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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag-oder Drehschlagbohren, von Bohr- löchern, umfassend eine Bohrkrone mit einer Bohr- bzw. Abbaufläche und eine Einrichtung zum Einbringen einer Dreh-und/oder Schlagbeanspruchung in die Bohrkrone, wobei die Bohrkrone aus einer zentralen Pilotbohrkrone und einer die zentrale Pilotbohrkrone umgebenden Ringbohrkrone besteht und die Pilotbohrkrone und die Ringbohrkrone an ihren Bohr- bzw. Abbauflächen mit Abbauelementen, insbesondere Hartmaterialeinsätzen, ausgebildet sind, wobei die Pilotbohrkrone an ihrer Abbaufläche und in dem mit der Ringbohrkrone zusammenwirkenden Umfangsabschnitt eine von einer Kreisform abweichende,
polygonförmige Aussenkontur mit einer Mehrzahl von Spitzen bzw. Scheiteln aufweist und in einer eine entsprechende Innenkontur aufweisenden Aufnahmeöffnung der Ringbohrkrone insbesondere lösbar aufnehmbar bzw. festlegbar ist.
Im Zusammenhang mit Vorrichtungen zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern sind einteilige Bohrkronen bzw. Bohrköpfe bekannt, bei welchen durch eine entsprechende Positionierung von Abbauelementen, insbesondere Hartmaterialeinsätzen, unter Berücksichtigung der drehenden und schlagenden Bewegung durch eine Versetzung der Abbauelemente bzw. Hartmaterialeinsätze in radialer Richtung der Bohrkrone sichergestellt wird, dass keinerlei Stege oder dgl. insbesondere in Ringform während des Abbauvorganges verbleiben, welche eine Weiterführung der Abbauarbeiten erschweren.
Neben der Verwendung von einteiligen Bohrkronen bzw. Bohrköpfen, mit welchen die gesamte Abbaufläche mit einem einzigen Werkzeug überstrichen wird, sind darüber hinaus in radialer Richtung geteilte Bohrkronen bekannt, wobei eine zentrale Pilotbohrkrone von einer Ringbohrkrone umgeben wird und sowohl die zentrale Pilotbohrkrone als auch die Ringbohrkrone jeweils entsprechende Abbauelemente, insbesondere Hartmaterialeinsätze, aufweisen. Derartige Ausführungsformen von geteilten sind beispielsweise aus der US-PS 5 322 139 oder DE-A 19 736 858.
Nachteilig bei diesen be-
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kannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, dass unter Berücksichtigung der einen im wesentlichen kreisförmigen Aussenumfang aufweisenden Pilotbohrkrone und der umgebenden Ringbohrkrone die jeweils an den Abbauflächen der Bohrkronenelemente anzuordnenden Abbauelemente in einem entsprechenden Abstand von der kreisförmigen Trennlinie zwischen den Elementen der Bohrkrone angeordnet sein müssten, so dass bei einem Abbauvorgang durch eine drehende und schlagende Bewegung der Bohrkrone insbesondere im Bereich der kreisförmigen Trennlinie zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone ein Steg von durch die Abbauelemente nicht beaufschlagbarem bzw. abbaubarem Material verbleibt, welcher insbesondere bei hartem Gestein die weitere Abbauarbeit bzw. Vortriebsarbeit erschwert bzw. unmöglich macht.
Im Zusammenhang mit mehrteiligen Bohrkronen, bestehend aus einer Pilotbohrkrone und einer die Pilotbohrkrone umgebenden Ringbohrkrone, sind beispielsweise Vorrichtungen der eingangs genannten Art aus der WO 98/21439 oder der DE 42 25 701 C bekannt geworden, wobei die Pilotbohrkrone einen von einer Kreisform abweichenden, polygonförmigen Aussenumfang aufweist. Dabei ist gemäss der Ausbildung der WO 98/21439 eine im wesentlichen rechteckige bzw. viereckige Struktur vorgesehen, während gemäss der DE 42 25 701 C eine kreuz-bzw. sternförmige Struktur für die Pilotbohrkrone vorgesehen ist. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, dass wenigstens teilweise scharfkantige Ränder bzw. Begrenzungskanten der aus der Ringbohrkrone vorragenden Pilotbohrkrone existieren, wobei derartige scharfkantige Ränder bzw.
Kanten nicht nur hohe Anforderungen an die Passgenauigkeit bzw. die Toleranzen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone stellen, sondern auch einem übermässigen Verschleiss während des Bohrvorgangs ausgesetzt sind.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art unter Verwendung einer Pilotbohrkrone und einer die Pilotbohrkrone ringförmig umgebenden Ringbohrkrone bei einfacher Konstruktion und Herstellung
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sicherzustellen, dass während des Abbauvorganges durch ein Schlagen und Drehen der Bohrkrone keinerlei Bereiche an der Abbaufläche verbleiben, welche nicht von den vorgesehenen Abbauelementen bzw.
