DE10357810B4

DE10357810B4 - Drehbarer Einsatz mit einer elastischen, spielbehafteten Sicherungshülse

Info

Publication number: DE10357810B4
Application number: DE10357810A
Authority: DE
Inventors: Wayne H. Beach
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: DE10357810A1; US20040118615A1; US6851758B2

Abstract

Vorrichtung mit drehbarem Einsatz zur Verwendung bei einem Vorgang, wo an einem Bodenmaterial angegriffen wird, bei der sich der drehbare Einsatz (38) im allgemeinen in dauerndem Angriff am Bodenmaterial befindet, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen drehbaren Einsatz (38) mit einem drehbaren Einsatzkörper (60), der ein axial vorderes Ende (62) und ein axial hinteres Ende (64) aufweist, wobei der drehbare Einsatzkörper (60) darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende (64) einen Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) umfaßt, der eine Fläche (75) mit verringertem Durchmesser definiert;
ein hartes Einsatzteil (76), das am drehbaren Einsatzkörper (60) an dessen axial vorderem Ende (62) befestigt ist;
eine elastische Sicherungshülse (80), die eine Dicke (F) hat und eine Innenfläche (88) aufweist, und wobei der drehbare Einsatzkörper (60) die Sicherungshülse (80) in dem Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) trägt;
wobei die elastische Sicherungshülse (80) so ausgebildet ist, daß sie in...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen drehbaren Einsatz, der sich im Betrieb um seine Mittellängsachse dreht, um an einem Bodenmaterial wie zum Beispiel Erdschichten anzugreifen und eine Sicherungshülse. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf einen solchen drehbaren Einsatz, der eine elastische Sicherungshülse umfaßt, wobei der drehbare Einsatz über die elastische Sicherungshülse in der Bohrung einer Halterung gehalten ist, welche Halterung Teil einer Vorrichtung ist, die zum Angreifen an den Erdschichten verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Arten von Umständen (oder Anwendungen), bei denen ein drehbarer Einsatz dazu verwendet wird, um an einem Bodenmaterial (z. B. Erdschichten) anzugreifen. Unter diesen verschiedenen Umständen finden Vorrichtungen wie z. B. eine Drehtrommel, eine Schneidkette, ein Schild eines Kratzbaggers (oder Aufreißers), und eine Bohrausrüstung (z. B. Gesteinsbohrer) Anwendung. Beispiele für diese Anwendungen umfassen den Untertagebau, den Tagebau, das Bagger, Planieren von Baustellenstraßen, Ziehen von Gräben, Einebnen von Straßen, und die Entfernung von Schnee und Eis.
Bei einigen der oben genannten Anwendungen ist der drehbare Einsatz einer stoßweisen Art des Angriffs (bzw. des Schneidens) am Bodenmaterial unterworfen. Wenn beispielsweise ein drehbarer Einsatz an einer Drehtrommel einer Straßenplaniermaschine angebracht ist, greift der Einsatz bei Drehung der Trommel periodisch am Bodenmaterial (also am Schnitt) an. Das gleiche gilt mit Bezug auf einen drehbaren Einsatz, der an einer Schneidkette verwendet wird. Selbst bei Anwendungen am Schild eines Kratzbaggers erfährt der drehbare Einsatz einen stoßweisen Angriff (bzw. Schneidvorgang) an den Erdschichten, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die drehbaren Einsätze zeitweise nicht an den Erdschichten angreifen, wenn das Schild tiefliegende Bereiche der Oberfläche des Bodenmaterials überstreicht.
Bei Anwendungen mit stoßweisem Angriff, wie zum Beispiel beim Planieren einer Straße, greifen zu einem beliebigen Zeitpunkt eine ganze Reihe der drehbaren Einsätze nicht am Bodenmaterial an. Wenn die drehbaren Einsätze, die am Bodenmaterial angreifen, auf ein Hindernis (z. B. einen Deckel eines Einsteigschachts) treffen, verringert sich die Drehgeschwindigkeit der Trommel abrupt, so daß die auf den drehbaren Einsatz ausgeübten Kräfte so wirken, daß sie den drehbaren Einsatz aus der Bohrung der Halterung herauszustoßen versuchen. Ist keine ausreichende Kraft zur Sicherung des drehbaren Einsatzes in seiner Halterung vorhanden, dann wird durch diese Kräfte der drehbare Einsatz aus der Bohrung seiner Halterung herausgestoßen. Um den drehbaren Einsatz in seiner Halterung zu halten, war es notwendig, eine Sicherung mit radial nach außen vorstehenden Erhebungen zu verwenden. Bei der Kombination aus Block und drehbarem Werkzeug, die im an Oaks et al. erteilten US-Patent Nr. 3,752,515 offenbart ist, geht es um diese Art von Anordnung.
In der wie im US-Patent Nr. 3,752,515 offenbarten Anordnung hat die Bohrung eine Ringnut nahe des hinteren Endes der Bohrung. Jeder drehbare Einsatz hat einen hinten liegenden Schaft, der einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser enthält, welcher einen elastischen Sicherungsring trägt, der mehrere radial nach außen vorstehende Erhebungen aufweist. Beim Einsetzen des drehbaren Einsatzes in die Bohrung wird der elastische Sicherungsring zusammengedrückt, wenn der Bohreinsatz in die Bohrung gleitet (bzw. in sie eingetrieben wird). An der Stelle, an der die Erhebungen mit der Ringnut zusammenfallen, weitet sich der elastische Sicherungsring auf, so daß die Erhebungen in der Ringnut aufgenommen sind. Die Aufnahme (oder der Eingriff) der Erhebungen in der Ringnut sichert beim Betrieb der Vorrichtung den drehbaren Einsatz in der Bohrung der Halterung.
Die gattungsbildende DE 297 16 692 U1 zeigt einen Meißel mit einem Meißelschaft, in dem eine Klippringnut vorgesehen ist. Ein offener Klippring kann in die Klippringnut eingepaßt sein.
In der G 85 20 046 U1 ist ein Schaftmeißel mit einer Nut gezeigt, in der ein Klipp gehalten ist.
Die EP 0 163 590 B1 zeigt einen federnden Verschluß, der an einer Nut eines Bohrmeißels angreift. Der federnde Verschluß hat einen inneren und einen äußeren Abschnitt, wobei sich der äußere Abschnitt im zusammengedrückten Zustand des Verschlusses an den inneren Abschnitt anlehnt und der innere an der Nut angreift.
