Was ist ein Tricone-Bit?

Ein Dreikegelbohrer ist ein Gesteinsbohrwerkzeug, das in der Bergbau- und Brunnenbohrindustrie verwendet wird. Die Bits bestehen aus drei rotierenden, kegelförmigen Köpfen, die mit mehreren Reihen konzentrischer Zähne ausgestattet sind. Die Köpfe sind in einem Winkel von ca. 45° geneigt und mit ihren Spitzen nach innen zueinander gerichtet um den Meißelkörper herum angeordnet. Jeder Kopf ist mit einem Lager ausgestattet, um eine reibungslose Rotation zu gewährleisten. Der Dreikegelmeißel wird typischerweise auf das Ende eines Bohrstrangs aufgesetzt und gegen die Bohrstirnseite gedreht, wodurch bewirkt wird, dass die Zähne an den Köpfen Material von der Stirnseite abscheren und das Bohrloch vorschieben.

Dieses spezielle Bit wurde 1933 von Ingenieuren der Sharp-Hughes Tool Company entwickelt, wobei die beiden konischen Bits des Unternehmens als Basisdesign verwendet wurden. Das ursprüngliche Design mit zwei Konus-Bits wies ein Paar gegenüberliegender rotierender Konen auf, die mit Zahnreihen ausgestattet waren. Beim Rotieren gegen eine Felswand am Ende eines Bohrstrangs rieb die zweiachsige Rotationsreibung an den Kopfzähnen das Gesteinsmaterial ab, um ein Loch zu bilden. Der Tricone-Bit folgte dem Designkonzept ziemlich genau, mit Ausnahme des Hinzufügens eines dritten Bitkopfs. Diese Konfiguration erwies sich als weitaus effizienter, wodurch schneller und mit weniger Verschleiß an den einzelnen Bohrerköpfen gebohrt wurde.

Das Grundkonzept, das die Effizienz von rotierenden Kegelbohrern untermauert, ist die zweiachsige Wirkung der Bohrkrone. Beim Bohren dreht sich der Bohrerkörper um seine eigene Achse, während sich die Köpfe selbst schräg zur Körperachse um ihre drehen. Diese mehrachsige Wirkung ist ein besonders effektiver Schneidmechanismus, wodurch der Dreikegelbohrer zu einer gebräuchlichen Wahl für Tiefbohroperationen wird. Das Design ist auch kostengünstig, da die drei Bohrköpfe das Verhältnis von Bohrerverschleiß zu Bohrervorschub verbessern.

Dreikegelige Bits bestehen aus einem zylindrischen Bitkörper, der mit drei Kopfbefestigungspunkten ausgestattet ist, die in einem Kleeblattmuster um seinen Umfang herum angeordnet sind. Die Bitköpfe sind kegelförmig und mit integrierten Lagern ausgestattet, die eine reibungslose Rotation bei hoher Belastung gewährleisten. Die Köpfe sind in einem Winkel von ca. 45° am Meißelkörper befestigt, wobei ihre Spitzen nach innen zur Mitte des Körpers zeigen. Jeder Kopf ist mit mehreren konzentrischen Reihen gehärteter Zähne ausgestattet, die die Lager- oder Schneidspitzen des Meißels bilden.

Es gibt zwei grundlegende Bitkopf-Zahndesigns, die beim Tricone-Bit verwendet werden: Fräser und Wendeschneidplatte. Der Fräszahn hat ein flaches Keilprofil, während die Wendeschneidplatte eine abgerundete Kegelform hat. Wenn die Zähne unter Druck gegen die Felswand gedreht werden, verursachen die Zähne ein Versagen des Materials vom Typ Quetschung, wodurch bei jeder Drehung des Meißels eine Gesteinsschicht abgeschert wird. Obwohl Bitköpfe nach Abnutzung wiederaufbereitet werden können, werden die Köpfe im Allgemeinen weggeworfen, sobald die Zähne abgenutzt oder gebrochen sind.