DE102011051684A1 - Tool holder and chisel carrier and drill bit for a drill head - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf mit einem Werkzeughalter, daran montierten Meißelträgern und Bohrmeißeln. Erfindungsgemäß sind die Meißelträger von dem Werkzeughalter trennbar.The invention relates to a drill head with a tool holder, chisel carriers and drill bits mounted thereon. According to the invention, the bit carriers can be separated from the tool holder.
Description
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für einen Bohrkopf mit einem Befestigungsansatz, der von einem Spülkanal durchdrungen ist, und wobei an den Befestigungsansatz mittelbar oder unmittelbar ein Tragkörper angeschlossen ist. The invention relates to a tool holder for a drill head with a mounting lug, which is penetrated by a flushing channel, and wherein the attachment approach directly or indirectly a support body is connected.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Meißelträger für einen Bohrkopf mit einem Trägerkopf, an dem an einem Lagerabschnitt ein Bohrmeißel drehbar befestigbar ist. The invention further relates to a bit carrier for a drill head with a carrier head, on which a drill bit can be fastened rotatably on a bearing section.
Die Erfindung betrifft schließlich auch einen Bohrmeißel zur drehbaren Ankopplung an einem Meißelträger. Finally, the invention also relates to a drill bit for rotatable coupling to a bit carrier.
Bohrköpfe werden verwendet, um im Erdreich zu Baumaßnahmen Bohrungslöcher auszunehmen. Dabei sind die Bohrköpfe endseitig auf einem Bohrgestänge befestigt. Über das Bohrgestänge kann die Drehung und der Vorschub einer Antriebseinheit in den Bohrkopf übertragen werden. Drilling heads are used to exclude well holes in the ground for construction work. The drill heads are attached to the end of a drill pipe. Via the drill string, the rotation and the feed of a drive unit can be transferred into the drill head.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Horizontalbohrgeräte bekannt, bei denen eine eher horizontale Bohrung in das Erdreich eingebracht wird. Dabei wird der Bohrkopf beispielsweise unter Straßen, Gebäuden oder dergleichen hindurchgetrieben. Die Bohrköpfe weisen üblicherweise einen Werkzeughalter auf, der an Ansätzen drehbar gelagerte Bohrmeißel hält. Wenn der Bohrkopf durch das Erdreich getrieben wird, so rollen die Bohrmeißel auf dem abzutragenden Gut ab und lösen es aus. Es wird dabei fein zerteilt, sodass es mit einer Spülemulsion ausgewaschen werden kann. Dabei wird die Spülemulsion über das Bohrgestänge den Bohrköpfen zugeführt. Die Bohrköpfe sind einem starken Verschleiß unterworfen und müssen daher regelmäßig getauscht werden. From the state of the art, for example, horizontal drilling devices are known in which a rather horizontal bore is introduced into the soil. In this case, the drill head is driven through, for example, under roads, buildings or the like. The drill heads usually have a tool holder holding rotatably mounted drill bits on lugs. When the drill head is driven through the soil, the drill bits roll on the material to be removed and release it. It is finely divided so that it can be washed out with a rinsing emulsion. The rinsing emulsion is fed via the drill pipe to the drill heads. The drill heads are subject to heavy wear and must therefore be replaced regularly.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeughalter, einen Meißelträger beziehungsweise einen Bohrmeißel bereitzustellen, die verschleißoptimiert ausgelegt sind. It is an object of the invention to provide a tool holder, a bit carrier or a drill bit, which are designed to be wear-optimized.
Die den Werkzeughalter betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Tragkörper in Umfangsrichtung zueinander versetzte Werkzeugaufnahmen zur auswechselbaren Aufnahme von Meißelträgern aufweist. The task of the invention relating to the tool holder is achieved in that the support body has mutually offset tool receptacles for exchangeable reception of bit carriers in the circumferential direction.