In der DE 101 60 668 A1 ist ein Einsatzhalter gezeigt, in den eine Verschleißschutzhülse eingesetzt ist.
Die US 5,628,549 zeigt einen Bund, der in einer Nut einer Hülse eingesetzt ist.
In der US 5,366,031 ist ein Erdbohrer mit Bohrelementen gezeigt.
Eine andere Anordnung, die dazu ausgelegt ist, einen drehbaren Einsatz in einer Bohrung einer Halterung zu sichern, ist in dem an Den Besten et al. erteilten US-Patent Nr. 4,201,421 offenbart. Bei dieser Anordnung erstreckt sich die lange, elastische Sicherungshülse über einen guten Teil der Länge des Schafts des drehbaren Einsatzes. Die Tatsache, daß sich die Hülse entlang eines guten Teils der Länge des Schafts erstreckt, sorgt für eine ausreichende Kraft zur Sicherung des drehbaren Einsatzes in der Bohrung der Halterung. Die lange, elastische Sicherungshülse fand Verwendung bei drehbaren Einsätzen, die für Anwendungen beim Planieren von Straßen hergenommen wurden.
In der Vergangenheit hat man Bohrvorrichtungen zum Bohren von Löchern in Bodenmaterialien wie zum Beispiel Erdschichten verwendet. Ein Modell für solch eine Bohrvorrichtung ist ein Schlagzahn-Gesteinsbohrer, der von Reedrill, einer Zweigfirma von Metso Minerals, Sherman, Texas, als Texoma^®-Gesteinsbohrwerkzeug verkauft wird. Dieser Schlagzahn-Gesteinsbohrer umfaßt einen Gesteinsbohrer, der eine Zentralwelle mit einem an dieser befestigten, schraubenförmigen Gesteinsbohrer-Schneckengang umfaßt. Am distalen Ende der Zentralwelle sind mehrere Halterungen befestigt. Der schraubenförmige Gesteinsbohrer-Schneckengang weist einen Umfangsrand auf. Am unteren Abschnitt des schraubenförmigen Gesteinsbohrer-Schneckengangs sind an dessen Umfangsrand Halterungen befestigt.
Bei einem Bohrvorgang ist der drehbare Einsatz in dauerndem Kontakt mit (oder Angriff am) Bodenmaterial (z. B. Erdschichten). Folglich gibt es hier keine abrupte, auf den drehbaren Einsatz ausgeübte Kraft, um den Einsatz aus der Halterung zu stoßen. Das heißt, daß hier nicht dieselbe Anforderung wie für eine Sicherung gilt, die den drehbaren Einsatz in der Bohrung der Halterung gegen eine abrupte Ausstoßkraft zurückhält. Obwohl aber die Anforderung bezüglich der Haltekraft bei einer Bohranwendung nicht so groß ist wie bei anderen Anwendungen, kommt bei drehbaren Einsätzen, die für Bohranwendungen (also Bohreinsätze) verwendet werden, bisher immer noch eine Sicherung zum Einsatz, wie sie im US-Patent Nr. 3,752,515 an Oaks et al. gezeigt ist.
Um den Bohreinsatz aus der Bohrung der Halterung herauszubekommen, schlägt der Bediener auf das hintere Ende des Bohreinsatzes. Durch so einen Schlag wird der Bohreinsatz aus der Bohrung der Halterung herausgetrieben. Beim Schlagen auf den Bohreinsatz soll der elastische Sicherungsring zusammengedrückt werden, so daß zwischen den Erhebungen und der Ringnut keinerlei Eingriff mehr besteht. Dann kann durch zusätzliche Schläge auf das hintere Ende des Bohreinsatzes der Bohreinsatz aus der Bohrung herausgetrieben werden.
Während des Bohrvorgangs bauen sich Schmutz und anderer Bohrschutt in der Bohrung der Halterung auf. Ein Teil dieses Bohrschutts sammelt sich zwischen dem elastischen Sicherungsring und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzes an. Das Vorhandensein dieses Bohrschutts zwischen dem elastischen Sicherungsring und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzes behindert das Zusammendrücken des Sicherungsrings. Dies erschwert das Zusammendrücken des Sicherungsrings, wenn der Bediener auf das hintere Ende des Bohreinsatzes schlägt. Für die Fälle, bei denen der elastische Sicherungsring nicht vollständig zusammengedrückt ist, müssen die Erhebungen abgeschert werden, damit der Bohreinsatz aus der Bohrung der Halterung herausgezogen werden kann. Wie man sich vorstellen kann, kann es manchmal viel Aufwand und Zeit kosten, Bohreinsätze aus ihren entsprechenden Halterungen zu entfernen, wenn die Erhebungen zur Entnahme des Bohreinsatzes abgeschert werden müssen, weil aufgrund des Vorhandenseins des Bohrschutts zwischen dem elastischen Sicherungsring und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzes der elastische Ring schwer zusammenzudrücken ist. Ein erhöhter Zeitbedarf und ein gesteigerter Kraftaufwand, die zur Entfernung der Bohreinsätze benötigt werden, erhöhen die Gesamtkosten eines Bohrvorgangs.
Es wäre sehr wünschenswert, einen verbesserten Bohreinsatz bereitzustellen, der nicht anfällig für Schwierigkeiten ist, die dem Aufbau (oder der Ansammlung) von Bohrschutt zwischen dem elastischen Sicherungsring und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzes zuzuschreiben sind. Genauer gesagt wäre es wünschenswert, einen verbesserten Bohreinsatz bereitzustellen, bei dem die elastische Sicherung keine Anfälligkeit für ein Blockieren beim Zusammendrücken zeigt, was auf die Ansammlung von Schmutz und Bohrschutt zwischen der Sicherung und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzes zurückzuführen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Form ist die Erfindung eine Vorrichtung mit drehbarem Einsatz zur Verwendung bei einem Vorgang, wo an einem Bodenmaterial angegriffen wird, bei der sich der drehbare Einsatz im allgemeinen in dauerndem Angriff am Bodenmaterial befindet. Der drehbare Einsatzkörper umfaßt einen Einsatzkörper, der ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende hat. Der drehbare Einsatzkörper umfaßt darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, um eine Fläche mit verringertem Durchmesser zu definieren. Der drehbare Einsatz umfaßt darüber hinaus ein hartes Einsatzteil, das am drehbaren Einsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt ist. Der drehbare Einsatz umfaßt auch eine elastische Sicherungshülse, die eine erste Dicke hat und eine Innenfläche aufweist. Der drehbare Einsatzkörper trägt die Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Die elastische Sicherungshülse kann in einem aufgeweiteten und einem zusammengedrückten Zustand vorliegen, wobei sie bevorzugt in einem aufgeweiteten Zustand ist, wenn sich der drehbare Einsatz nicht in der Bohrung der Halterung befindet, und in einem zusammengedrückten Zustand, wenn sich der drehbare Einsatz in der Bohrung der Halterung befindet. Wenn sich die elastische Sicherungshülse in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, ist der Zwischenraum zwischen der Fläche mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers und der Innenfläche der elastischen Sicherungshülse zumindest so groß wie die erste Dicke der elastischen Sicherungshülse.
