DE102012015370A1 - Bohrkopf für einen Bohrer und Bohrer - Google Patents

Abstract

Bei einem Bohrkopf aus Hartmetall für einen Bohrer, wie einen Gesteinsbohrer, mit einer einem Bohrerschaft des Bohrers zuzuwendenden Montageseite zum Befestigen, vorzugsweise Schweißen, des Bohrkopfs an den Bohrerschaft, und einer freien Schneidseite mit drei Hauptschneiden, die jeweils eine Erstreckungsrichtung mit einer überwiegenden Radial-Richtungskomponente aufweisen, wobei Schnittpunkte der Erstreckungsrichtungen der drei Hauptschneiden jeweils in einem radialen Abstand zu der Arbeitsdrehachse des Bohrers liegen, ist vorgesehen, dass die radialen Abstände der Schnittpunkte zur Arbeitsdrehachse unterschiedlich groß sind.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrkopf aus Hartmetall, wie Karbid, für einen Bohrer, wie einen Gesteinsbohrer. Ein mit dem Bohrerschaft zu koppelnder Bohrkopf besteht üblicherweise aus Hartmetall. Der gesamte Bohrkopf von den die Bohrlochwand kontaktierenden Seiten, von der Spitze bis zu den Wendelgängen des Bohrerschafts ist aus Hartmetall gebildet. Für gewöhnlich haben Gesteinsbohrer mit derartigen Hochleistungsbohrköpfen einen Bohrernenndurchmesser kleiner 100 mm und werden zur Bearbeitung von Mauerwerk, Beton oder Stahlbeton mit einer elektrischen Handschlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer eingesetzt.
• Gegenüber bekannten Bohrkopfkonfigurationen mit einer oder zwei diametral über die Bohrerachse verlaufenden Schneiden haben sich hinsichtlich der Lochqualität als besonders vorteilhaft Bohrköpfe mit drei Hauptschneiden erwiesen, die gleichmäßig über den Bohrkopfumfang aufgeteilt sind. Ein derartiger Bohrkopf in EP 1 275 457 A1 offenbart, bei dem drei Hauptschneiden in einer meißelfreien Spitze aufeinandertreffen.
• Ein weiterer Hartmetallbohrkopf mit drei Hauptschneiden ist aus EP 1 270 162 B1 bekannt, bei dem zwischen den Hauptschneiden in gleichen Abständen zueinander sowie zu den benachbarten Hauptschneiden zusätzliche Nebenschneiden ausgebildet sind, die sich jeweils über ein Viertel des Nennbohrdurchmessers erstrecken.
• Bei den bekannten Bohrköpfen mit drei oder mehr in gleichen Abständen zueinander angeordneten Schneiden besteht allerdings eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die Schneiden mehrfach in dieselben, bereits in einem früheren Schlagtakt erzeugten Kerben eindringen. In den Kerben befindliches Bohrmehl absorbiert Schlagenergie und wird dabei verdichtet, was ein Abrieseln des Bohrmehls und den Bohrvorschub hemmt. Des Weiteren ist die Bohrleistung relativ zur Antriebsleistung reduziert, weil beim Herausdrehen der Schneiden aus den Kerben ein hoher Widerstand überwunden werden muss.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, einen Hartmetallbohrkopf bereitzustellen, der die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere ohne Einbußen bei der Lochqualität eine ausreichende Bohrleistung bei geringem Bohrkopfverschleiß erzielt, wobei die Standfestigkeit deutlich erhöht wird.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Danach umfasst ein Bohrkopf aus Hartmetall für einen Bohrer, wie einen Gesteinsbohrer, mit einer einem Bohrerschaft des Bohrers zuzuwendenden Montageseite zum Befestigen, vorzugsweise Schweißen, des Bohrkopfs an den Bohrerschaft, und einer freien Schneidseite mit drei Hauptschneiden, die jeweils eine Erstreckungsrichtung mit einer überwiegenden Radial-Richtungskomponente aufweisen. Schnittpunkte der Erstreckungsrichtungen der drei Hauptschneiden jeweils in einem radialen Abstand zu der Arbeitsdrehachse des Bohrers liegen. Erfindungsgemäß sind die radialen Abstände der Schnittpunkte zur Arbeitsdrehachse unterschiedlich groß.
