ausführungsform des Bohrkopfes reduziert die Schwingung in den Schneidrippen und erhöht die Lebensdauer.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausnehmung in den Schneidkörper gefräst. Dieses ermöglicht eine kostengünstige maschinelle Massenherstellung bei geringen Fertigungstoleranzen.

Vorteilhafterweise treffen sich die Achsen der Ausnehmungen in einem Schnittpunkt vor dem Bohrkopf. Die in Vortriebsrichtung zusammenlaufende Achsen der Ausnehmungen sorgen für einen günstigen Abtransport des Bohrkleins, wodurch der Bohrfortschritt erhöht und der Verschleiß des Bohrkopfes verringert wird.

In einer günstigen Ausführungsform ist die Gesamtlänge L des Bohrkopfes im Verhältnis zum Außendurchmesser D ≦ 1,2. Die kompakte Bauweise mit einem Außendurchmesser, der annähernd der Länge des Bohrkopfes entspricht, begünstigt die Kurvengängigkeit des Bohrkopfes.

Eine bevorzugte Ausführungsform weist im zylindrischen Anschlußstück in der Längsachse des Bohrkopfes eine T-förmige Ausnehmung auf. Zusätzlich können im Übergang vom zylindrischen Anschlußstück zum Schneidkörper zwei Bohrungen in radialer Richtung ausgebildet sein. Diese Ausgestaltungen dienen der Befestigung des Bohrkopfes an einer Spirale, einer Welle oder einem spülungsangetriebenen Bohrmotor.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigen die:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Bohrkopfes;

Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Bohrkopfes gegen die Vortriebsrichtung.

In Fig. 1 ist der Bohrkopf in der Seitenansicht dargestellt. Der Bohrkopf 1 setzt sich aus dem Anschlußstück 2 und dem Schneidkörper 3 zusammen.

In dem Anschlußstück 2 befindet sich eine Aufnahme 10 zum Anbau des Bohrkopfes 1 an eine Spirale, Welle oder einen Bohrmotor (nicht dargestellt). Der angebaute Bohrkopf 1 kann anschließend mittels eines durch die Bohrung 11 geschobenen Bolzens, der nicht eingezeichnet ist, fixiert werden.

Das Anschlußstück 2 geht einstückig in den Schneidkörper 3 über, der insgesamt sechs Schneidrippen 4 aufweist, zwischen denen sich Ausnehmungen 8 befinden. Die Ausnehmungen 8 besitzen im Querschnitt eine runde Form. Aufgrund des rundlichen Querschnitts der Ausnehmungen 8 kommt es im radialen Bereich der Schneidrippen 4 zu einer Hinterschneidung 8a. Die Achsen 9 der Ausnehmungen 8 laufen in Richtung der Bohrkopfspitzen 7 aufeinander zu und treffen sich in einem in Vortriebsrichtung V vor der Spitze befindlichen nicht eingezeichneten Schnittpunkt.

Die Schneidrippen 4 besitzen eine konvexe Form und geben dem Schneidkörper 3 eine kugelige Form. Außer der Kugelform sind auch ovale Formen möglich, was durch die Krümmung der Schneidrippen 4 bestimmt wird. Insgesamt besitzt der Bohrkopf durch die konvexe Ausführung der Schneidrippen einen größeren Durchmesser als das Anschlußstück.

Jede Schneidrippe 4 erstreckt sich in Längsrichtung des Bohrkopfes 1, d. h. in Vortriebsrichtung, und verjüngt sich sowohl in Richtung Anschlußstück 2 als auch in Richtung Bohrkopfspitze 7.

Die Bohrkopfspitze 7 ist von den in der Längsachse Y zurückversetzt liegenden Spitzen 6 der auslaufenden Schneidrippen 4 kronenförmig umgeben. In Fig. 1 sind die unter dem Flankenwinkel α hinterschnittenen Spitzen 6 zu erkennen, die ein invertiertes Schneiden des Bohrkopfes 1 ermöglichen.

Anordnung, Form und Ausrichtung der Schneidkante 5 und Ausnehmungen 8 ermöglichen eine schonende Reinigung von Rohrinnenwänden, wobei das gelöste Material durch die Ausnehmungen 8 nach hinten abgeführt wird.

In der Fig. 2 ist der Bohrkopf 1 in Draufsicht dargestellt, so daß der runde Querschnitt der Ausnehmungen 8 und die Hinterschneidungen 8a der Schneidkanten 5 zu sehen ist.

Bezugszeichenliste

1

Bohrkopf

2

Anschlußstück

3

Schneidkörper

4

Schneidrippen

5

Schneidkante

6

Spitze

7

Bohrkopfspitze

8

Ausnehmung

8

a Hinterschneidung

9

Achsen der Ausnehmung

10

Aufnahme

11

Bohrung
D Außendurchmesser
L Gesamtlänge
V Vortriebsrichtung
X Längsachse
α Flankenwinkel

Claims

1. Bohrkopf (1), insbesondere zum Einführen in Rohrleitungen, mit einem hinteren Anschlußstück (2) und einem vorderen durchmessergrößeren Schneidkörper (3), der sich in Vortriebsrichtung erstreckende Schneidrippen (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrippen (4) konvex gewölbt sind und an ihrem radialen Ende in Umfangsrichtung beidseitig jeweils eine Schneidkante (5) aufweisen.

2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (5) mit einer Hinterschneidung (8a) versehen ist.

3. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrippen (4) in Vortriebsrichtung (V) spitz zulaufen.

4. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper (3) eine kegelförmige Bohrkopfspitze (7) aufweist.

5. Bohrkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Bohrkopfspitze (7) gegenüber den Spitzen (6) der Schneidrippen (4) vorsteht.

6. Bohrkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Bohrkopfspitze (7) einen Flankenwinkel (α) von 40°-50° aufweist.

7. Bohrkopf nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich des Schneidkörpers (3) eine in der Vortriebsrichtung (V) liegende kegelförmige Bohrkopfspitze (7) ausgeführt ist, deren Mittelachse zentriert in der Längsachse (L) des Bohrkopfes (1) liegt und daß die Spitzen (6) der Schneidrippen (4) beabstandet zur kegelförmigen Bohrkopfspitze (7) angeordnet sind.

8. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrippen (4) in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind.

9. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schneidrippen (4) jeweils eine im Querschnitt runde Ausnehmung (8) angeordnet ist.

10. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (2) und der Schneidkörper (3) einstückig ausgebildet sind.

11. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (8) gefräst sind.

12. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achsen (9) der Ausnehmungen (8) in einem Schnittpunkt vor dem Bohrkopf (1) treffen.

13. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge L des Bohrkopfes (1) im Verhältnis zum Außendurchmesser D ≦ 1,2 ist.

14. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußstück (2) in der Längsachse (Y) des Bohrkopfes (1) eine T- förmige Aufnahme (10) ausgebildet ist.

15. Bohrkopf nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang vom zylindrischen Anschlußstück (2) zum Schneidkörper (3) zwei Bohrungen (11) in radialer Richtung ausgebildet sind.