In noch einer anderen Form ist die Vorrichtung mit drehbarem Einsatz zur Verwendung bei einem Vorgang, wo an einem Bodenmaterial angegriffen wird, bei der sich der drehbare Einsatz im allgemeinen in dauerndem Angriff am Bodenmaterial befindet. Die Vorrichtung umfaßt eine Halterung, die eine Bohrung aufweist. Die Vorrichtung umfaßt darüber hinaus einen drehbaren Einsatz mit einem drehbaren Einsatzkörper, der ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende hat. Der drehbare Einsatzkörper umfaßt darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, um eine Fläche mit verringertem Durchmesser zu definieren. Der drehbare Einsatz umfaßt darüber hinaus ein hartes Einsatzteil, das am drehbaren Einsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt ist. Der drehbare Einsatz umfaßt auch eine elastische Sicherungshülse, die eine erste Dicke hat und eine Innenfläche aufweist. Der drehbare Einsatzkörper trägt die Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Die elastische Sicherungshülse ist in einem aufgeweiteten Zustand, wenn sich der drehbare Einsatz nicht in der Bohrung der Halterung befindet. Die elastische Sicherungshülse ist in einem zusammengedrückten Zustand, wenn sich der drehbare Einsatz in der Bohrung der Halterung befindet. Der Zwischenraum zwischen der Fläche mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers und der Innenfläche der elastischen Sicherungshülse ist, wenn sich die elastische Sicherungshülse in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, zumindest so groß wie die Dicke der elastischen Sicherungshülse.
In noch einer weiteren Form der Erfindung ist diese eine elastische Sicherungshülse zur Verwendung an einem drehbaren Einsatz, der in einer Bohrung einer Halterung gehalten ist, wobei der drehbare Einsatzkörper ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende mit einem Schaft angrenzend an das axial hintere Ende hat. Der drehbare Einsatzkörper umfaßt darüber hinaus im Schaft einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der eine Fläche mit verringertem Durchmesser definiert. Die elastische Sicherungshülse weist einen Sicherungshülsenkörper auf, der eine erste Dicke hat und eine Innenfläche aufweist. Der drehbare Einsatzkörper trägt den Sicherungshülsenkörper in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Der Sicherungshülsenkörper ist in einem aufgeweiteten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz nicht in der Bohrung der Halterung befindet, und der Sicherungshülsenkörper ist in einem zusammengedrückten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz in der Bohrung der Halterung befindet, und der Sicherungshülsenkörper ist in einem zusammengedrückten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz in der Bohrung der Halterung befindet. Der Zwischenraum zwischen der Fläche mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers und der Innenfläche des Sicherungshülsenkörpers (wenn sich der Sicherungshülsenkörper in seinem zusammengedrückten Zustand befindet), ist zumindest so groß wie die Dicke des Sicherungshülsenkörpers.
In noch einer anderen Form der Erfindung ist diese ein Gesteinsbohrer zum Angreifen an einem Bodenmaterial, wobei der Gesteinsbohrer eine zentrale Gesteinsbohrerwelle mit einem darauf befindlichen, schraubenförmigen Schneckengang aufweist. Der schraubenförmige Schneckengang hat einen Stirnrand. Angrenzend an den Stirnrand ist am schraubenförmigen Schneckengang wenigstens ein Bohreinsatz angeschlossen, wobei der Bohreinsatz in einer Bohrung einer Halterung gehalten ist. Der Bohreinsatz umfaßt einen Bohreinsatzkörper, der ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende hat. Der Bohreinsatzkörper umfaßt darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der eine Fläche mit verringertem Durchmesser definiert. Ein hartes Einsatzteil ist am Bohreinsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt. Eine elastische Sicherungshülse hat eine erste Dicke und weist eine Innenfläche auf. Der Bohreinsatzkörper trägt die Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Die elastische Sicherungshülse ist in einem aufgeweiteten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz nicht in der Bohrung der Halterung befindet, und die elastische Sicherungshülse ist in einem zusammengedrückten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz in der Bohrung der Halterung befindet. Der Zwischenraum zwischen der Fläche mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers und der Innenfläche der elastischen Sicherungshülse ist, wenn sich die elastische Sicherungshülse in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, zumindest so groß wie die erste Dicke der elastischen Sicherungshülse.
In noch einer anderen Form der Erfindung ist diese ein Bohreinsatz zur Verwendung in Verbindung mit einer Halterung, die eine Bohrung aufweist. Der Bohreinsatz umfaßt einen Bohreinsatzkörper, der ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende, sowie angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser (der einen Durchmesser hat) aufweist, um eine Fläche mit verringertem Durchmesser zu definieren. Ein hartes Einsatzteil ist am Bohreinsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt. Eine elastische Sicherungshülse hat eine erste Dicke und weist eine Innenfläche auf. Der Bohreinsatzkörper trägt die Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Das Verhältnis der ersten Dicke der elastischen Sicherungshülse zum Durchmesser des Abschnitts mit verringertem Durchmesser liegt im Bereich zwischen ca. 0,08 und ca. 0,12.
In einer anderen Form der Erfindung ist diese eine Sicherungshülse für einen Bohreinsatzkörper eines Gesteinsbohrers, zur Verwendung an einem drehbaren Bohreinsatzkörper, wobei der Bohreinsatzkörper darüber hinaus einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser hat. Die Sicherungshülse umfaßt einen Sicherungshülsenkörper, der eine Dicke hat und eine Außenfläche aufweist, die im allgemeinen glatt ist. Der Bohreinsatzkörper trägt den Sicherungshülsenkörper in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Der Sicherungshülsenkörper hat eine erste Axiallänge. Der Abschnitt mit verringertem Durchmesser hat einen ersten Durchmesser. Die erste Axiallänge des Sicherungshülsenkörpers ist kleiner als der erste Durchmesser des Abschnitts mit verringertem Durchmesser.
