AT509643A1 - Zweiteiliges bohrwerkzeug zum schlag- oder drehschlagbohren von löchern in boden- oder gesteinsmaterial - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zweiteiliges Bohrwerkzeug zum Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial mit einem Bohrkopf und einem in einem Inneren des Bohrkopfes über zusammenwirkende, komplementäre Gewinde festgelegtes Adapterteil zur Kopplung mit einem Bohrgestänge bzw. einem Bohrgestänge wobei eine von einem Bohrlochinneren abgewandte Stirnseite des Bohrkopfes auf einer komplementär ausgebildeten Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Adapterteils auf-ruht.

Bohrwerkzeuge zum Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial sind in den unterschiedlichsten Ausbildungen und für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke bekannt, wobei in neuerer Zeit häufig Bohrkronen zum Einsatz gelangen, von welchen ein Teil, die sogenannte Ringbohrkrone nach Fertigstellung eines Bohrloches in diesem verbleibt oder sogenannte verlorene Bohrkronen zum Einsatz gelangen, welche nach Fertigstellung eines Bohrloches zur Gänze in dem Bohrloch verbleiben. Bei derartigen Bohrkronen wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit üblicherweise ein relativ weiches Material für entweder die gesamte oder zumindest die Ringbohrkrone verwendet, so daß es nach Fertigstellung eines Bohrloches häufig Probleme beim Lösen und Zurückziehen des Bohrgestänge oder eines mit dem Bohrgestänge verbundenen Adapters, aufgrund von Materialverformungen im Bereich der Verbindung des Bohrkopfes bzw. der Bohrkrone und des Adapters oder des bergseitigen Endes des Bohrgestänges auftreten. Um diese Verformungen zu minimieren bzw. vollständig zu vermeiden wurden bereits verschiedenste Arten der Verbindung zur Verfügung gestellt, wie z.B. die in der DE-A 25 43 578 oder der US-A 2 052 011 beschriebenen, wobei jedoch keine dieser Verbindungen ausreichende Standzeiten während eines Schlag- oder Drehschlagbohrens aufweist.

Aus der DE-A 33 30 025 ist ein zweistückiger mit einem Gewinde versehener Bohrer bekannt, bei welchem versucht wurde durch Vorsehen von Anschlag- bzw. Auflagerelementen größeren Durchmes- • * • · - 2 -sers als jenem der Ge winde Verbindung die Gewindeverbindung eines Bohrers mit einem Bohrgestänge von Biegemomenten freizuhalten und somit eine Zerstörung des Gewindes hintanzuhalten.

Aus der EP-B 0 771 934 ist ein Bohrwerkzeug, insbesondere zur Bearbeitung von Gestein bekanntgeworden, bei welchem durch eine spezielle Ausbildung einer Gewindeverbindung zwischen Bohrkopf und Bohrschaft die axiale Belastbarkeit des Gewindes erhöht wird und die Verschleißanfälligkeit desselben verringert wird.