• Die Erstreckungsrichtungen der Hauptschneiden definieren sich durch den überwiegenden im Wesentlichen geradlinigen Verlauf der Hauptschneidkanten. Es sei klar, dass, wie im späteren Ausführungsbeispiel angezeigt, eine Hauptschneide zwei Haupterstreckungsrichtungen aufweisen kann, die allerdings zu einander parallel verlaufen sollten. Beispielsweise kann eine Hauptschneide einen diesseitig der Bohrerspitze liegenden geradlinigen Schneidkantenabschnitts und einen jenseits der Bohrerspitzen liegenden Hauptschneidenabschnitts aufweisen, wobei die Hauptschneidenabschnitte nicht miteinander fluchten, sondern parallel zu einander liegen. Jede Erstreckungsrichtung der Hauptschneidkanten definiert eine Erstreckungsrichtung oder ein Bündel von parallelen Erstreckungsrichtungen, die mit den Erstreckungsrichtungen der anderen Hauptschneiden einen Schnittpunkt bilden. Dabei kann der Schnittpunkt tatsächlich eine Schnittstelle im Raum sein, da die Hauptschneidkanten auf einer Kegelmantelebene liegen, deren Kegelachse mit der Bohrerdrehachse zusammenfällt. Sollten die Schneidkanten nicht in einer gemeinsamen Kegelmantelebene liegen, so sind deren Schnittpunkte dadurch realisiert, dass bei einer stirnseitigen Betrachtung lediglich die Radialkomponenten berücksichtigt werden, um die Schnittpunkte der Erstreckungsrichtungen festzulegen.
• Sollte eine Hauptschneide zwei oder mehrere Erstreckungsrichtungen definieren, so wird für die Ermittlung der drei wesentlichen Schnittpunkte die Haupterstreckungsrichtung gewählt, welche durch den längsten geradlinigen Abschnitt der Hauptschneide definiert ist. Zumindest die Schnittpunkte mit dieser Haupterstreckungsrichtung liegen in einem Radialversatzabstand zur Arbeitsdrehachse, die unterschiedlich sind. Weitere Erstreckungsrichtungen der Hauptschneide können durchaus Schnittpunkte bilden, die einen Radialversatz zur Arbeitsdrehachse aufweisen, der gleich mit anderen Radialabsätzen ist.
• Alle Schnittpunkte der Erstreckungsrichtungen liegen versetzt zur Arbeitsdrehachse. Insbesondere sind die sich schneidenden Erstreckungsrichtungen jeweils um eine radial von der Arbeitsdrehachse weg weisende, senkrecht zur jeweiligen radial zur Arbeitsdrehachse hinweisenden Richtungskomponente stehende Richtungskomponente von der Arbeitsdrehachse weg versetzt. Durch den radialen Versatz der Erstreckungsrichtungen der Hauptschneidabschnitte besteht ein größerer Gestaltungsspielraum für eine besonders stabile, positionsgenaue oder tief eindringende Meißelspitze. Des Weiteren lässt sich der Bohrmehlabfluss weg von der Bohrdrehachse entsprechend der Ausprägung der von der Arbeitsdrehachse weg weisenden Radialrichtungskomponente vorteilhaft beeinflussen.
• Auf Grund der unterschiedlichen Abstände der Schnittpunkte zur Arbeitsdrehachse konnte die Wahrscheinlichkeit, dass eine Einschlagkerbe in dem Bohrloch bei einer Umdrehung ein weiteres Mal beaufschlagt wird, im Vergleich zu bekannten Bohrern erheblich gesenkt ist.
• Es zeigte sich überraschenderweise, dass schon mit einem geringen Abstandsunterschied eines der Erstreckungsrichtungsschnittpunkte der Hauptschneiden im Vergleich zu einem der benachbarten Erstreckungsrichtungsschnittpunkte eine ausreichende Drehasymmetrie des Bohrers erreicht wird, die verhindert, dass eine in Arbeitsdrehrichtung nacheilende Hauptschneide in die von einer anderen voreilenden Hauptschneide erzeugte Schlagkerbe fällt und sich in dieser verkantet. Alle weiteren Bohrerdesignparameter können vorerst unverändert bleiben, so dass größtmögliche Freiheitsgrade für die Bohrerkonstruktionen hinsichtlich einer maximalen