In noch einer anderen Form der Erfindung ist diese ein Bohreinsatz, der einen Bohreinsatzkörper aufweist, der ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende hat. Der Bohreinsatzkörper umfaßt darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, wobei der Abschnitt mit verringertem Durchmesser einen Nutdurchmesser aufweist. Der Bohreinsatzkörper umfasst auch einen Schaftabschnitt mit größerem Durchmesser, der axial vor dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser liegt, wobei der Schaftabschnitt mit größerem Durchmesser einen Schaftdurchmesser aufweist. Ein hartes Einsatzteil ist am Bohreinsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt. Der Bohreinsatzkörper trägt eine elastische Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser, wobei die elastische Sicherungshülse eine Dicke hat, die kleiner oder gleich der Hälfte des Maßunterschieds zwischen dem Schaftdurchmesser und dem Nutdurchmesser ist.
In noch einer weiteren Form der Erfindung ist diese ein Bohreinsatz, der einen Bohreinsatzkörper umfaßt, welcher ein axial vorderes Ende und ein axial hinteres Ende hat. Der Bohreinsatzkörper umfaßt darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, wobei der Abschnitt mit verringertem Durchmesser einen Nutdurchmesser aufweist. Der Bohreinsatzkörper umfasst auch einen Schaftabschnitt mit größerem Durchmesser, der axial vor dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser liegt, wobei der Schaftabschnitt mit größerem Durchmesser einen Schaftdurchmesser hat. Ein hartes Einsatzteil ist am Bohreinsatzkörper an dessen axial vorderem Ende befestigt. Der Bohreinsatzkörper trägt eine elastische Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser. Die elastische Sicherungshülse hat eine Außenfläche, die im allgemeinen glatt ist. Das Verhältnis des Nutdurchmessers zum Schaftdurchmesser liegt im Bereich zwischen ca. 0,69 und ca. 0,80.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, wobei diese Zeichnungen einen Teil dieser Patentanmeldung bilden:
1 ist eine Seitenansicht des unteren Abschnitts eines Gesteinsbohrers, der eine Bohrvorrichtung ist, wobei der untere Schneckengang des Gesteinsbohrers mehrere Halterungen und Bohreinsätze trägt, und der Druck-Gesteinsbohrer schematisch in Wirkverbindung mit einem Drehantrieb gezeigt ist;
2 ist eine Seitenansicht des Einsatzkörpers eines der in 1 gezeigten drehbaren Einsätze (oder Bohreinsätze), wobei die elastische Sicherungshülse in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers angrenzend an dessen axial hinterem Ende enthalten ist, und die elastische Sicherungshülse in einem aufgeweiteten Zustand gezeigt ist;
3 ist eine Seitenansicht des Einsatzkörpers des in 2 gezeigten Bohreinsatzes, wobei das harte Einsatzteil aus der Aufnahme (in unterbrochener Linie gezeigt) im axial vorderen Ende des Bohreinsatzkörpers herausgenommen wurde, und die elastische Sicherung vom Abschnitt mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers entfernt wurde;
4 ist eine isometrische Ansicht der elastischen Sicherungshülse vom in 2 gezeigten Bohreinsatz;
4A ist eine Stirnansicht der in 4 gezeigten elastischen Sicherungshülse;
5 ist eine Querschnittsansicht von einer der in 1 gezeigten Halterungen, wobei in der Bohrung der Halterung eine Ringnut enthalten ist;
5A ist eine Querschnittsansicht einer anderen bestimmten Ausführungsform einer Halterung, die einen Bohreinsatz sichert, wobei die Bohrung der Halterung nicht mit einer darin enthaltenen Ringnut versehen ist;
6 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung des in 2 gezeigten Bohreinsatzes und der in 5 gezeigten Halterung, wobei sich die elastische Sicherungshülse in einem zusammengedrückten Zustand befindet und die Halterung im Querschnitt gezeigt ist;
7 ist eine Seitenansicht des axial hinteren Abschnitts der Vorrichtung bestehend aus dem Bohreinsatz und seiner entsprechenden, in 5 gezeigten Halterung, wobei die Halterung und die elastische Sicherungshülse (in einem zusammengedrückten Zustand) jeweils im Querschnitt gezeigt sind, um den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der elastischen Sicherungshülse und der Oberfläche des Abschnitts mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers darzustellen; und
8 ist eine Seitenansicht des axial hinteren Abschnitts der Bohreinsatzvorrichtung aus Bohreinsatzkörper und elastischer Sicherungshülse (in einem zusammengedrückten Zustand dargestellt), wobei die elastische Sicherungshülse im Querschnitt gezeigt ist, um den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der elastischen Sicherungshülse und der Oberfläche des Abschnitts mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers darzustellen, und um das Verhältnis (H/K) des Durchmessers (Durchmesser "H") des Abschnitts mit verringertem Durchmesser des Schafts zum Abschnitt mit größerem Durchmesser (Durchmesser "K") des Schafts darzustellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 ein Bohrgerät (ein Gesteinsbohrer zum Angreifen an einem Bodenmaterial) dargestellt, der ein Schlagzahn-Gesteinsbohrer ist und allgemein mit 20 bezeichnet ist. Obwohl die bestimmte, hier dargestellte Ausführungsform ein Bohrgerät ist, sollte klar sein, daß die Erfindung auf andere Arten von Vorrichtungen angewendet werden kann, die an einem Bodenmaterial angreifen. Der Gesteinsbohrer 20 umfaßt eine zentrale Gesteinsbohrerwelle 22, die ein oberes Ende 23 und ein distales (oder unteres) Ende 24 hat. Im Betrieb steht das distale Ende 24 des Gesteinsbohrers 20 in Kontakt mit dem Bodenmaterial, das angebohrt wird (oder werden soll). Am oberen Ende 23 der Gesteinsbohrerwelle 22 steht der Gesteinsbohrer 20 mit einem Drehantrieb (schematisch gezeigt) 25 in Wirkverbindung. Der Drehantrieb 25 umfaßt einen herkömmlichen Drehantrieb. Der Drehantrieb 25 beaufschlagt die Bohrvorrichtung 20 mit einer Drehbewegung, so daß sie ihre Bohrfunktion ausführen kann.
Das Bohrgerät 20 umfaßt auch einen schraubenförmigen Gesteinsbohrer-Schneckengang 26 an der Gesteinsbohrerwelle 22, wobei der Gesteinsbohrer-Schneckengang 26 einen Stirnrand 28 hat. Der schraubenförmige Gesteinsbohrer-Schneckengang 26 hat die Form einer Schraubenstruktur, die im wesentlichen allgemein spiralförmig ist.