Die Erfindung zielt nun darauf ab eine Gewindeverbindung zwischen einer verlorenen Bohrkrone bzw. einem Bohrkopf und einem Bohrgestänge bzw. einem Adapter zur Verfügung zu stellen, welche sowohl eine ausreichende Standzeit für die Ausbildung eines Bohrloches aufweist als auch nach Beendigung des Bohrvorganges sicher gelöst werden kann, um wiederverwertbare Elemente, wie die Bohrstange und/oder einen Adapter mit einer daran festgelegten Bohrstange sicher und zuverlässig rückgewinnen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das zweiteilige Bohrwerkzeug gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bohrlochinneren abgewandte Stirnfläche des Bohrkopfes und die damit zusammenwirkende Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Adapterteils komplementär ausgebildete Keilflächen mit Stirnzähnen aufweisen und daß ein Steigungswinkel der Keilflächen kleiner als ein Steigungswinkel eines Innengewindes des Bohrkopfs bzw. eines damit zusammenwirkenden Außengewindes des Adapterteils bzw. der Bohrstange ist. Indem die von dem Bohrlochinneren abgewandte Stirnfläche des Bohrkopfes und die damit zusammenwirkende Anschlag-bzw. Auflagerflache des Adapterteils komplementär ausgebildete Keilflächen mit Stimzähnen aufweisen wird eine Verdrehsicherung der komplementären Innen- und Außengewinde zur Verfügung gestellt wodurch sichergestellt ist, daß übermäßige Drehmomentbeanspruchungen auf das Gewinde hintangehalten werden. Indem weiterhin ein Steigungswinkel der Keilflächen kleiner als ein Steigungswinkel eines Innengewindes des Bohrkopfs bzw. eines damit zusammenwirkenden Außengewindes des Adapterteils bzw. der Bohrstange ist, ist eine Entlastung des Gewindes in axialer Richtung gewährleistet, da die Schlagbeanspruchung in erster Linie auf die Keilflächen aufgebracht wird und die für eine übermäßige Abnutzung besonders gefährdeten Flächen der zusammenwirkenden Gewinde, nämlich die zum Berginneren gewandte Fläche des Gewindes am Adapter bzw. an der Bohrstange sowie die zum Bergäußeren gewandte Fläche der Bohrkrone bzw. des Bohrkopfes, von einer Schlagbeanspruchung in axialer Richtung im wesentlichen frei gehalten werden.

Mit einer derartigen Ausbildung gelingt es weiterhin sicherzustellen, daß nach Beendigung eines Bohrvorganges der Adapter bzw. die Bohrstange sicher und zuverlässig von der Bohrkrone gelöst werden kann, so daß ein übermäßiger Materialaufwand und insbesondere der Verlust von Adaptern bzw. Bohrstangen vermieden werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das zweiteilige Bohrwerkzeug so ausgebildet daß der Steigungswinkel der Keilflächen wenigstens 10 % und höchstens 50 %, insbesondere etwa 25 % kleiner als der Steigungswinkel des Innen- und des Außengewindes ist. Durch einen deutlich kleineren Steigungswinkel der Keilfläche in bezug auf jenen des Innengewindes des Bohrkopfes und des Außengewindes des Adapters bzw. des Bohrgestänges hebt sich bei einem Einschrauben des Adapters bzw. der Bohrstange in den Bohrkopf zwangsweise ab, so daß zwangsweise ein gewisses Spiel des Gewindes des Adapters bzw. der Bohrstange in dem Innengewinde des Bohrkopfes ausgebildet wird, wodurch während eines Bohrvorganges die Gewindeverbindung zwischen Bohrkopf und Adapter bzw. Bohrstange im wesentlichen frei von axialen Kräften gehalten ist.

Um die axiale . Belastung der Gewinde des Bohrkopfes und des Adapters bzw. des Bohrgestänges weiter herabzusetzen ist die Erfindung bevorzugt so weitergebildet daß sich jeweils in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs erstreckende Gewindegründe der komplementären Gewinde des Bohrkopfes und des Adapters bzw. der Bohrstange eine Abmessung in axialer Richtung des zwei- ·♦»» · * · 4 V I · » » *·* «I ft ··· ·»+» * · · * * * * « · · · · ft 4 ft t t -*4 -..... teiligen Bohrwerkzeugs aufweisen, welche jene der Gewindeköpfe übersteigt. In dem jeweils der Gewindegrund eine größere Längserstreckung in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeuges als der jeweils in den Gewindegrund eingreifende Gewindekopf auf-weist, wird der jeweilige Gewindekopf bei jeder Beanspruchung des zweiteiligen Bohrwerkzeuges vollständig frei von axialer Belastung gehalten und es kann somit verhindert werden, daß die komplementären Gewinde und insbesondere das üblicherweise aus einem weicheren Material gefertigte Innengewinde des Bohrkopfes während des Bohrvorganges durch übermäßige Belastung ausgeschlagen oder abgerundet wird und nach Beendigung des Bohrvorganges nicht mehr gelöst werden kann.

Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht der Gewindegrund die Abmessung des Gewindekopfes in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs um wenigstens ein Drittel der Höhe der Stirnzähne übersteigt, wird nicht nur eine Freistellung der komplementären Gewinde von jeglicher axialen Belastung sichergestellt sondern zusätzlich sichergestellt, daß der Freiraum zwischen Gewindekopf und Gewindegrund ausreichend klein ist, um nicht während des Bohreinsatzes unerwünschten Biegemomenten zu unterliegen und zusätzlich durch eingetragene Gesteinsreste zu soweit zu verschmutzen, daß ein Lösen nach Beendigung des Bohrvorganges unmöglich gemacht ist.

Um sowohl eine sichere und zuverlässige Übertragung der Schlagenergie auf den Bohrkopf sicherzustellen als auch eine sichere und zuverlässige Übertragung der drehenden Beanspruchung auf den Bohrkopf sicherzustellen ist die Erfindung bevorzugt so ausgebildet, daß die Stirnfläche des Adapters bzw. der Bohrstange und der Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Bohrkopfes jeweils wenigstens eine, insbesondere wenigstens drei Keilflächen mit Stirnzähnen aufweist. Durch Ausbildung von wenigstens einer, vorzugsweise drei zusammenwirkenden Keilflächen des Adapters bzw. Bohrgestänges mit den entsprechenden komplementären Keilflächen des Bohrkopfes gelingt eine zuverlässige Übertragung der Schlag- • · * * « * ·«* 1 *«·»«···*·»·* • I * * « · · tf · · · · · · φ · · · - 5 - energie auf den Bohrkopf ohne, daß die Gewinde des Bohrkopfes und des Adapters bzw. des Bohrgestänges in axialer Richtung belastet werden,

Durch gleichzeitiges Vorsehen von im Eingriffsfall bzw. während des Bohrvorganges aneinander anliegenden Stimzähnen gelingt einerseits eine sichere Übertragung der Drehbewegung des Bohrgestänges auf den Bohrkopf und andererseits wird eine Sicherung gegen ein zu weites Einschrauben des Adapters bzw. des Bohrgestänges in den Bohrkopf zur Verfügung gestellt. Die Steigung der Keilflächen ist hierbei so gewählt, daß die resultierende Längserstreckung der Stimzähne in axialer Richtung so groß ist, daß auch bei höchsten drehenden Belastungen bzw. höchsten Biegemomenten eine ausreichend großes Auflagerfläche von an dem Bohrkopf und an dem Adapter bzw. der Bohrstange ausgebildeten Stirnzähnen zu Verfügung gestellt ist, um eine sichere und zuverlässige Übertragung der erforderlichen Drehmomente zu gewährleisten und gleichzeitig einen übermäßigen Verschleiß der Stirnzähne hintanzuhalten.

Indem, wie dies einer bevorzugen Weiterbildung des erfindungsgemäßen zweiteiligen Bohrwerkzeugs entspricht, wenigstens die Keilflächen des Adapters bzw. der Bohrstange gehärtet ausgebildet sind wird sichergestellt, daß die besonders beanspruchten, die Schlagenergie übertragenden, Keilflächen gegen ein Ausschlagen bzw. Abnutzen gesichert sind. Indem insbesondere die Keilflächen des Adapters bzw. des Bohrgestänges gehärtet ausgebildet sind wird eine Wiederverwertung dieses Elementes bzw. dieser Elemente nach Beeinigung eines Bohrvorganges in weiteren Bohrvorgängen sichergestellt. Indem wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht die Keilflächen und die Stirnzähne des Adapters bzw. der Bohrstange gehärtet.ausgebildet sind, werden sämtliche hochbeanspruchten Elemente des Adapters bzw. Bohrstange gegen vorzeitige Abnutzung gesichert. Indem auch die Stirnzähne gehärtet ausgebildet sind, wird nicht nur die Übertragung von sehr hohen Drehmomenten gewährleistet sondern vor allem • · « · · · «· ·«« * » ··« ·»*· * # tf * # · • · · ·# ·· «V » · - 6 - ein Abschlagen der extrem belasteten Bereiche der Stirnzähne vermieden.