Bohreffektivität gegeben sind. Aufgrund der verringerten Wahrscheinlichkeit, dass eine bereits in das Bohrmaterial geschlagene Kerbe ein weiteres Mal von einer Schneide beaufschlagt wird, kommt es in einem geringeren Maß zu Bohrmehlverdichtungen im Bohrloch, so dass der Bohrmehlabfluss verbessert und eine längere Standzeit des Bohrkopfs erreicht ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführung betragen die, insbesondere ausschließlich, radialen Abstände oder Radialversätze der Schnittpunkte zur Arbeitsdrehachse weniger als 25% eines Bohrernenndurchmessers. Der Bohrernenndurchmesser ist der Durchmesser eines Umfangskreises, der vorzugsweise durch nach radial außen weisende Kurzseiten von Bohrkopfschenkeln des Bohrkopfs verläuft, auf denen die Hauptschneiden ausgebildet sind, und hat seinen Mittelpunkt auf der Arbeitsdrehachse des Bohrers. Vorzugsweise beträgt der kleinste radiale Abstand eines der Schnittpunkte weniger als 10% des Bohrernenndurchmessers, vorzugsweise zwischen etwa 2% und etwa 5%. Insbesondere beträgt wenigstens ein radialer Abstand eines der Schnittpunkte mehr als 10% und weniger als 20%, vorzugsweise zwischen etwa 12% und etwa 16%, des Bohrernenndurchmessers.
• Bei einer bevorzugten Ausführung begrenzen die Erstreckungsrichtungen zwei benachbarte, insbesondere schneidenfreie Hauptbohrmehlabfuhrsektoren. Insbesondere erstrecken sich die Hauptbohrmehlabfuhrsektoren in axialer Bohrererstreckungsrichtung von einer durch die Hauptschneiden aufgespannten Mantelfläche eines Bohrkegels, dessen Kegelspitze auf der Arbeitsdrehachse liegt, bis hin zu Wendelgängen des Bohrerschafts. Insbesondere spannen die Hauptbohrmehlabfuhrsektoren jeweils einen Hauptsektorwinkel größer 120° auf. Unerwartet erhöhte sich durch das Ausbilden zweier großer Hauptbohrmehlabfuhrsektoren der Bohrmehlabtransport im Vergleich zu gleichmäßig und symmetrisch am Bohrkopf ausgebildeten Bohrmehlabfuhrsektoren mit gleichem Bohrmehlabfuhrvolumen, da grobkörniges Bohrgut schneller abgeführt wird und die Bohrmehlpfropfenbildung dadurch gemindert ist. Ein Bohrmehlabfuhrsektor, wie ein Hauptbohrmehlabfuhrsektor sowie ein Nebenbohrmehlabfuhrsektor, befindet sich im Wesentlichen ausgehend von den Hauptschneidkanten durch stirnseitige Abrutschflanken, die in einen in Radial-Richtung betrachtet konkav geformten Axialabfuhrkanal des Bohrkopfs mündet, der sich längs der axialverlaufenden konkav geformten Seitenwand des Bohrkopfs hin zum Wendelgang des Bohrschafts erstreckt. Durch die besonders große Form der zwei Hauptbohrmehlabfuhrsektoren wird eine erhöhte Bohrabfuhrmenge erreicht.
• Eine Weiterbildung der Erfindung hat der Bohrkopf eine Langhauptschneide, die gegenüber den anderen Hauptschneiden die längste Erstreckung aufweist. Des Weiteren hat der Bohrkopf eine Kurzhauptschneide, deren Längserstreckung am Kürzesten ist. Zu dem hat der Bohrkopf eine Mittelhauptschneide, die langer als die Kurzhauptschneide und kürzer als die Langhauptschneide ist. Vorzugsweise ist der kürzeste Radialversatz desjenigen Schnittpunkts zur Arbeitsdrehachse festgelegt, der durch das Schneiden der Erstreckungsrichtungen der Kurzhauptschneide und der Langhauptschneide definiert ist. Der längste Radialversatz, einen Schnittpunkt zur Arbeitsdrehachse wird definiert durch den Schnittpunkt, der sich durch das Schneiden der Kurzhauptschneide und der Mittelhauptschneide ergibt. Den größten Radialversatz ergibt sich durch den Schnittpunkt der Erstreckungsrichtungen des Mittelhauptrands und des Langhauptrands.