Der untere Abschnitt (in 1 durch die Klammer 30 gezeigt) des Gesteinsbohrer-Schneckengangs 26 hat wenigstens einen (z. B. mehrere) Bohreinsatzvorrichtungen 34, die (z. B. durch Schweißen) an dessen Umfangsrand 28 befestigt sind. Das distale Ende 24 der Zentralwelle 22 hat mehrere daran befestigte Bohrvorrichtungen 34 (z. B. daran angeschweißt). Bei dieser bestimmten Ausführungsform ist jede Bohrvorrichtung 34 eine separate und eigenständige Konstruktion, die am Gesteinsbohrer-Schneckengang 26 befestigt ist. Dennoch erwägt der Anmelder, daß die Bohrvorrichtung ein einzelnes Element umfassen kann, das mehrere Bohrungen beinhaltet, bei dem in jeder Bohrung ein Bohreinsatz enthalten ist.
Jede Bohrvorrichtung 34 umfaßt zwei Hauptteile; und zwar die allgemein mit 36 bezeichnete Halterung und den allgemein mit 38 bezeichneten drehbaren Einsatz (oder Bohreinsatz). Im Hinblick auf eine bestimmte Ausführungsform der Halterung 36 und mit Bezug auf 5 umfaßt die Halterung 36 einen Halterungskörper 42, der typischerweise aus Stahl besteht. Der Halterungskörper 42 weist eine allgemein plane Vorderfläche 44 auf, eine rückwärtige Fläche 46 und eine allgemein gekrümmte Basisfläche 48. Der Halterungskörper 42 enthält eine allgemein glatte Bohrung 50, die vollständig durch den Halterungskörper 42 hindurchgeht. Die Bohrung 50 hat eine Mittellängsachse L-L. Die Bohrung 50 hat ein offenes vorderes Ende, an dem sich eine kegelstumpfförmige Öffnung 52 befindet. Die Bohrung 50 hat auch ein offenes hinteres Ende 53. In der Nähe des hinteren Endes 53 der Bohrung 50 (aber in axial nach vorne weisender Richtung beabstandet von diesem) enthält die Bohrung 50 eine Ringnut 54. Der Halterungskörper 42 ist (wie zum Beispiel durch Schweißen) an der Basisfläche 48 (des Halterungskörpers 42) am distalen Ende 24 der Zentralwelle 22 und am Umfangsrand 28 des unteren Abschnitts 30 des Gesteinsbohrer-Schneckengangs 26 befestigt.
In 5A ist eine andere bestimmte Ausführungsform einer Halterung dargestellt, die allgemein als 36' bezeichnet ist. Die Halterung 36' hat einen Halterungskörper 42', der typischerweise aus Stahl besteht. Der Halterungskörper 42' umfaßt eine Vorderfläche 44', eine rückwärtige Fläche 46' und eine Basisfläche 48'. Der Halterungskörper 42' enthält eine allgemein glatte Bohrung 50', die durch ihn hindurchgeht. Die Bohrung 50' hat eine Mittellängsachse L'-L'. Die Bohrung 50' enthält keine Ringnut oder dergleichen. Die Bohrung 50' hat ein offenes vorderes Ende, an dem sich eine kegelstumpfförmige Öffnung 52' befindet. Die Bohrung 50' hat auch ein offenes hinteres Ende 53'. Der Halterungskörper 42' ist (wie zum Beispiel durch Schweißen) an dessen Basisfläche 48' an einer Trägerfläche oder -konstruktion befestigt. In diesem Fall kann der Halterungskörper 42' zum Beispiel durch Schweißen am distalen Ende 24 der Zentralwelle 22 und am Umfangsrand 28 des unteren Abschnitts 30 des Gesteinsbohrer-Schneckengangs 26 befestigt sein.
Unter Bezug auf 2, 3, 4 und 4A ist der Bohreinsatz 38 ein Bohreinsatz, der zur Verwendung in Verbindung mit einer Halterung ausgelegt ist, die eine Bohrung hat (z. B. Halterung 36 mit Bohrung 50). Der Bohreinsatz 38 ist (zusammen mit der Halterung 36) zur Verwendung bei einem Vorgang (oder einer Anwendung) gedacht, bei dem ein Angriff an einem Bodenmaterial (z. B. Erdschichten) vorgenommen wird, wobei sich der Bohreinsatz 38 in im allgemeinen (oder im wesentlichen) dauerndem Angriff am Bodenmaterial befindet. Der Bohreinsatz 38 umfaßt einen Bohreinsatzkörper 60, der ein axial vorderes Ende 62 und ein axial hinteres Ende 64 umfaßt. Der Bohreinsatz 38 hat eine Mittellängsachse M-M. Im Betrieb ist der Bohreinsatz 38 um seine Mittellängsachse M-M drehbar (d. h. der Einsatz 38 ist ein drehbarer Einsatz).
Die axiale Gesamtlänge des Bohreinsatzkörpers 60 ist in 3 durch das Maß "A" gezeigt. Der typische Bereich für das Maß "A" liegt zwischen ca. 2 Zoll [56 Millimeter] und ca. 7 Zoll [178 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für das Maß "A" liegt zwischen ca. 3,3 Zoll [85 Millimeter] und ca. 5 Zoll [127 Millimeter]. Der am meisten bevorzugte Bereich für das Maß "A" liegt zwischen ca. 4,6 Zoll [118 Millimeter] und ca. 5 Zoll [127 Millimeter].
Der Bohreinsatzkörper 60 hat auch einen Kopfabschnitt 66 nahe dem axial vorderen Ende 62. Der Bohreinsatzkörper 60 enthält eine Aufnahme 68 in dessen axial vorderem Ende 62. Die Aufnahme 68 kann jede Form aus einer Anzahl von unterschiedlichen, allgemein bekannten Formen annehmen. Der Kopfabschnitt 66 des Bohreinsatzkörpers 60 enthält eine ringförmige Abziehnut 70 sowie eine nach hinten weisende kegelstumpfförmige Fläche 71.