Um eine weitere Verringerung der Belastungsmomente im Bereich der Stirnzähne zu erzielen und insbesondere ein Ausreißen derselben hintanzuhalten ist die erfindungsgemäße Ausbildung bevorzugt so weitergebildet, daß im Adapter bzw. der Bohrstange und in der Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Bohrkopfes im Bereich der Stimzähne jeweils in etwa halbkreisförmige Ausnehmungen ausgebildet sind. Durch Vorsehen der halbkreisförmigen Ausnehmungen wird eine Rißbildung, insbesondere bei übermäßiger Beanspruchung der extrem belasteten Bereiche der Stimzähne, durch Verteilung der eingebrachten Energie auf die im wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmungen gewährleistet und so ein Ausreißen bzw. Abreißen der Stirnzähne mit Sicherheit vermieden.

Um ein sicheres Lösen der Gewindeverbindung zwischen Bohrkopf und Adapter bzw. Bohrstange zu gewährleisten ist das zweiteilige Bohrwerkzeug gemäß der Erfindung bevorzugt so weitergebildet, daß das Innengewinde des Bohrkopfes und das damit zusammenwirkende komplementäre Außengewinde des Adapters bzw. der Bohrstange als eingängige Gewinde ausgebildet sind. Durch Vorsehen von eingängigen Gewinden gelingt es auch im Fall von extremen Verschmutzungen und beispielsweise dem Eintrag von zähem bzw. fest werdenden Bohrschlamm das Gewinde nach Beendigung des Bohrvorganges sicher zu lösen und somit die zur Weiterverwendung gedachten Elemente, nämlichen das Bohrgestänge sowie gegebenenfalls einen Adapter zu Festlegung des Bohrgestänges sicher und zuverlässig wieder aus der verlorenen Bohrkrone zu entfernen.

Indem weiterhin gemäß einer bevorzugten Weiterbildung das erfindungsgemäße zweiteilige Bohrwerkzeug so ausgebildet ist, daß sich der jeweilige Gewindegang des Bohrkopfes und des Adapters bzw. der Bohrstange über wenigstens 75 % und höchstens 99 % des Umfangs des Adapters bzw. der Bohrstange und des Bohrkopfes erstreckt wird einerseits eine sichere Verbindung des Bohrkopfes mit dem Adapter bzw. der Bohrstange gewährleistet und anderer- m 9 9 · • Mi - 7 - seits sichergestellt, daß die Verbindung auch nach extremen Belastungen und/oder Verschmutzungen zuverlässig gelöst werden kann.

Eine besonders einfache und gleichzeitig zuverlässige Verschraubung des Bohrkopfes mit dem Adapter bzw. der Bohrstange wird gewährleistet, wenn, wie dies einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen zweiteiligen Bohrwerkzeugs entspricht, die komplementären Gewinde als Flachgewinde oder Trapezgewinde mit einem Flankenwinkel kleiner 25° ausgebildet sind. In an sich bekannter Weise sind Flachgewinde oder Trapezgewinde zur Aufnahme von hohen axialen Beanspruchungen fähig und andererseits gelingt es mit derartigen Gewindeformen das nötige Spiel bzw. den nötigen Freiraum zwischen einem Gewindegrund und einem entsprechenden kämmenden Gewindekopf zur Verfügung zu stellen, um die beabsichtigten bevorzugten Merkmale der Erfindung zu erzielen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Außenansicht eines zweiteiligen Bohrwerkzeugs gemäß der Erfindung in der Stellung während eines Schlag- oder Drehschlagbohrens von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 des zweiteiligen Bohrwerkzeugs gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details B von Fig. 2, welches die wechselweise Position des Innengewindes des Bohrkopfs bzw. des Außengewindes des Adapters bzw. der Bohrstange im Zustand während des Bohrens zeigt,