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Hauptschneiden eine unterschiedliche Länge in Erstreckungsrichtung auf. Insbesondere bildet die Langhauptschneide einen Scheitel zwischen den beiden benachbarten Hauptbohrmehlabfuhrsektoren. Insbesondere begrenzen die Erstreckungsrichtungen der Mittelhauptschneide und Kurzhauptschneide einen Nebenbohrmehlabfuhrsektor. Vorzugsweise spannt Nebenbohrmehlabfuhrsektor einen Nebensektorwinkel kleiner oder gleich 110° auf. Insbesondere erstreckt sich der Nebenbohrmehlabfuhrsektor in axialer Bohrererstreckungsrichtung von dem Bohrkegel bis hin zu einem Wendelgang des Bohrers. Vorzugsweise ist der Nebenbohrmehlabfuhrsektor durch einen Kurzabschnitt der längsten der Hauptschneiden belegt. Der Nebenbohrmehlabfuhrsektor führt sowohl Bohrmehl ab, das an der Mittelhauptschneide und der Kurzhauptschneide erzeugt wird, als auch Bohrmehl, das über die Hauptbohrmehlabfuhrsektoren nicht vollständig abtransportiert wird und entlang der längsten der Hauptschneiden in den Nebenbohrmehlabfuhrkanal fließt. Der Kurzabschnitt der Langhauptschneide bricht grobes Bohrgut, so dass trotz des geringeren Öffnungswinkels des Nebenbohrmehlabfuhrsektors Bohrgut zügig abfließt.
• Bei einer bevorzugten Ausführung umfasst eine der Hauptschneiden zur Bildung der Langhauptschneide einen Langabschnitt, eine Kurzabschnitt sowie eine Meißelspitze. Insbesondere mündet der Langabschnitt unterbrechungsfrei, vorzugsweise stetig, in die Meißelspitze, die sich vorzugsweise punktsymmetrisch über die Arbeitsdrehsachse hinweg erstreckt. Insbesondere setzt die Meißelspitze den Verlauf der Langhauptschneide vorzugsweise kontinuierlich in dem, vorzugsweise dem Langabschnitt diametral gegenüberliegenden Kurzabschnitt fort, der eine Erstreckungsrichtung mit einer überwiegenden, radial zu einer Arbeitsdrehsachse des Bohrers weisenden Richtungskomponente aufweist, die sich insbesondere parallel versetzt zur Erstreckungsrichtung des Langabschnitts erstreckt. Insbesondere ist die Meißelspitze zur Überwindung des Versatzes, vorzugsweise in Form einer Doppelkurve mit einem, insbesondere mit der Arbeitsdrehachse zusammenfallenden Wendepunkt, mit einer Kuppelspitze ausgebildet. Die Langhauptschneide, die sich dachförmig, mit dem Meißel als Spitze, über den Bohrkopf erstreckt, sorgt für eine hohe Vorschubgeschwindigkeit, da diese keilförmig beim Schlagbohnen in das Material eindringt. Eine gleichmäßige Auflage im Bohrloch wird durch die zwei weiteren Hauptschneiden, gemäß einer Dreipunktauflage erreicht. Aufgrund der Dreipunktauflage und der Meißelspitze wird eine hohe Positionsgenauigkeit und Lochqualität erreicht. Der Versatz des Langabschnitts zum Kurzabschnitt erhöht die Kippstabilität der Langhauptschneide im Bohrloch, was zu einer verbesserten Lochqualität führt. Die geschwungene Doppelkurvenform der Meißelspitze ist besonders vorteilhaft, da Bohrmehl abfließen kann, ohne sich an Kanten aufzustauen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Meißelspitze als Bohrerspitze auf der Arbeitsdrehachse des Bohrkopfs.
• Bei einer bevorzugten Ausführung erstrecken sich die Hauptschneiden jeweils von einem radial äußeren Ende zu einem radial inneren Ende auf dem Bohrkopf mit einer konstanten Steigung in axialer Bohrervorschubrichtung. Insbesondere eilt das radial innere Ende wenigstens einer der Hauptschneiden relativ zur jeweiligen radial zur Arbeitsdrehachse weisenden Richtungskomponente in Arbeitsdrehrichtung vor. Vorzugsweise eilen die radial inneren Enden der längsten und der zweitlängsten der Hauptschneiden relativ zur jeweiligen radial zur Arbeitsdrehachse weisenden Richtungskomponente in Arbeitsdrehrichtung vor. Insbesondere eilt das radial innere Ende einer der Hauptschneiden, insbesondere der kürzesten Hauptschneide, relativ zur zugehörigen radial zur Arbeitsdrehachse weisenden Richtungskomponente in Arbeitsdrehrichtung nach, wobei die radial inneren und äußeren Enden jeweils durch eine Änderung der Steigung bestimmt sind. Freies im Bohrloch befindliches Bohrmehl wird mit der Drehbewegung des Bohrkopfs durch die radial innen voreilenden Hauptschneiden aus dem Bohrkopfzentrum nach außen in die Hauptbohrmehlabfuhrnuten getrieben.