Nahe des axial hinteren Endes 64 des Bohreinsatzkörpers 60 umfaßt dieser darüber hinaus einen Schaftabschnitt 72. Die Axiallänge des Schaftabschnitts 72 ist in 3 durch Maß "B" gezeigt. Der typische Bereich Wir das Maß "B" liegt zwischen ca. 0,9 Zoll [24 Millimeter] und ca. 3 Zoll [76 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für das Maß "B" liegt zwischen ca. 1,6 Zoll [41 Millimeter] und ca. 2,3 Zoll [58 Millimeter]. Wie in 6 gezeigt ist, ist die gesamte Länge des Schaftabschnitts 72 in der Bohrung 50 des Halterungskörpers 42 enthalten.
Der Schaftabschnitt 72 umfaßt einen axial vorderen Abschnitt 73 mit größerem Durchmesser. Nahe am axial hinteren Ende 64 oder angrenzend an dieses enthält der Schaftabschnitt 72 darüber hinaus einen Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser. In der bestimmten Ausführungsform ist der Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser vom axial hinteren Ende 64 des Einsatzkörpers 60 axial nach vorne beabstandet. Der Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser bildet eine Fläche 75 mit verringertem Durchmesser. Die Axiallänge des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser ist in 3 durch Maß "C" gezeigt. Der typische Bereich für das Maß "C" liegt zwischen ca. 0,23 Zoll [6 Millimeter] und ca. 1,1 Zoll [28 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für das Maß "C" liegt zwischen ca. 0,23 Zoll [6 Millimeter] und ca. 0,65 Zoll [17 Millimeter].
Der Bohreinsatz 38 weist darüber hinaus ein hartes Einsatzteil 76 auf, das am axial vorderen Ende 62 des Bohreinsatzkörpers 60 in der Aufnahme 68 befestigt ist. Das harte Einsatzteil 76 besteht typischerweise aus einem Sinterhartmetall und ist in der Aufnahme 68 verlötet. Eine beispielhafte Qualität für das Sinterhartmetall des harten Einsatzteils 76 hat eine Zusammensetzung von ca. 90,5 Gewichtsprozent Wolframcarbid und 9,5 Gewichtsprozent Kobalt. Eine beispielhafte Lötlegierung zum Verlöten des harten Einsatzteils in der Aufnahme wird unter der Bezeichnung HI-TEMP 080 und HI-TEMP 548 von Handy & Harman, 859 Third Avenue, New York, New York 10022, verkauft. Diese Lötlegierung ist eine Kupfer-Zink-Nickel-Mangan-Silizium-Lötlegierung. Diese Lötlegierung ist im US-Patent Nr. 5,219,209 an Prizzi et al. näher beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Der Bohreinsatz 38 umfaßt darüber hinaus eine elastische Sicherungshülse 80. Die Sicherungshülse 80 hat gegenüberliegende Enden 82 und 84 sowie eine Außenfläche 86 und eine Innenfläche 88. Die Außenfläche 86 ist im allgemeinen glatt. Die Innenfläche 88 ist im allgemeinen auch glatt.
Der Bohreinsatzkörper 60 trägt die elastische Sicherungshülse 80 in dem Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser. Wie nachfolgend beschrieben werden wird, ist die elastische Sicherungshülse 80 in einem vollständig. zusammengedrückten Zustand, wenn sich der Bohreinsatz 38 in der Bohrung 50 der Halterung 36 befindet. Wenn sich der Bohreinsatz 38 nicht in der Bohrung 50 der Halterung 36 befindet, ist die elastische Sicherungshülse 80 in einem voll aufgeweiteten Zustand. In dem wie in 4 gezeigten vollständig aufgeweiteten Zustand ist der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden 82, 84 der elastischen Sicherungshülse 80 in 4 durch das Maß "D" gezeigt. Der typische Bereich für das Maß "D" liegt zwischen ca. 0,20 Zoll [5 Millimeter] und ca. 0,62 Zoll [16 Millimeter]. Wenn sich die Hülse 80 im aufgeweiteten Zustand befindet, hat die elastische Sicherungshülse 80 eine in 4A gezeigte, maximale Querabmessung "E". Der typische Bereich für das Maß "E" liegt zwischen ca. 0,46 Zoll [12 Millimeter] und ca. 1,25 Zoll [32 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für das Maß "E" liegt zwischen ca. 0,82 Zoll [21 Millimeter] und ca. 1,04 Zoll [26 Millimeter].
Wie in 4A gezeigt, hat die elastische Sicherungshülse 80 eine durch das Maß "F" gezeigte Dicke. Der typische Bereich für das Maß "F" liegt zwischen ca. 0,03 Zoll [0,8 Millimeter] und ca. 0,08 Zoll [2,0 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für das Maß "F" liegt zwischen ca. 0,04 Zoll [1,0 Millimeter] und ca. 0,06 Zoll [1,5 Millimeter].
Bezugnehmend auf die 6 und 7 ist der Bohreinsatz 38 in der Bohrung 50 der Halterung 36 gehalten gezeigt. Die elastische Sicherungshülse 80 ist in einem zusammengedrückten Zustand, so daß sie eine radial nach außen gerichtete Kraft auf die Wand der Bohrung 50 ausübt, wodurch die Außenfläche 86 der elastischen Sicherungshülse 80 in festem Reibschluß mit der Wand der Bohrung 50 ist. Obwohl die in 6 gezeigte Halterung 36 eine Ringnut 54 umfaßt, benutzt die elastische Sicherung nicht die Ringnut 54, um den Bohreinsatz 38 in der Bohrung 50 der Halterung 36 zu sichern. Wenn sich die elastische Sicherungshülse 80 in festem Reibschluß mit der Wand der Bohrung 50 befindet, kann sich der Bohreinsatzkörper 60 relativ zur elastischen Sicherungshülse 80 und zur Halterung 36 drehen.
Mit Bezug auf 7 sind die Einzelheiten des Verhältnisses zwischen der elastischen Sicherungshülse 80 und dem Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers 60 gezeigt. In dieser Hinsicht hat die elastische Sicherungshülse 80 eine zusammengedrückte Außen-(oder äußere)Querabmessung "G", wie in 7 gezeigt ist. Der typische Bereich für Maß "G" liegt zwischen ca. 0,46 Zoll [12 Millimeter] und ca. 1,50 Zoll [38 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für Maß "G" liegt zwischen ca. 0,78 Zoll [20 Millimeter] und ca. 1,00 Zoll [25 Millimeter].
Wie auch in 7 gezeigt ist, ist der Durchmesser des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers 60 durch Maß "H" gezeigt. Der typische Bereich für Maß "H" liegt zwischen ca. 0,25 Zoll [6 Millimeter] und ca. 1,10 Zoll [28 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für Maß "H" liegt zwischen ca. 0,55 Zoll [14 Millimeter] und ca. 0,73 Zoll [19 Millimeter]. Das Verhältnis der Dicke "F" der elastischen Sicherungshülse 80 zum Durchmesser "H" des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser beträgt ca. 0,08 bis 0,12.