Fig. 4 wiederum einen Längsschnitt durch das zweiteilige Bohrwerkzeug, wobei das zweiteilige Bohrwerkzeug in der Position während des Einschraubens des Adapters bzw. der Bohrstange in den Bohrkopf dargestellt ist,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das zweiteilige Bohrwerkzeug gemäß der Erfindung, in dem Betriebszustand während eines Zurückziehens des Bohrgestänges und eines Linksdrehens desselben, um • «•ft · · ··· ft ·· * · ft * · ft # · · · f · * · * # f » « ft 4 ft 4 * > · ft «ft « ft - " 8 *- während des Drehschlagbohrens die drehende Bewegung eines Bohrkopfs auszuführen,

Fig. 6 eine Außenansicht des zweiteiligen Bohrwerkzeugs in der Position gemäß Fig. 5, und

Fig. 7 einen Schnitt durch den Adapter bzw. das Bohrgestänge in welchem die Steigungswinkel des Keilflächen bzw. des Gewindes gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein Bohrkopf 1, insbesondere eine sogenannte verlorene Bohrkrone 1 dargestellt, welche an ihrer von den Lösewerkzeugen 2 abgewandten Stirnfläche 3 mit Keilflächen 4 und Stirnzähnen 5 ausgebildet ist. Die Keilflächen 4 sind hiebei so ausgebildet, daß sie mit komplementären Keilflächen 6 eines Adapters bzw. eines Bohrgestänges 7 während des Bohrens von Löchern in Boden- und/oder Gesteinsmaterial aneinander anliegend ausgebildet sind und über welche Keilflächen 4 bzw. 6 die Schlagenergie über das Bohrgestänge bzw, den Adapter 7 auf den Bohrkopf 1 aufgebracht wird. Der Adapter 7 weist hiebei zusätzlich zu den Keilflächen 6 Stirnzähne 8 auf, welche während eines Bohrens, insbesondere während der Aufbringung eines Drehmoments während eines Drehschlagbohrens an den komplementären Stirnzähnen 5 des Bohrkopfs 1 anliegen und die auf das zweiteilige Bohrwerkzeug aufgebrachte Drehmomente aufnehmen bzw, diesen standhalten.

Um ein Ausreißen und insbesondere ein unbeabsichtigtes Verformen der Stirnzähne 5 bzw. 8 mit Sicherzeit hintanzuhalten, sind hiebei sowohl in dem Bohrkopf 1 als auch in dem Adapter 7 bzw. in dem Bohrgestänge im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen 9 und 10 ausgebildet, welche zur Aufnahme von übermäßigen Beanspruchungen und zur Verteilung der eingebrachten Energie dienen, wodurch ein Abreißen bzw. Ausschlagen der Stirnzähne 5 bzw. 8 mit Sicherheit hintangehalten ist.

In Fig. 2, welche ein Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 darstellt, sind die Bezugszeichen von Fig. 1 beibehalten. Im Inneren der Bohrkrone 1 ist hiebei ein eingängiges Gewinde 11 ausgebildet, welches so ausgeführt ist, daß ein Gewindegrund 12 9 eine in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs größere Längserstreckung aufweist als ein mit diesem Gewindegrund 12 zu-sammenwirkender Gewindekopf 13 des in das Gewinde 11 eingreifenden Gewindes 14 des Adapters bzw. der Bohrstange 7. Das komplementäre Gewinde 14 des Adapters bzw. der Bohrstange 7 ist hiebei ebenfalls so ausgebildet, daß ein Gewindegrund 20 eine größere axiale Längserstreckung als ein in diesen Gewindegrund 20 eingreifender Gewindekopf aufweist. Durch eine derartige Ausbildung dienen die zusammenwirkenden Gewinde 11 und 14 im wesentlichen zur Zentrierung des Bohrgestänges bzw. des Adapters 7 in dem Bohrkopf 1 und nehmen im Falle der Belastung des Bohrkopfs 1, insbesondere während des Schlag- oder Drehschlagbohrens keinerlei axiale Last auf und sind somit frei von jeglichen in axialer Richtung wirkenden Belastungen. Wie dies der vergrößerten Teilansicht der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist die Ausbildung hiebei so getroffen, daß während des Bohrens ein Gewindekopf 13 des an dem Adapter 7 bzw. dem Bohrwerkzeug ausgebildeten Gewindes 14 im wesentlichen mittig in einem Gewindegrund 12 des komplementären Gewindes 11 in dem Bohrkopfs 1 angeordnet ist und daß beidseitig des Gewindekopfs 13 im wesentlichen gleiche Freiräume 15 sowohl in Richtung zu der Abbaufront bzw. den Bohrstiften 2 des Bohrkopfs 1 als auch in der vom Bohrlochinneren abgewandten Richtung ausgebildet ist, so daß während eines Bohrens, insbesondere Schlag- und/oder Drehschlagbohrens keinerlei Belastung auf den Gewindekopf bzw. die Gewindeköpfe 13 wirkt.

