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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone für ein Bohrgestänge oder einen Imlochbohrhammer für die Herstellung von Bohrungen im Erdreich oder Gestein für schlagendes und bzw. oder drehendes Bohren beim gleichzeitigen Einbringen einer Verrohrung in die in Herstellung begriffene Bohrung, bei der ein mit Schneideinsätzen bestückter Grundkörper vorhanden ist, der mit dem Gestänge drehfest verbunden ist.
Bei solchen Bohrkronen ergibt sich stets das Problem, dass diese ein Loch mit einem, den äusseren Durchmesser der Verrohrung übersteigenden Durchmesser herstellen muss, und anderseits durch die Verrohrung hindurch herausziehbar sein müssen.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Schneideinsätze an im Grundkörper um die Achse des Gestänges kreuzende Achsen schwenkbaren Flügeln anzuordnen, die sich beim Auftreffen auf dem Grund der Bohrung mit ihrem freien Ende nach aussen verschwenken. Dabei ergibt sich allerdings der Nachteil, dass die Schlagenergie von diesen Achsen genommen werden muss, wodurch ein entsprechend hoher Verschleiss und ein Ausschlagen der entsprechenden Bohrungen, bzw. ein Einarbeiten der Achsen nicht zu vermeiden war, sodass sich für solche Bohrkronen nur eher bescheidene Standzeiten ergaben. Ausserdem ist dabei eine Reparatur der Bohrkrone keineswegs auf den Austausch der Schneideinsätze beschränkt, sondern erfordert auch eine Überholung der Lagerung der Flügel.
Weiters wurde durch die US-PS 4 446 935 eine Bohrkrone bekannt, bei der ein Schneidkopf an der Verrohrung befestigt ist, die ebenso wie ein weiterer, über eine im Inneren der Verrohrung verlaufende Welle angetriebener Schneidkopf in Drehung versetzt wird. Dabei weist der mit der Verrohrung drehfest verbundene Schneidkopf einen den Durchmesser der Verrohrung übersteigenden Durchmesser auf. Der mit dem Gestänge verbundene Schneidkopf stützt sich mit einer Schulter an einer an der Stirnseite des mit der Verrohrung verbundenen Schneidkopfes angeordneten, schräg geneigten Bahn ab und wird über eine Kardanwelle angetrieben, wobei aber keinerlei Möglichkeit besteht, den mit dem Gestänge drehfest verbundenen Schneidkopf im Inneren der Verrohrung hochzuziehen.
Damit ist es bei dieser Lösung bei einem Wechsel der Schneidköpfe stets erforderlich, die gesamte Verrohrung samt Gestänge auszubauen und hochzuziehen. Eine direkte oder auch nur mittelbare Antriebsverbindung zwischen der angetriebenen Verrohrung und dem Gestänge im Inneren derselben bzw. den beiden Schneidköpfen ist bei dieser Lösung nicht vorgesehen.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Bohrkrone der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen sehr robusten Aufbau und geringe Verschleissanfälligkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die drehfeste Verbindung des Grundkörpers mit dem Gestänge über einen mit dem Gestänge direkt verbundenen Kopf erfolgt, wobei der Grundkörper mit federartigen Vorsprüngen in Nuten des Kopfes eingreift und die einander zugekehrten Anlageflächen des Grundkörpers und des Kopfes gegen die Achse des durchgehend in Längsrichtung der Verrohrung verlaufenden Gestänges unterschiedlich geneigt sind und der Grundkörper gegenüber dem Kopf schwenkbar und bzw.
oder axial verschiebbar gehalten ist, wobei in der ausgeschwenkten Lage des Grundkörpers der Radius der Schneidbahn der Schneideinsätze grösser als der äussere Radius der Verrohrung isL
Dadurch wird erreicht, dass der Grundkörper trotz eines den Innendurchmesser der Verrohrung unterschreitenden Durchmessers eine Bohrung mit den Aussendurchmesser der Verrohrung übersteigendem Durchmesser herstellen kann. Dies ergibt sich durch ein Verschwenken des Grundkörpers sobald der Grundkörper zur Anlage am Grund der Bohrung kommt und mit dem Gestänge gegen den Grundkörper gedrückt wird, wodurch es aufgrund der unterschiedlichen Winkel zwischen den einander zugekehrten Anlageflächen des Grundkörpers und des Kopfes zu einem Ausschwenken des Grundkörpers kommt.