7 zeigt den Zwischenraum zwischen der Innenfläche 88 der elastischen Sicherungshülse 80 und der Fläche 75 mit verringertem Durchmesser des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser, wobei dieser Zwischenraum durch Maß "I" angegeben ist. Der typische Bereich für Maß "I" liegt zwischen ca. 0,03 Zoll [0,8 Millimeter] und ca. 0,25 Zoll [6 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für Maß "I" liegt zwischen ca. 0,04 Zoll [1,0 Millimeter] und ca. 0,19 Zoll [5 Millimeter]. Ein am meisten bevorzugter Bereich für Maß "I" liegt zwischen ca. 0,04 Zoll [1,0 Millimeter] und ca. 0,125 Zoll [3 Millimeter]. Das bevorzugte Maß "I" beträgt ca. 0,08 Zoll [2 Millimeter].
7 zeigt die Axiallänge der elastischen Sicherungshülse 80, wobei diese Länge durch Maß "J" gezeigt ist. Der typische Bereich für Maß "J" liegt zwischen ca. 0,20 Zoll [5 Millimeter] und ca. 1,07 Zoll [27 Millimeter]. Ein bevorzugterer Bereich für Maß "J" liegt zwischen ca. 0,20 Zoll [5 Millimeter] und ca. 0,62 Zoll [16 Millimeter]. Die Axiallänge "J" der elastischen Sicherungshülse 80 liegt unter der Axiallänge "C" des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser. Die Axiallänge "J" der elastischen Sicherungshülse 80 ist kleiner als der Durchmesser " H" des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser des Bohreinsatzkörpers 60. Außerdem liegt das Verhältnis der Axiallänge "J" der elastischen Sicherungshülse 80 zur Axiallänge "B" des Schaftabschnitts 72 im Bereich von ca. 0,10 bis ca. 0,37, und enger gefaßt liegt dieses Verhältnis (J/B) im Bereich von ca. 0,11 bis ca. 0,29.
Der Zwischenraum zwischen der Innenfläche 88 der elastischen Sicherungshülse 80 und der Oberfläche 75 des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser (also Maß "I") ist zumindest so groß wie die Dicke der elastischen Sicherungshülse 80 (also Maß "F"), so daß die Beziehung: I ≥ F erfüllt ist. Dies bedeutet, daß das Verhältnis des Zwischenraums zur Dicke der elastischen Sicherungshülse größer oder gleich eins ist. Das Verhältnis von Zwischenraum zwischen der Innenfläche 88 der elastischen Sicherungshülse 80 und der Oberfläche 75 des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser (also Maß "I") zu Dicke der elastischen Sicherungshülse 80 (also Maß "F") liegt zwischen 1,00 und etwa 3,125. Bevorzugter beträgt das Verhältnis von Zwischenraum zwischen der Innenfläche 88 der elastischen Sicherungshülse 80 und der Oberfläche 75 des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser (also Maß "I") zu Dicke der elastischen Sicherungshülse 80 (also Maß "F") zwischen 1,00 und ca. 1,29. Das am meisten bevorzugte Verhältnis I/F liegt bei ca. 1,24.
Weiter mit Bezug auf 7 ist der Schaftabschnitt 72 des Bohreinsatzes 38 als eng in der Bohrung 50 der Halterung 36 aufgenommen gezeigt, wobei der Bohreinsatz 38 gegenüber der Halterung 36 drehbar ist. In dieser Hinsicht soll im Gegensatz zum Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser des Schaftabschnitts 72, wobei der Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser die elastische Sicherungshülse 80 trägt, der Schaftabschnitt 72 einen engen Drehsitz innerhalb der Bohrung 50 der Halterung 36 bilden. Der Zwischenraum zwischen der Außenfläche 77 des axial vorderen Abschnitts 73 mit größerem Durchmesser des Schafts 72, sowie der Zwischenraum zwischen der Außenfläche 81 des hinteren Abschnitts 79 des Schaftabschnitts 72 sollen für alle oder für die meisten drehbaren Schneideinsätze, die beim Bohren, auf Baustellen, im Bergbau, und für andere industrielle Zwecke eingesetzt werden, minimal sein. Dieser minimale Zwischenraum zwischen der Außenfläche 77 des axial vorderen Abschnitts 73 mit größerem Durchmesser des Schafts 72 und der minimale Zwischenraum zwischen der Außenfläche 81 des hinteren Abschnitts 79 des Schaftabschnitts 72 tragen dazu bei, das Spiel und/oder das Schlagen des Schaftabschnitts 72 (und natürlich des Bohreinsatzes 38) zu begrenzen bzw. minimieren, wenn er sich während des Betriebs dreht. Wie auf diesem Fachgebiet bekannt ist, kann ein Bohreinsatz 38, wenn er während des Betriebs rattert, einen Schaden und/oder ungleichen Verschleiß (oder nicht gleichförmigen Verschleiß) an der Bohrung der Halterung verursachen.
Unter Bezug auf 8, die einen Abschnitt des Bohreinsatz 38 zeigt, hat der axial vordere Abschnitt 73 mit größerem Durchmesser des Schafts 72 einen Durchmesser, d. h. einen Schaftdurchmesser "K". Durchmesser "K" hat ein Maß, das im Bereich von ca. 0,505 Zoll (12,8 Millimeter) bis ca. 1,485 Zoll (37,7 Millimeter) liegt. Ein anderer Bereich für den Durchmesser "K" liegt zwischen ca. 0,672 Zoll (17,1 Millimeter) und ca. 1,181 Zoll (30,0 Millimeter). Noch ein anderer Bereich für den Durchmesser "K" liegt zwischen ca. 0,950 Zoll (24,1 Millimeter) und ca. 1,050 Zoll (26,7 Millimeter). Noch ein weiterer Bereich für den Durchmesser "K" liegt zwischen ca. 0,765 Zoll (19,4 Millimeter) und ca. 0,990 Zoll (25,1 Millimeter). Wie oben beschrieben, hat der Bohreinsatzkörper 60 angrenzend an dessen axial hinterem Ende 64 einen Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser. Der Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser hat einen Durchmesser (also Nutdurchmesser) "H", der zwischen ca. 0,400 Zoll (10,2 Millimeter) und ca. 1,040 Zoll (26,4 Millimeter) liegt. Der Durchmesser (also Nutdurchmesser) "H" hat einen anderen Bereich zwischen ca. 0,465 Zoll (11,8 Millimeter) und ca. 0,895 Zoll (22,7 Millimeter).