Durch die zusammenwirkenden Gewinde 11 bzw. 14 ist hiebei insbesondere sichergestellt, daß der Bohrkopf 1 auf dem Adapter bzw. der Bohrstange 7 zentriert angeordnet ist und daß während eines Bohrens keinerlei Biegeelemente auf die Bohrkrone wirken können.

Durch die Ausbildung mit den zusammenwirkenden Keilflächen 4 der Bohrkrone 1 bzw. 6 des Adapters 7 wird eine sichere und zuverlässige Übertragung der axialen Kraft des Bohrgestänges auf die Bohrkrone 1 sichergestellt und weiterhin wird durch Ausbil- a ···· ·· ··· > i · « · ·« I · ·«< · · I · · » · · t • · · ·· · t t · · · - 10 - düng der Stirnzähne 5 bzw. 8 eine sichere und zuverlässige Übertragung des Drehmoments während eines Drehschlagbohrens auf die Bohrkrone 1 gewährleistet.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 4, in welcher wiederum die Bezugszeichen der vorhergehenden Figuren beibehalten wurden, ist die Situation des zweiteiligen Bohrwerkzeugs während des Ein-schraubens des Adapters 7 bzw. der Bohrstange 7 in den Bohrkopf l dargestellt. Während des Einschraubens des Adapters 7 bzw. der Bohrstange in den Bohrkopf l ist hiebei die vordere Endkante 16 des Bohrkopfs 13 des Gewindes 14 des Adapters 7 bzw. der Bohrstange in Anlage an der in Richtung zum Bohrlochinneren angeordneten Seitenwange 17 des Bohrgrundes 12 des Innengewindes 11 des Bohrkopfs 1 angeordnet, wodurch eine sichere Zentrierung des Adapters bzw. der Bohrstange 7 im Inneren des Bohrkopfs gewährleistet ist. Die zusammenwirkenden Keilflächen 4 bzw. 6 des Bohrkopfs 1 bzw. des Adapters 7 sind hiebei so ausgebildet, daß sie ohne gegenseitige Behinderung übereinander geführt werden können und auch daß die in beiden Elementen 1 bzw. 7 ausgebildeten Stirnzähne 5 bzw. 8 frei übereinander bewegt werden können, ohne aneinander anzustoßen bzw. aneinander anzuschlagen, wodurch ein sicheres, zuverlässiges Einschrauben des Adapters 7 in den Bohrkopf 1 gewährleistet ist.