Hartmaterialeinsätzen überstrichen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemässe Vorrichtung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der polygonförmige Aussenumfang der Pilotbohrkrone von einer dreieckigen Kontur mit abgerundeten Scheiteln bzw. Spitzen gebildet ist. Da sowohl die Pilotbohrkrone als auch die Ringbohrkrone in ihren zusammenwirkenden Umfangsabschnitten eine von einer Kreisform abweichende polygonförmige Aussenkontur mit einer Mehrzahl von Spitzen bzw. Scheiteln aufweisen, wird es möglich, die an den jeweiligen Abbauflächen bzw.
Bohrflächen vorgesehenen Abbauelemente, insbesondere Hartmaterialeinsätze, teilweise unregelmässig bzw. in unterschiedlichem radialen Abstand von der Längsachse der Bohrkrone anzuordnen, so dass durch die kombinierte Dreh- und Schlagbewegung verhindert wird, dass stegartige Materialquerschnitte, beispielsweise in Ringform, insbesondere an der Grenzfläche zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone verbleiben und eine weitere Abbauarbeit behindern bzw. bei hartem Gestein weitestgehend verhindern. Da erfindungsgemäss vorgesehen ist, dass der polygonförmige Aussenumfang der Pilotbohrkrone von einer dreieckigen Kontur mit abgerundeten Scheiteln bzw. Spitzen gebildet ist, erlauben derartige dreieckige Konturen mit abgerundeten Scheiteln bzw.
Spitzen im Bereich der Grenzflächen zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone eine entsprechend einfache und kostengünstige Herstellung und Anpassung der aufeinander abzustimmenden Anlageflächen zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone. Durch die vorgesehene, dreieckige Kontur mit abgerundeten Scheiteln bzw. Spitzen lässt sich bei einfachem Fertigungsaufwand eine ordnungsgemässe Übertragung der einzubringenden Kräfte auch bei geringer Anforderung an die Passgenauigkeit bzw. die Toleranzen erzielen.
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Wie oben bereits angedeutet, gelingt durch die polygonförmige Aussenkontur der Pilotbohrkrone und die darauf abgestimmte Innenkontur der Ringbohrkrone eine entsprechend unregelmässige Anordnung der Abbauelemente zur Verhinderung von verbleibenden Materialquerschnitten. In diesem Zusammenhang wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass im Bereich der Spitzen bzw.
Scheitel der polygonförmigen Abbaufläche der Pilotbohrkrone in an sich bekannter Weise jeweils ein Abbauelement, insbesondere
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jeweils bei einem Scheitel bzw. einer Spitze der polygonförmigen Abbaufläche der Pilotbohrkrone kann eine entsprechende Versetzung der Bauelemente in radialer Richtung erzielt werden, so dass sich die Abbaubereiche bzw. -flächen sowohl der Pilotbohrkrone als auch der Ringbohrkrone überschneiden und keinerlei nicht beaufschlagte Materialquerschnitte während des Bohrvorganges verbleiben.
Für einen ordnungsgemässen Abtransport von abgebautem Material und/oder zur Kühlung der Bohrkronen ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens die Pilotbohrkrone in an sich bekannter Weise mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung zum Einbringen eines Spülfluids und/oder zum Ausbringen von abgebautem Material ausgebildet ist.
Für eine besonders einfache Festlegung der Ringbohrkrone an der Pilotbohrkrone und um ein unbeabsichtigtes Lösen der Bohrkronenelemente voneinander insbesondere in axialer Richtung zu verhindern, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Ringbohrkrone über wenigstens ein insbesondere elastisches bzw. nachgiebiges Festlegungselement an der Pilotbohrkrone lösbar festgelegt ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht.
Für eine gleichmässige Beanspruchung und zuverlässige Festlegung der Ringbohrkrone an der Pilotbohrkrone wird darüber hinaus gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass drei im wesentlichen radial auf eine zentrale Längsachse der Bohrkrone angeordnete Festlegungsbol-
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zen zur Festlegung der Ringbohrkrone an der Pilotbohrkrone vorgesehen sind.
Wie bereits mehrfach erwähnt, ist insbesondere im Zusammenhang mit der Bearbeitung von hartem Gestein die erfindungsgemässe Vorrichtung, welche zuverlässig ein Verbleiben von insbesondere kreisförmige Stegen bzw. Materialquerschnitten verhindert, besonders wichtig bzw. günstig, so dass gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, dass die Einrichtung zum Einbringen einer Dreh-und/oder Schlagbeanspruchung von einem Tiefloch-bzw. Imlochhammer gebildet ist. Derartige Tief loch-bzw. Imlochhämmer eignen sich besonders zur Bearbeitung bzw. zum Einsatz in hartem Gestein, so dass durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Formgebung der Pilotbohrkrone und der umgebenden Ringbohrkrone ein zuverlässiger und rascher Bohrfortschritt auch in hartem Gestein sichergestellt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bohren von Bohrlöchern ;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die von der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone gebildete Bohrkrone in Richtung des Pfeils II der Fig. 1 ;
Fig. 3 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung teilweise im Schnitt eine Explosionsansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die Ringbohrkrone von der Pilotbohrkrone getrennt ist ; und
Fig. 4 schematisch die polygonförmige Aussenkontur der Grenzfläche zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone.
Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform einer allgemein mit 1 bezeichneten Vorrichtung bezieht sich auf eine Ausbildung zur Verwendung mit einem Tiefloch- bzw. Imlochhammer, wobei ein Schlaghammer schematisch mit 2 angedeutet ist, wobei entsprechende Aggregate zur Beaufschlagung des Schlaghammers in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.
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Anstelle der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform im Zusammenhang mit einem Tiefloch-bzw. Imlochhammer kann jedoch auch eine Bohrkrone Verwendung finden, welcher die Dreh- und Schlagenergie über ein entsprechendes, nicht näher dargestelltes Bohrgestänge eingebracht wird.
Wie aus Fig. 1 bis 3 deutlich ersichtlich, besteht die Vorrichtung 1 aus einer zentralen bzw. mittigen Pilotbohrkrone 3 und einer die Pilotbohrkrone 3 umgebenden Ringbohrkrone 4, wobei sowohl die Pilotbohrkrone 3 als auch die Ringbohrkrone 4 jeweils Abbauelemente, insbesondere Hartmaterialeinsätze bzw. Hartmetalleinsätze, 5 aufweisen.
Die Anordnung bzw. Positionierung der Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätze 5 auf beiden Bohrkronenteilen 4 und 5 ist insbesondere aus der Draufsicht gemäss Fig. 2 deutlich ersichtlich.
Aus der Darstellung gemäss Fig. 2 sowie der schematischen Darstellung gemäss Fig. 4 ist darüber hinaus ersichtlich, dass eine Grenzfläche 6 zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der die Pilotbohrkrone 3 umgebenden Ringbohrkrone 4 von einer polygonförmigen Kontur gebildet wird, welche in der dargestellten Ausführungsform eine im wesentlichen dreieckige Kontur mit jeweils abgerundeten Spitzen bzw. Scheiteln 7 ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt, sind unter anderem im Bereich der Scheitel bzw. Spitzen 7 der polygonförmigen Abbaufläche der Pilotbohrkrone 3 jeweils Abbauelemente 5 vorgesehen, so dass sich bei einer Drehbewegung der Bohrkronenteile 3 und 4 um die Längsachse 8 der Vorrichtung 1 unter anderem durch die an den Scheiteln bzw.
Spitzen 7 liegenden Abbauelemente 5 ein Bohr- bzw. Abbaubild erzielen lässt, bei welchem Material in einem radialen Abstand von der Längsachse 8 abgebaut wird, welches auch von an der Ringbohrkrone 4 im Bereich der Grenzlinie 6 liegenden Abbauelementen 5 erreicht wird, so dass bei einer Drehbewegung der Bohrkrone 3,4 zuverlässig verhindert wird, dass stegartige und im wesentliche ringförmige Materialrückstände, insbesondere im Bereich der Grenzfläche 6 zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der Ringbohrkrone 4, wie
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dies bei einer kreisförmigen Abbaufläche der Pilotbohrkrone 3 der Fall wäre, verbleiben.
Wie aus den beiliegenden Darstellungen ersichtlich, sind insbesondere in der Pilotbohrkrone 3 darüber hinaus Spülöffnungen 9 vorgesehen, über welche eine Spül- bzw. Kühlfluid in den Bereich der Abbauflächen der Bohrkronenteile 3 und 4 eingebracht werden kann.
Aus der schematischen Explosionsdarstellung gemäss Fig. 3 ist erkennbar, dass in einfacher Weise die Ringbohrkrone 4 über die entsprechende polygonförmige Aussenkontur der Pilotbohrkrone 3 geschoben werden kann, worauf über Fixierbolzen bzw. allgemeinen Festlegungselemente 10 eine insbesondere axiale Sicherung der Ringbohrkrone 4 an der Pilotbohrkrone 3 erzielbar ist. Aus der Darstellung gemäss Fig. 3 ist darüber hinaus eine Schulterfläche 11 sowohl an der Pilotbohrkrone 3 als auch an der Rückseite 12 der Ringbohrkrone 4 ersichtlich, über welche die auf die Pilotbohrkrone 3 aufgebrachte Schlagenergie auch auf die Ringbohrkrone 4 übertragen wird.
Durch die vorgeschlagene Trennung in eine Pilotbohrkrone 3 und eine Ringbohrkrone 4 gelingt es darüber hinaus, die üblicherweise rascher verschleissende Ringbohrkrone 4 von der Pilotbohrkrone 3 zu lösen und eine neue Ringbohrkrone 4 an der Pilotbohrkrone 3 über die Festlegungselemente bzw. Festlegungsbolzen 10 festzulegen, da insbesondere aufgrund der durch den grösseren radialen Abstand hervorgerufenen grösseren Beanspruchung der Ringbohrkrone 4, insbesondere der Abbauelemente 5 an der Ringbohrkrone 4, gegenüber der Pilotbohrkrone 3 und deren Abbauelementen 5 eine mehrfache Verwendung einer Pilotbohrkrone 3 mit beispielsweise fünf jeweils neuen Ringbohrkronen 4 erzielbar ist.