Damit vergrössert sich aber auch der Radius, den die im Grundkörper gehaltenen Schneideinsätze bei der Drehung des Gestänges beschreiben.
Bei der erfindungsgemässen Lösung können die auf die Bohrkrone einwirkenden Schläge über die Anlageflächen des Grundkörpers und des Kopfes auf den ersteren übertragen werden. Da diese Anlageflächen relativ gross bemessen werden können, ergeben sich nur relativ geringe Flächenpressungen und damit nur ein geringer Verschleiss. Ausserdem lassen sich diese Flächen weit leichter und einfacher nacharbeiten als Bolzen und die diese aufnehmenden Bohrungen, wie dies bei den bekannten Lösungen erforderlich ist.
Bei einer Bohrkrone, bei der gegebenenfalls eine Pilotkrone vorgesehen ist, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kopf einen den Grundkörper durchsetzenden zentralen Fortsatz aufweist, auf den die Pilotkrone aufgeschraubt ist und die Bohrung des Grundkörpers an dessen dem Kopf zugekehrten Ende einen runden Querschnitt und an dem vom äusseren Ende des Gestänges abgekehrten Ende einen ovalen Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise die Erzeugende der Bohrung, die im an dem Kopf voll anliegenden Zustand des Grundkörpers im grössten Abstand von der Pilotkrone endet, einen Winkel mit der in der gleichen Diametralebene liegenden Mantellinie des Grundkörpers einschliesst, der dem Winkel den die Achse des Gestänges mit den Mantellinien des Fortsatzes einschliesst,
und die dieser Erzeugenden der Bohrung diametral gegenüberliegende Erzeugende derselben einen Winkel mit der in der gleichen Diametralebene liegenden Mantellinie des Grundkörpers einschliesst, der bei voll aneinanderliegenden Anlageflächen des Grundkörpers und des Kopfes dem Winkel zwischen den in dieser Diametralebene liegenden Mantellinien des Fortsatzes und des Grundkörpers entspricht.
Durch diese Massnahmen ist sichergestellt, dass der Grundkörper eine ausreichende Verschwenkbarkeit bezüglich der Achse des Gestänges aufweist und der Grundkörper satt an dem Kopf anliegt, wodurch es zu einer
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einwandfreien Übertragung der Schläge auf die Bohrkrone kommt.
Im Falle der Anordnung einer Pilotkrone wird deren Durchmesser zweckmässigerweise so gewählt, dass diese gleichzeitig als Begrenzung für den axialen Verschiebeweg des Grundkörpers dient.
Grundsätzlich kann aber die Halterung des Grundkörpers auch mittels einer mit dem Gestänge oder dem Kopf verbundenen und dieses bzw. diesen quer zur Achse des Gestänges verlaufenden Bolzen gehalten werden, der ein in Achsrichtung des Gestänges verlaufendes Langloch eines dieser Teile mit Spiel durchsetzt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die federartigen Vorsprünge an axialen Fortsätzen der dem Kopf zugekehrten Stirnseite des Grundkörpers angeordnet sind, von denen jener Fortsatz der bei axial mit dem Gestänge ausgerichtetem Grundkörper im Bereich der grössten Annäherung desselben an die diesem zugekehrter Stirnfläche des Kopfes liegt, an seiner Aussenseite abgeschrägt ist, um das Einführen des Grundkörpers in die Verrohrung zu erleichtern.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 eine erfindungsgemässe Bohrkrone in Arbeitsstellung, und die Fig. 2 eine erfindungsgemässe Bohrkrone im in die Verrohrung zurückgezogenen Zustand.