In Fig. 5 ist schließlich das zweiteilige Bohrwerkzeug während eines Zurückziehens des Bohrgestänges bzw. Adapters 7 in Richtung des Pfeils 17 dargestellt, wie dies während eines Drehschlagbohrens üblicherweise durchgeführt wird. Während des Zurückziehens des Adapters 7 gelangt nunmehr die von dem Bohrlochinneren abgewandte Schulter 18 des Gewindekopfs 13 des an dem Adapter 7 bzw. der Bohrstange ausgebildeten Gewindes 14 an die vom Bohrlochinneren abgewandte Seite 19 des im Bohrkopf 1 ausgebildeten Gewindes 11 in Anlage und genauer an die vom Bohrlochinneren abgewandte Schulter 19 des Gewindegründes 12 des Gewindes 11 in Anlage. In dieser Position des Adapters 7 im Inneren der Bohrkrone 1 sind nunmehr die Keil flächen 4 bzw. 6 des Adapters 7 • ·· ♦ φ « · »4 m Φ 4 m » · · · · · • · · · * « · « * · * * - ’π’- bzw. des Bohrkopfs 1 von einander abgehoben bzw. liegen nicht unmittelbar aneinander an und eine sociale Last wirkt auf die Keilflächen 4 bzw. 6 nicht. Trotzdem verbleibt ein ausreichendes Übergreifen der Stirazähne 5 bzw. 8, durch welches Übergreifen eine übermäßige Drehmomentbeanspruchung, welche gegebenenfalls zu einem Abbrechen der Stirnzähne 5 bzw. 8 führen könnte, wie dies aus der Darstellung gemäß Fig. 6 ersehen werden kann, zu verhindern. In Fig. 6 ist zusätzlich zu erkennen, daß die Stirnflächen 4 bzw. 6 nicht in Eingriff miteinander sind und voneinander abgehoben sind, so daß eine axiale Beanspruchung in Richtung zum Bohrlochinneren der Bohrkrone 1 durch den Adapter 7 bzw. die

Bohrstange nicht stattfindet.

Mit einer Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung gelingt es somit, eine Gewindeverbindung 11, 14 zwischen einem

Bohrkopf 1 und einem Adapter 7 bzw. einer Bohrstange zur Verfügung zu stellen, welche Gewindeverbindung 11, 14 während dem Bohren vollständig unbelastet ist und bei welcher Verbindung die gesamte axiale Belastung über die Keilflächen 4 bzw. 6 auf dem Bohrkopf 1 aufgebracht wird und die Drehmomentbeanspruchung während des Drehschlagbohrens über die Stirnzähne 5 bzw. 8 aufgebracht wird, so daß insgesamt ein Verschleiß des Gewindes 11 des Bohrkopfs 1 ebenso wie des Außengewindes 14 des Adapters 7 mit Sicherheit hintangehalten wird und nach Beendigung des Bohrvorgangs ein sicheres und zuverlässiges Lösen des Bohrwerkzeugs bzw. des Adapters 7 aus dem Bohrkopf 1 sichergestellt werden kann und auch der Adapter 7 bzw. das Bohrgestänge für weitere Einsätze wiederverwendet werden kann.

In Fig. 7, in welcher die Bezugszeichen der vorhergehenden Figuren beibehalten sind, ist ein Schnitt durch einen Adapter bzw. eine Bohrstange 7 dargestellt, in welchem (welcher) die Steigungswinkel al bzw. a2 der Keilfläche 6 bzw. des Gewindes 14 dargestellt sind. Der Winkel al bzw. a2, welcher in bezug auf eine fiktive, normal auf eine Längsachse 21 des Adapters stehende Achse 22 als Steigungswinkel der jeweiligen Gewinde ermittelt • · • · * · » » * • « · I 9 t»* I · ··· f # * · t · · » « Ψ « · * » v · φ *· m ♦ ** _"i2” sind, zeigen deutlich, daß bei einem Einschrauben des Adapters 7 in den in Fig. 7 nicht dargestellten Bohrkopf 1 das Gewinde 14 zwangsweise von dem komplementären Gewinde 11 des Bohrkopfs 1 abheben muß, wodurch die komplementären Gewinde 11, 14 während des Bohrvorgangs in axialer Richtung frei von Kräften gehalten sind.

Durch die spezielle konstruktive Ausgestaltung wird weiterhin sichergestellt, daß ein Abbrechen der Stirnzähne 5 bzw. 8 ebenso wie ein Verschleiß der Keilflächen 4 bzw. 6 hintangehalten wird, wobei für das Erzielen einer besonders hohen Standfestigkeit insbesondere die Keilflächen 6 bzw. die Stirnzähne 8 gehärtet ausgebildet sind. Durch Ausbilden der Keilflächen 4 bzw. 6 mit von den Gewinden 11, 14 im Inneren des Bohrkopfs 1 bzw. am Äußeren des Adapters 7 verschiedener Steigung wird insbesondere das Gewinde 11, 14 in axialer Richtung belastungsfrei gehalten und somit nicht unnötig verschlissen.