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bohrkopf einstückig ausgebildet. Vorzugsweise sind auf dem Bohrkopf genau drei Hauptschneiden ausgebildet. Die Hauptschneiden liegen vorzugsweise alle innerhalb der Mantelfläche des Bohrkegels. Vorzugsweise ist eine jeweilige Hauptschneide jeweils durch einen kontinuierlichen, insbesondere überwiegend geradlinigen Scheitelverlauf zwischen einer Span- und einer Freifläche definiert, der in der Mantelfläche oder oberhalb der Mantelfläche des Bohrkegels liegt. Vorzugsweise beginnen die Bohrmehlabfuhrsektoren an den jeweiligen Übergängen von Scheitel zu Span- und Freiflächen der Hauptschneiden, die sich hin zu den Wendelgängen des Bohrerschafts (nicht dargestellt) in Bohreraxialrichtung erstrecken.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bohrkopf frei einer insbesondere am Bohrerschaft ausgebildeten Verzapfung mit dem Bohrwerkzeug verbunden. Vorzugsweise ist die Montageseite des Bohrkopfs absatzfrei, insbesondere eben. Vorzugsweise ist der Bohrkopf schneidplattenfrei oder schneideinsatzfrei.
• Die Erfindung betrifft außerdem einen Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einer vorzugsweise dreikanaligen Bohrmehlabfuhrwendel sowie einem erfindungsgemäßen Bohrkopf.
• Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung anhand der beiliegenden 1, die eine Oberansicht des erfindungsgemäßen Bohrkopfs zeigt.
• Der Bohrkopf 1 hat im Wesentlichen eine Y-Form und eine profilierte Oberseite, die drei, sich dem Betrachter entgegen streckende Hauptschneiden 21, 41, 61 aufweist. Die Hauptschneiden 21, 41, 61 sind auf jeweils einem Schenkel der Y-Form ausgebildet. Der Bohrkopf 1 ist mit einer nicht näher dargestellten Montageseite an einem nicht näher dargestellten Schaft eines Bohrers angeschweißt. Eine Arbeitsdrehrichtung des Bohrers ist durch Pfeil 99 angegeben. Zwischen den Ypsilonschenkeln des Bohrkopfs erstrecken sich konkav zur Arbeitsdrehachse hin gekrümmte Bohrmehlabfuhrbereiche parallel zur Arbeitsdrehachse in Blatttiefenrichtung und münden in nicht näher dargestellte Wendelgänge des Bohrerschafts.
• Die Hauptschneiden 21, 41, 61 sind unterschiedlich lang und erstrecken sich von einem jeweiligen radialen äußeren Ende 25, 45, 65, das relativ zu radial äußersten Kurzseite 23, 43, 63 der Y-Schenkel in Richtung einer Arbeitsdrehachse R des Bohrers durch eine Abrundung um etwa 4% des Bohrernenndurchmessers radial nach innen versetzt ist zu radial inneren Enden 27, 47, 67. Die Hauptschneiden 21, 41, 61 weisen Erstreckungsrichtungen 29, 49, 69 mit einer überwiegenden radial zur Arbeitsdrehachse R des Bohrers weisende Richtungskomponente K auf.
• Von den radial äußeren Enden 25, 45, 65 verlaufen die Hauptschneiden mit konstanter Steigung in axialer Bohrervorschubrichtung geradlinig und spannen dabei eine Mantelfläche eines gedachten Bohrkegels auf, der die Angriffsfläche des Bohrkopfs im Bohrloch in Vorschubrichtung definiert. Ein jeweiliges radial inneres Ende 27, 47, 67 der Hauptschneiden 21, 41, 61 ergibt sich durch eine Änderung der Steigung in axialer Vorschubrichtung, was durch quer zu den Schneiden verlaufende Linien in 1 angedeutet ist. Die längste Hauptschneide 21 beginnt mit einem Langabschnitt 21a, der in eine Meißelspitze mündet und setzt sich mit einem Kurzabschnitt 21b fort, wobei der Verlauf von Langabschnitt 21a über den Meißel und den Kurzabschnitt eine kontinuierlichen Schneidkante bildet. Der Langabschnitt 21a und der Kurzabschnitt 21b erstrecken sich dabei innerhalb der Bohrkegelmantelfläche, während die Meißelspitze diese in Vorschubrichtung durchstößt.