Erfindungsgemäß wird mithin ein Verschleißsystem bereitgestellt, bei dem der Werkzeughalter eine Schnittstelle zur auswechselbaren Ankopplung der Meißelträger aufweist. Dementsprechend können der Werkzeughalter und der Meißelträger entsprechend ihrem Verschleißzustand unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Hierdurch wird eine Optimierung der Lebensdauer der einzelnen Werkzeugbauteile erreicht. According to the invention, therefore, a wear system is provided in which the tool holder has an interface for interchangeable coupling of the bit carrier. Accordingly, the tool holder and the bit carrier can be replaced independently according to their wear state. As a result, an optimization of the service life of the individual tool components is achieved.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Werkzeugaufnahmen als Steckaufnahmen ausgebildet sind. Dementsprechend können die Meißelträger auch im rauen Baustellenbetrieb und bei eingeschränkt zugänglichen Montagesituationen einfach gewechselt und genau positioniert werden. According to a preferred embodiment of the invention, it may be provided that the tool holders are designed as plug-in receptacles. Accordingly, the chisel beams can be easily changed even in rough construction site operation and in limited access mounting situations and accurately positioned.
Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Werkzeugaufnahmen eine Einstecköffnung aufweisen, die in die dem Befestigungsansatz abgekehrte Richtung oder radial nach außen hin geöffnet ist. Dementsprechend können die Meißelträger von der Vorderseite oder der Seite des Bohrkopfs in die Steckaufnahmen eingesetzt werden. It is particularly advantageous if the tool holders have an insertion opening which is open in the direction away from the attachment lug or radially outward. Accordingly, the bit carriers can be inserted from the front or the side of the drill head into the plug receptacles.
Ein erfindungsgemäßer Werkzeughalter kann dergestalt sein, dass im Bereich der Werkzeugaufnahme eine Schraubaufnahme angeordnet ist, die in Richtung zum Befestigungsansatz hin geöffnet und von dort aus zugänglich ist. Dementsprechend ist die Schraubaufnahme so angeordnet, dass der Schraubenkopf einer in die Schraubaufnahme eingeführten Befestigungsschraube verschleißgünstig positioniert ist. Insbesondere ist er dann nicht dem abrasiven Verschleißangriff ausgesetzt. A tool holder according to the invention may be such that a screw receptacle is arranged in the region of the tool receptacle, which is opened in the direction of the fastening projection and accessible from there. Accordingly, the screw receptacle is arranged so that the screw head of an inserted into the screw mounting screw is positioned wear-favorable. In particular, he is then not exposed to the abrasive wear attack.
Eine exakte Positionierungsmöglichkeit für die Meißelträger wird auf einfache Weise dann geboten, wenn vorgesehen ist, dass die Werkzeughalter zwei einander gegenüberliegende Führungsnuten aufweisen. An exact positioning option for the bit carrier is provided in a simple manner when it is provided that the tool holder have two guide grooves facing each other.
Hierbei wird eine gute Zentrierung dann erreicht, wenn vorgesehen ist, dass die Führungsnuten von zwei Flanken seitlich begrenzt sind, die in Nutlängsrichtung verlaufen und zueinander im Winkel angestellt sind. Diese Konstruktion ist darüber hinaus belastungsoptimiert ausgelegt. Die die Nuten bildenden Wandungsabschnitte der Werkzeugaufnahmen verdicken sich in Richtung zum Nutgrund hin und haben mithin dort, wo die höchsten Beanspruchungen vorliegen, einen großen Belastungsquerschnitt. Here, a good centering is achieved when it is provided that the guide grooves are bounded by two flanks laterally, which extend in the groove longitudinal direction and are employed at an angle to each other. This construction is also designed to be stress-optimized. The grooves forming wall portions of the tool holders thicken towards the bottom of the groove and therefore have, where the highest stresses exist, a large load cross-section.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Werkzeugaufnahmen zumindest teilweise jeweils von zwei Führungsansätzen gebildet sind, und dass zwischen den Führungsansätzen benachbarter Werkzeugaufnahmen Ableitkanäle gebildet sind. Über die Ableitkanäle kann das mit der zugeführten Emulsion abgetragene Gesteinsmaterial abgeführt werden. Particularly preferably, it can be provided that the tool holders are at least partially each formed by two guide lugs, and that between the guide lugs adjacent tool holders Ableitkanäle are formed. About the Ableitkanäle the removed with the supplied emulsion rock material can be removed.