Claims (11)

1. * * · * » * 4 · * * » I 4 * 4·· · · ··* * * · * 4 f f I * 4 · · · · » 4 «· · - 13 - Patentansprüche 1. Zweiteiliges Bohrwerkzeug zum Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial mit einem Bohrkopf und einem in einem Inneren des Bohrkopfes (1) über zusammenwirkende, komplementäre Gewinde {11, 14) festgelegtes Adapterteil (7) zur Kopplung mit einem Bohrgestänge wobei eine von einem Bohrlochinneren abgewandte Stirnfläche (3) des Bohrkopfes (1) auf einer komplementär ausgebildeten Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Adapterteils (7) aufruht, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bohrlochinneren abgewandte Stirnfläche (3) des Bohrkopfes (1) und die damit zusammenwirkende Anschlag- bzw. Auflagerfläche des Adapterteils (7) komplementär ausgebildete Keilflächen (4, 6) mit Stirnzähnen (5, 8) auf weisen und daß ein Steigungswinkel (al) der Keilflächen (4, 6) kleiner als ein Steigungswinkel (a2) eines Innengewindes des Bohrkopfs (1) bzw. eines damit zusammenwirkenden Außengewindes des Adapterteils (7) bzw. der Bohrstange ist.
2. 2. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (al) der Keilflächen (4, 6) wenigstens 10 % und höchstens 50 %, insbesondere etwa 25 % kleiner als der Steigungswinkel (a2) des Innen- und des Außengewindes (11, 14) ist.
3. 3. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs erstreckende Gewindegründe (12, 20) der komplementären Gewinde (11, 14) des Bohrkopfes (1) und des Adapters bzw. der Bohrstange (7) eine Abmessung in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs aufweisen, welche jene der Gewindeköpfe (13) übersteigt. • · · η « · * · ♦ « * • *«· • · · · • * ·«· · • Ρ · » Ρ « V - *14 *-
4. 4. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gewindegrund (12, 20) die Abmessung des Gewindekopfes (13) in axialer Richtung des zweiteiligen Bohrwerkzeugs um wenigstens ein Drittel der Höhe der Stirnzähne (5, 8) übersteigt.
5. 5. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Adapters bzw. der Bohrstange (7) und der Anschlag- bzw. Auflagerfläche (3) des Bohrkopfes (1) jeweils wenigstens eine, insbesondere wenigstens drei Keilflächen (4, 6) mit Stirnzähnen (5, 8) aufweist.
6. 6. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Keilflächen (4, 6) des Adapters bzw. der Bohrstange (7) gehärtet ausgebildet sind.
7. 7. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (4, 6) und die Stirnzähne (5, 8) des Adapters bzw. der Bohrstange (7) gehärtet ausgebildet sind.
8. 8. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Adapter bzw. der Bohrstange (7) und in der Anschlag- bzw. Auf lager fläche (3) des Bohrkopfes (1) im Bereich der Stirnzähne (5, 8) jeweils in etwa halbkreisförmige Ausnehmungen (9, 10) ausgebildet sind.
9. 9. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen- (11) und das damit zusammenwirkende komplementäre Außengewinde (14) als eingängige Gewinde ausgebildet sind.
10. 10. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der jeweilige Gewindegang des Bohrkopfes (1) · und des Adapters bzw. der Bohrstange (7) über wenigstens 75 % und höchstens 99 % des Umfangs des Adapters bzw. der Bohrstange (7) und des Bohrkopfes (1) erstreckt.
11. 11. Zweiteiliges Bohrwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Gewinde (11, 14) als Flach- • · · * · · ··· * ·* · » »·· t » «·» * · * « · 4 « · * » - 15 -gewinde oder Trapezgewinde mit einem Flankenwinkel kleiner 25° ausgebildet sind. Wien, 7. April 2010 DYWIDAG-Systems International GmbH durch: ^ Patentanwälte f Mikäovsky & Polihammer OG