• Die Erstreckungsrichtungen 29, 49, 69 der Hauptschneiden 21, 41, 61 kreuzen sich in Schnittpunkten S₁, S₂, S₃, die nicht auf der Arbeitsdrehachse R und in unterschiedlichen Abständen 2, 4, 6 zu dieser angeordnet sind. Der Schnittpunkt S₂ zwischen den Erstreckungsrichtungen des Langabschnitts 21a der längsten Hauptschneide oder Langhauptschneide 21 und der zweitlängsten Hauptschneide oder Mittelhauptschneide 41 weist den größten rein radialen Abstand 6 zur Arbeitsdrehachse R auf. Der Schnittpunkt S₁ zwischen den Erstreckungsrichtungen der zweitlängsten Hauptschneide 41 und der kürzesten Hauptschneide oder Kurzhauptschneide 61 weist den zweitgrößten radialen Abstand 4 von der Arbeitsdrehachse R auf. Die Erstreckungsrichtungen 29, 69 des Langabschnitts 21a der längsten Hauptschneide 21 und der kürzesten Hauptschneide 61 treffen am Schnittpunkt 53 aufeinander, welcher der Arbeitsdrehachse am nächsten liegt. Der Kurzabschnitt 21b der Langhauptschneide 21 schneidet die Erstreckungsrichtung der Kurzhauptschneide 61 im Schnittpunkt S₅ sowie die Erstreckungsrichtung der Mittelhauptschneide 41 im Schnittpunkt 54.
• Die Hauptschneiden 21, 41, 61 verlaufen jeweils in einem anderen Winkel zu einer jeweiligen reinen Radialrichtungskomponente K. Die Winkel betragen zwischen etwa 2° und 20° erstrecken. Auf Grund der unterschiedlichen Ausrichtung bezogen auf die Drehachse des Bohrers passt keine der Hauptschneiden in ein Schlagkerbe, die durch eine andere der Hauptschneiden in einem vorangehenden Schlagtakt eingearbeitet wurde.
• Die Erstreckungsrichtungen 29, 49, 69 der Hauptschneiden 21, 41, 61 teilen den Bohrkopf in drei Sektoren auf, wobei der zwischen der Erstreckungsrichtung 29 der längsten Schneide 21 und der Erstreckungsrichtung 69 der kürzesten Schneide 61, der Arbeitsdrehrichtung 99 folgend, definierte Hauptbohrmehlabfuhrsektor sowie der durch die Erstreckungsrichtung 49 der zweitlängsten Schneide 41 und die Erstreckungsrichtung 29 der längsten Schneide 21, wiederum der Arbeitsdrehrichtung folgend, definierte Hauptbohrmehlabfuhrsektor jeweils einen Sektorwinkel α, β von etwa 135° aufspannen. Ein Nebenbohrmehlabfuhrsektor ist zwischen der Erstreckungsrichtung 69 der kürzesten Schneide 61 und der Erstreckungsrichtung 49 der zweitlängsten Schneide 41 definiert und spannt einen Winkel γ von etwa 90° auf. Im Nebenbohrmehlabfuhrsektor ist der Kurzabschnitt 21b der längsten Schneide 21 ausgebildet.
• Die Erstreckungsrichtung des Kurzabschnitts 21b der längsten Hauptschneide 21 verläuft parallel zur Erstreckungsrichtung 21 des überwiegenden Teils der längsten Hauptschneide, der durch den Langabschnitt 21a gebildet ist, und kreuzt ebenfalls die Erstreckungsrichtungen 49, 69 der kürzesten 61 und zweitlängsten 41 Hauptschneiden außerhalb der Arbeitsdrehachse R. Zwischen der Meißelspitze 80 und den Enden 47, 67 der zweitlängsten 41 und dem kürzesten 61 Hauptschneiden ist jeweils ein Abstand von Schneidkanten freigehalten. Im Bereich dieser Abstände sind entlang der längsten Hauptschneide 21 Vertiefungen in den Bohrkopf 1 eingearbeitet (durch Konturen 68, 68', 48 angedeutet), in denen Bohrmehl von den Hauptbohrmehlabfuhrsektoren in den Nebenbohrmehlabfuhrsektor und umgekehrt abfließt.
• Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
• Bezugszeichenliste