Die den Meißelträger betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass an den Trägerkopf des Meißelträgers mittelbar oder unmittelbar ein Steckansatz angekoppelt ist. Mittels dieses Steckansatzes kann der Meißelträger in eine entsprechend gestaltete Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters eingesetzt werden. Er lässt sich dann unabhängig von dem Werkzeughalter abhängig von den individuellen Verschleißzuständen austauschen. Hierdurch wird zum einen eine verschleißoptimierte Gestaltung erreicht. Zum anderen kann der Meißelträger über seinen Steckansatz schnell und einfach mit dem Werkzeughalter verbunden beziehungsweise von diesem wieder gelöst werden. The object of the invention relating to the chisel carrier is achieved by indirectly or directly coupling an insertion projection to the carrier head of the chisel carrier. By means of this Steckansatzes the bit carrier can be used in a correspondingly shaped tool holder of the tool holder. It can then be replaced independently of the tool holder depending on the individual wear conditions. As a result, a wear-optimized design is achieved on the one hand. On the other hand, the bit carrier can be quickly and easily connected via its plug-in approach with the tool holder or released from this again.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Steckansatz an zwei gegenüberliegenden Seiten Führungsstücke aufweist. Mit diesen Führungsstücken kann er beispielsweise in Nuten des Werkzeughalters eingesetzt werden, um dadurch eine zuverlässige und genaue Positionierung zu erreichen. It is particularly preferred that the plug-in projection has guide pieces on two opposite sides. With these guide pieces, it can be used for example in grooves of the tool holder, thereby achieving a reliable and accurate positioning.
Für eine belastungsoptimierte Konstruktion kann es dabei vorgesehen sein, dass die Führungsstücke zwei Führungsflächen aufweisen, die zueinander im Winkel angestellt sind und über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Die Führungsstücke verdicken sich ausgehend von ihren freien Enden. Sie haben daher im Anschlussbereich an den Meißelträger ihren maximalen Querschnitt und sind damit belastungsoptimiert ausgelegt. For a load-optimized design, it may be provided that the guide pieces have two guide surfaces, which are employed at an angle to each other and are connected to each other via a connecting portion. The guide pieces thicken starting from their free ends. They therefore have their maximum cross-section in the connection area to the bit carrier and are therefore designed to be stress-optimized.
Eine besonders bevorzugte Erfindungsvariante ist derart, dass der Steckansatz an seinem freien Ende einen Stützansatz trägt. Dieser Stützansatz bringt eine zusätzliche stabile Fixierung. A particularly preferred variant of the invention is such that the plug-in projection carries a support extension at its free end. This support approach brings an additional stable fixation.
Hierbei kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Stützansatz in die Führungsstücke übergeht, sodass eine einfach fertigbare Geometrie entsteht. In this case, it can also be provided, for example, that the support projection merges into the guide pieces, so that an easily manufacturable geometry is created.
Ein erfindungsgemäßer Meißelträger kann auch dergestalt sein, dass der Steckansatz von einer konvexen Innenfläche und/oder von einer konvexen Außenfläche begrenzt ist. Im Bereich der konvexen Innenfläche kann der Meißelträger mit einer entsprechend konkaven Ausnehmung des Werkzeughalters korrelieren. Über die angepassten Konvex-Konkavbereiche im Bereich der Innenfläche wird eine Schnittstelle geschaffen, die im Sinne eines Schlüssel-Schloss-Prinzips die Zuordnung eines richtigen Meißelträgers zu einem Werkzeughalter unterstützt. Die konvexe Außenfläche des Meißelträgers verringert die möglichen Angriffspunkte der Bohrungswand und dient somit zur verschleißoptimierten Auslegung der Werkzeugkonstruktion. Zudem ist mit der konvexen Ausformung eine Verdickung des Steckansatzquerschnittes und damit eine größere Stabilität erreicht. A bit holder according to the invention may also be such that the insertion projection is bounded by a convex inner surface and / or by a convex outer surface. In the area of the convex inner surface of the bit carrier can correlate with a corresponding concave recess of the tool holder. By means of the adapted convex concave areas in the area of the inner surface, an interface is created that supports the assignment of a correct bit holder to a tool holder in the sense of a key-lock principle. The convex outer surface of the bit carrier reduces the potential attack points of the bore wall and thus serves for wear-optimized design of the tool design. In addition, with the convex shape, a thickening of the plug neck cross-section and thus greater stability is achieved.