An der Verrohrung (1) ist in üblicher Weise ein Rohrschuh (2) aufgeschraubt.
Im Inneren der Verrohrung (1) ist mittels Gleitsteinen (3) das Gestänge (4) zentrisch geführt, in dessen Innerem zwei Kanäle (5,6) für die Zufuhr von Kühlluft und Wasser vorgesehen sind. Weiters ist innerhalb der Verrohrung noch ein nicht dargestellter Imlochhammer angeordnet, der das mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebes in Drehung versetzbare Gestänge mit Schlägen beaufschlagt.
Am freien Ende des Gestänges (4) ist ein Kopf (7) angeordnet, in dem sich die Kanäle (5, 6) in an diese anschliessenden schrägen Bohrungen (8,9) fortsetzen und zu einem zentralen Kanal (10) führen, der stirnseitig des Fortsatzes (11) des Kopfes (7) in einer Öffnung endet.
Auf diesem Fortsatz (11) ist eine Pilotkrone (12), die stirnseitig mit Schneideinsätzen (13) bestückt ist, aufgeschraubt.
Diese Pilotkrone, die zum Vorbohren dient und einen den Innendurchmesser der Verrohrung (1) unterschreitenden Aussendurchmesser aufweist, begrenzt den Weg der axialen Verschiebung des Grundkörpers (14), der an seiner einen Stirnseite ebenfalls mit Schneideinsätzen (13) bestückt ist.
Dieser Grundkörper weist an seiner dem Kopf (7) zugekehrten Stirnseite sich in axialer Richtung erstreckende Fortsätze (15) auf, die in axial verlaufende und an der dem Grundkörper zugekehrten Stirnseite des Kopfes (7) offene Nuten (16) eingreifen und für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Grundkörper (14) und dem mit dem Gestänge (4) drehfest verbundenen Kopf (7) sorgen.
Die einander zugekehrten Stirnflächen des Kopfes (7) und des Grundkörpers (14) dienen als Anlageflächen (17) und (18) über die auf das Gestänge (4) einwirkenden Schläge auf den Grundkörper (14) übertragen werden, sobald die freie Stirnseite des Grundkörpers (14) am Grund des Bohrloches ansteht und deshalb diese Flächen aneinander zur Anlage kommen.
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, weisen diese Anlageflächen (17), (18) bei axial mit dem Gestänge ausgerichtetem Grundkörper (14) unterschiedliche Neigung gegen die Achse des Gestänges (4) auf. Dies bedingt beim Aufstehen des Grundkörpers (14) am Boden des Bohrloches ein Ausschwenken des Grundkörpers (14), wodurch dessen Schneideinsätze (13) beim Drehen des Gestänges (4) einen Kreis beschreiben, der zumindest gleich, besser jedoch geringfügig grösser als der Aussendurchmesser des Rohrschuhs (2) und damit der Verrohrung (4) ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Anlagefläche (17) des Kopfes (7) senkrecht zur Achse des Gestänges (4), wogegen die Anlagefläche (18) des Grundkörpers (7) einen von 900 verschiedenen Winkel mit der Achse des Gestänges einschliesst.