1

Bohrkopf

2, 4, 6

radialer Abstand

21, 41, 61

Hauptschneiden

21a

Langabschnitt

21b

Kurzabschnitt

23, 43, 63

Kurzseiten

25, 45, 65

radial äußere Enden

27, 47, 67

radial innere Enden

29, 49, 69

Erstreckungsrichtungen

48, 68, 68'

Konturlinien

71

Nebenschneidabschnitt

80

Meißelspitze

99

Arbeitsdrehrichtung

A, B

Hauptbohrmehlabfuhrsektoren

C

Nebenbohrmehlabfuhrsektor

K

Richtungskomponente

S₁, S₂, S₃, S₄, S₅

Schnittpunkte

R

Arbeitsdrehachse

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• EP 1275457 A1 [0002]
• EP 1270162 B1 [0003]

Claims (8)

1. Bohrkopf (1) aus Hartmetall für einen Bohrer, wie einen Gesteinsbohrer, mit einer einem Bohrerschaft des Bohrers zuzuwendenden Montageseite zum Befestigen, vorzugsweise Schweißen, des Bohrkopfs an den Bohrerschaft, und einer freien Schneidseite mit drei Hauptschneiden (21, 41, 61), die jeweils eine Erstreckungsrichtung (29, 49, 69) mit einer überwiegenden Radial-Richtungskomponente (K) aufweisen, wobei Schnittpunkte (S₁, S₂, S₃) der Erstreckungsrichtungen (29, 49, 69) der drei Hauptschneiden jeweils in einem radialen Abstand (2, 4, 6) zu der Arbeitsdrehachse des Bohrers liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände (2, 4, 6) der Schnittpunkte (S₁, S₂, S₃) zur Arbeitsdrehachse (R) unterschiedlich groß sind.
2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände (2, 4, 6) der Schnittpunkte (S₁, S₂, S₃) zur Arbeitsdrehachse (R) weniger als 25% eines Bohrernenndurchmessers betragen und/oder der kleinste radiale Abstand eines der Schnittpunkte (S₁, S₂, S₃) weniger als 10%, vorzugsweise zwischen etwa 2% und etwa 5%, eines Bohrernenndurchmessers beträgt und/oder wenigstens ein radialer Abstand eines der Schnittpunkte (S₁, S₂, S₃) mehr als 10% und weniger als 20%, vorzugsweise zwischen etwa 12% und 16%, eines Bohrernenndurchmessers beträgt.
3. Bohrkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungsrichtungen (29, 49, 69) zwei benachbarte, insbesondere schneidenfreie Hauptbohrmehlabfuhrsektoren (A, B) begrenzen, die sich insbesondere in axialer Bohrererstreckungsrichtung von einer durch die Hauptschneiden aufgespannten Mantelfläche eines Bohrkegels, dessen Kegelspitze auf der Arbeitsdrehachse (R) liegt, bis hin zu Wendelgängen des Bohrerschafts erstrecken, wobei insbesondere die Hauptbohrmehlabfuhrsektoren (A, B) jeweils einen Hauptsektorwinkel (a, β) größer 120° aufspannen.
4. Bohrkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneiden (21, 41, 61) eine unterschiedliche Länge in Erstreckungsrichtung aufweisen, wobei insbesondere der Bohrkopf eine Langhauptschneidkante (21), die die längste Hauptschneidkante der drei Hauptschneidkanten ist, eine Mittelhauptschneide sowie eine Kurzhauptschneide aufweist, die die kürzeste der Hauptschneidkanten ist, wobei insbesondere die Mittelhauptschneidkante länger als die Kurzhauptschneide und kürzer als die Langhauptschneide ist, wobei insbesondere die Langhauptschneide (21) einen Scheitel zwischen den beiden benachbarten Hauptbohrmehlabfuhrsektoren (A, B) bildet und/oder wobei insbesondere die Erstreckungsrichtungen der Mittelhauptschneide (41) und der