Ein Meißelträger gemäß der Erfindung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Trägerkopf einen Lagerabschnitt trägt, und dass im Übergangsbereich des Trägerkopfes zum Lagerabschnitt Labyrinth-Dichtungsteile angeordnet sind. Diese Labyrinth-Dichtungsteile können mit korrespondierenden Labyrinth-Dichtungsteilen eines Bohrmeißels zusammengesetzt werden, um dadurch eine Labyrinth-Dichtung zu schaffen. Diese Labyrinth-Dichtung wirkt eindringendem Gesteinsmaterial entgegen und schützt somit den Lagerabschnitt und ein darin angeordnetes Lager. A chisel carrier according to the invention may be characterized in that the carrier head carries a bearing portion, and in that in the transition region of the carrier head to the bearing portion labyrinth sealing parts are arranged. These labyrinth seal parts can be assembled with corresponding labyrinth seal parts of a drill bit to thereby create a labyrinth seal. This labyrinth seal counteracts penetrating rock material and thus protects the bearing section and a bearing arranged therein.
Die Fixierung eines Bohrmeißels an einem Meißelträger kann auf einfache Weise derart gelöst sein, dass der Lagerabschnitt eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines Spannelementes aufweist. Das Spannelement kann sich dann mit dem Bohrkopf form- und/oder kraftschlüssig verbinden. The fixation of a drill bit on a bit carrier can be solved in a simple manner such that the bearing portion has a circumferential groove for receiving a clamping element. The clamping element can then connect positively and / or non-positively to the drill head.
Besonders bevorzugt kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die von dem Lagerabschnitt gebildete Mittellängsachse im Winkel im Bereich zwischen 30° und 90° zu der Außenfläche steht. Hierdurch kann eine Optimierung des Lagerdruckes auf das Lager zwischen dem Bohrmeißel und dem Werkzeugträger bewirkt werden. Besonders bevorzugt liegt dieser Winkelbereich zwischen 50° und 70°. Dann ergibt sich zusätzlich eine einfach gestaltbare und funktionelle Außenfläche des Bohrwerkzeuges. Particularly preferably, it may be provided according to the invention that the central longitudinal axis formed by the bearing section is at an angle in the range between 30 ° and 90 ° to the outer surface. As a result, an optimization of the bearing pressure on the bearing between the drill bit and the tool carrier can be effected. This angle range is particularly preferably between 50 ° and 70 °. Then there is also an easily designable and functional outer surface of the drilling tool.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einem Bohrmeißel zur drehbaren Ankopplung an einem Meißelträger gelöst. Der Bohrmeißel ist mit einer Außenfläche ausgestattet, die mit Hartstoffelementen bestückt ist. Der Bohrmeißel weist weiterhin eine Lageraufnahme auf. Im Bereich der Lageraufnahme weist der Bohrmeißel erfindungsgemäß Labyrinth-Dichtungsteile auf, die mit Labyrinth-Dichtungsteilen des Meißelträgers zu einer Labyrinth-Dichtung zusammengesetzt werden können. Diese Labyrinth-Dichtung wirkt eindringendem Gesteinsmaterial entgegen, sodass die Lageraufnahme mit einfachen Mitteln wirkungsvoll vor Verschleißangriff geschützt ist. The object of the invention is also achieved with a drill bit for rotatable coupling to a bit carrier. The drill bit is equipped with an outer surface equipped with hard material elements. The drill bit further has a bearing receiver. In the field of bearing support, the drill bit according to the invention on labyrinth seal parts, which can be assembled with labyrinth seal parts of the bit carrier to a labyrinth seal. This labyrinth seal counteracts penetrating rock material, so that the bearing mount is protected by simple means effectively against wear attack.
Um auch bei stoßartigen und ungleichmäßigen Beanspruchungen des Bohrmeißels eine zuverlässige Lagefixierung zum Meißelträger aufrechterhalten zu können, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Lageraufnahme eine Stirnfläche aufweist, die ein aus Hartstoff bestehendes Stützelement trägt. Dieses Stützelement kann mit einem Gegen-Stützelement oder einer Gegen-Fläche des Meißelträgers zusammenwirken. In order to be able to maintain a reliable positional fixing to the bit carrier even in the case of jerky and uneven stresses on the drill bit, it can be provided according to the invention that the bearing holder has an end face which carries a support element made of hard material. This support element can cooperate with a counter-supporting element or a counter-surface of the bit carrier.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawings. Show it:
In den Werkzeugaufnahmen
Der Steckansatz
Wie
Nachdem alle drei Meißelträger
Während des Werkzeugeingriffes tritt an der beschriebenen Werkzeugkombination Verschleiß auf. Dementsprechend wird sowohl der Bohrmeißel
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