Die den Grundkörper (14) durchsetzende Bohrung (19) weist im Bereich der dem Kopf (7) zugekehrten Stirnfläche einen kreisrunden Querschnitt auf, wogegen im Bereich der der Pilotkrone (12) zugekehrten Stirnfläche ein ovaler Querschnitt der Bohrung (19) vorhanden ist. Dabei weist die Erzeugende der Bohrung (19), welche im an den Kopf (7) voll angelegten Zustand des Grundkörpers (14) den grössten Abstand von der Pilotkrone (12) aufweist, einen Winkel mit der in der gleichen Diametralebene liegenden Mantellinie des Grundkörpes (14) auf, der dem Winkel der in derselben Diametralebene liegenden Mantellinie des Fortsatzes (11) mit der Achse des Gestänges (4) entspricht.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Mantellinien des Fortsatzes (11) parallel zur Achse des Gestänges (4), weshalb auch die in der in der Fig. 1 dargestellten, voll an dem Kopf (7) anliegenden Lage des Grundkörpers (14) an ihrem der Pilotkrone (12) zugekehrten Ende den grössten Abstand von dieser aufweisenden Erzeugende der Bohrung (19) parallel zur in der gleichen Diametralebene liegenden Mantellinie des Grundkörpers (14) verläuft.
Die diametral zu dieser Erzeugenden der Bohrung liegende Erzeugende derselben schliesst einen Winkel mit der in derselben Diametralebene liegenden Mantellinie des Grundkörpers (14) ein, der bei voll an dem Kopf (7) anliegendem Grundkörper (14) dem Winkel zwischen den in dieser Diametralebene liegenden Mantellinien des Fortsatzes und des Grundkörpers (14) entspricht.
Da beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Mantellinien des Fortsatzes (11) parallel zur Achse des Gestänges (4) verlaufen und die Anlagefläche (17) des Kopfes (7) senkrecht zur Achse des Gestänges verläuft,
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entspricht der Winkel den die entsprechende Erzeugende der Bohrung mit der Mantellinie des Grundkörpers (14) einschliesst, dem Komplementärwinkel zum Winkel, den die Anlagefläche (18) des Grundkörpers (14) bei dessen axialer Ausrichtung zur Achse des Gestänges (4) mit dessen Achse einschliesst.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Anlageflächen (17), (18) des Grundkörpers (14) und des Kopfes (7) satt aneinander anliegen können, wodurch eine entsprechend gute Übertragung der auf das Gestänge einwirkenden Schläge auf den Grundkörper (14) erreicht wird.
Um Kerbspannungen zu vermeiden, ist der Übergang von der Bohrung (19) zur Stirnfläche, bzw.
Anlagefläche (18) und der Übergang des Kopfes (7) zu dessen Fortsatz (11) verrundet.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, kann die Bohrkrone in die Verrohrung (1) eingezogen werden, wobei der Grundkörper (14) axial mit dem Gestänge (4) ausgerichtet wird. Dabei erleichtert die Abschrägung des einen Ansatzes (15) das Einführen des Grundkörpers (14) in die Verrohrung (1).
PATENTANSPRÜCHE 1. Bohrkrone für ein Bohrgestänge oder einen Imlochbohrhammer für die Herstellung von Bohrungen im Erdreich oder Gestein für schlagendes und bzw. oder drehendes Bohren beim gleichzeitigen Einbringen einer Verrohrung in die in Herstellung begriffene Bohrung, bei der ein mit Schneideinsätzen bestückter Grundkörper vorhanden ist, der mit dem Gestänge drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung des Grundkörpers (14) mit dem Gestänge (4) über einen mit dem Gestänge (4) direkt verbundenen Kopf (7) erfolgt, wobei der Grundkörper (14) mit federartigen Vorsprüngen (15) in Nuten (16) des Kopfes (7) eingreift und die einander zugekehrten Anlageflächen des Grundkörpers (14) und des Kopfes (7) gegen die Achse des durchgehend in Längsrichtung der Verrrohrung verlaufenden Gestänges (4)
unterschiedlich geneigt sind und der Grundkörper (14) gegenüber dem Kopf (7) schwenkbar und bzw. oder axial verschiebbar gehalten ist, wobei in der ausgeschwenkten Lage des Grundkörpers (14) der Radius der Schneidbahn der Schneideinsätze (13) grösser als der äussere Radius der Verrohrung ist.