Kurzhauptschneide (61) einen Nebenbohrmehlabfuhrsektor, vorzugsweise mit einem Nebensektorwinkel kleiner oder gleich 110° begrenzen, der sich insbesondere in axialer Bohrererstreckungsrichtung von einer durch die Hauptschneiden aufgespannten Mantelfläche eines Bohrkegels, dessen Kegelspitze auf der Arbeitsdrehachse (R) liegt, bis hin zu Wendelgängen des Bohrers erstreckt, wobei insbesondere der Nebenbohrmehlabfuhrsektor durch einen Kurzabschnitt Langhauptschneide (21) belegt ist.
5. Bohrkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hauptschneiden zur Bildung einer kontinuierlichen Langhauptschneide einen Langabschnitt (21a), einen Kurzabschnitt (21b) sowie eine Meißelspitze (80) umfasst, wobei insbesondere der Langabschnitt (21a) unterbrechungsfrei in die Meißelspitze (80) mündet, die sich vorzugsweise punktsymmetrisch über die Arbeitsdrehsachse (R) hinweg erstreckt, wobei insbesondere sich die Meißelspitze (80) vorzugsweise kontinuierlich in dem, vorzugsweise dem Langabschnitt (21a) diametral gegenüberliegenden, Kurzabschnitt (21b) fortsetzt, der eine Erstreckungsrichtung mit einer überwiegenden, radial zu einer Arbeitsdrehsachse (R) des Bohrers weisenden Richtungskomponente (K) aufweist, die sich insbesondere parallel versetzt zur Erstreckungsrichtung (29) des Langabschnitts (21a) erstreckt, wobei insbesondere die Meißelspitze (80) zur Überbrückung des Versatzes, vorzugsweise in Form einer Doppelkurve mit einem, insbesondere mit der Arbeitsdrehachse (R) zusammenfallenden Wendepunkt, ausgebildet ist.
6. Bohrkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptschneiden jeweils von einem radial äußeren Ende (25, 45, 65) zu einem radial inneren Ende (27, 47, 67) mit einer konstanten Steigung in axialer Bohrervorschubrichtung erstrecken, wobei insbesondere das radial innere Ende wenigstens einer der Hauptschneiden (21, 41, 61), vorzugsweise die radial inneren Enden (27, 47) der Langhauptschneide (21) und der Mittelhauptschneide (41), relativ zur jeweiligen radial zur Arbeitsdrehachse weisenden Richtungskomponente (K) voreilt und/oder das radial innere Ende (67) einer der Hauptschneiden, insbesondere der Kurzhauptschneide (61), relativ zur zugehörigen radial zur Arbeitsdrehachse weisenden Richtungskomponente (K) nacheilt, wobei die radial inneren und äußeren Enden jeweils durch eine Änderung, insbesondere die Enden der Kurzhauptschneide und der Mittelhauptschneide durch eine Verringerung, der Steigung bestimmt sind.
7. Bohrkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (1) einstückig ausgebildet ist und/oder dass genau drei Hauptschneiden ausgebildet sind und/oder dass der Bohrkopfes frei einer Verzapfung mit dem Bohrwerkzeug verbunden ist und/oder die Montageseite absatzfrei, insbesondere eben ist, und/oder der Bohrkopf schneidplattenfrei oder schneideinsatzfrei ist.
8. Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einer insbesondere dreikanaligen Bohrerabfuhrwendel in einem Bohrerschaft und einem nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Bohrkopf (1), der an dem Bohrerschaft befestigt ist, insbesondere geschweißt ist.

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