In der unten angegebenen Tabelle I ist der Durchmesser (also der Nutdurchmesser) des Abschnitts mit verringertem Durchmesser des Schafts und der Durchmesser (also der Schaftdurchmesser) des vorderen Abschnitts mit größerem Durchmesser des Schafts für jeweils eines aus einer Reihe unterschiedlicher Bauarten (Werkzeuge 1 bis 9) von Werkzeugen gezeigt, sowie das Verhältnis des Durchmessers (also des Nutdurchmessers) des Abschnitts mit verringertem Durchmesser des Schafts zum Durchmesser (also zum Schaftdurchmesser) des vorderen Abschnitts mit größerem Durchmesser des Schafts für jedes dieser Werkzeuge. Tabelle I – Ausgewählte Maße und Verhältnisse für bestimmte drehbare Einsätze

Werkzeug	Durchmesser des Abschnitts mit verringertem Durchmesser (Zoll/Millimeter)	Durchmesser des vorderen Abschnitts mit größerem Durchmesser (Zoll/Millimeter)	Verhältnis von Durchmesser des Abschnitts mit verringertem Durchmesser zu Durchmesser des vorderen Abschnitts mit größerem Durchmesser
1	0,525/13,4	0,735/18,7	0,71
2	0,555/14,1	0,765/19,4	0,73
3	0,707/18,0	0,990/25,1	0,71
4	0,790/20,1	0,990/25,1	0,80
5	0,722/18,3	0,990/25,1	0,73
6	0,895/22,7	1,181/30,0	0,76
7	0,465/11,8	0,672/17,1	0,69
8	0,400/10,2	0,505/12,8	0,79
9	1,040/26,4	1,485/37,7	0,70

Ein beispielhaftes Werkzeug ist Werkzeug 5, das eine elastische Sicherungshülse verwendet, die eine Dicke von 0,060 Zoll aufweist. Was man hier sehen kann, ist, daß die elastische Sicherungshülse 80 eine Dicke "F" (0,060 Zoll/1,5 Millimeter) hat, die weniger als die Hälfte (also etwa 22,4 Prozent [0,060/0,268]) des Maßunterschieds (0,990 – 0,722 = 0,268 Zoll) zwischen dem Schaftdurchmesser (0,990 Zoll) und dem Nutdurchmesser (0,722 Zoll) beträgt. In einem breiteren Aspekt gefaßt, ist vom Anmelder auch angedacht, daß die Dicke der elastischen Sicherungshülse kleiner oder gleich der Hälfte des Maßunterschieds zwischen dem Schaftdurchmesser und dem Nutdurchmesser sein kann. Unter engeren Aspekten gesehen kann die elastische Sicherungshülse eine Dicke haben, die bei ca. 0,15 bis ca. 0,40 des Maßunterschieds zwischen Schaftdurchmesser und Nutdurchmesser liegt. In einem noch enger gefaßten Aspekt kann die elastische Sicherungshülse eine Dicke aufweisen, die bei ca. 0,20 bis ca. 0,30 des Maßunterschieds zwischen Schaftdurchmesser und Nutdurchmesser liegt. In einem noch enger gefaßten Aspekt kann die elastische Sicherungshülse eine Dicke haben, die bei ca. 0,20 bis ca. 0,25 des Maßunterschieds zwischen Schaftdurchmesser und Nutdurchmesser liegt.
Die oben angegebene Tabelle I zeigt, daß es für diese sieben Werkzeuge einen Bereich des Verhältnisses von Nutdurchmesser ("H") zu Schaftdurchmesser ("K") gibt. Es ist gezeigt, daß das Verhältnis von Nutdurchmesser zu Schaftdurchmesser im Bereich von ca. 0,69 bis ca. 0,80 liegt. In einem enger gefaßten Aspekt liegt das Verhältnis von Nutdurchmesser zu Schaftdurchmesser in einem Bereich von ca. 0,70 bis ca. 0,75.
Durch die Bereitstellung einer elastischen Sicherungshülse 80 und eines Bohreinsatzkörpers 60 mit einem Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser, die die oben erwähnten Maßbeziehungen haben, konnte der Anmelder eine Bohreinsatzvorrichtung schaffen, bei der ein ausreichender Zwischenraum zwischen der Innenfläche 88 der elastischen Sicherungshülse 80 und der Oberfläche 75 des Abschnitts 74 mit verringertem Durchmesser vorhanden ist, um so die Tendenz dahingehend zu verringern, daß sich Bohrschutt und Schmutz in diesem Zwischenraumvolumen ablagert (oder ansammelt), wodurch die Fähigkeit der elastischen Sicherungshülse 80, sich bei einem Schlag auf die rückwärtige Fläche des Bohreinsatzes zusammenzuziehen, eingeschränkt ist.
Alle Patente, Patentanmeldungen, Artikel und andere hier angegebene Druckschriften sind hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen. Aus einer Betrachtung der hier offenbarten Beschreibung oder praktischen Umsetzung der Erfindung können sich dem Fachmann weitere Ausführungsformen der Erfindung erschließen. Die Beschreibung und jegliche hier aufgeführten Beispiele sollen nur als darstellend aufgefaßt werden, wobei der wahre Umfang und Gehalt der Erfindung durch die nun folgenden Ansprüche angegeben ist.

Claims

Vorrichtung mit drehbarem Einsatz zur Verwendung bei einem Vorgang, wo an einem Bodenmaterial angegriffen wird, bei der sich der drehbare Einsatz (38) im allgemeinen in dauerndem Angriff am Bodenmaterial befindet, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen drehbaren Einsatz (38) mit einem drehbaren Einsatzkörper (60), der ein axial vorderes Ende (62) und ein axial hinteres Ende (64) aufweist, wobei der drehbare Einsatzkörper (60) darüber hinaus angrenzend an dessen axial hinterem Ende (64) einen Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) umfaßt, der eine Fläche (75) mit verringertem Durchmesser definiert; ein hartes Einsatzteil (76), das am drehbaren Einsatzkörper (60) an dessen axial vorderem Ende (62) befestigt ist; eine elastische Sicherungshülse (80), die eine Dicke (F) hat und eine Innenfläche (88) aufweist, und wobei der drehbare Einsatzkörper (60) die Sicherungshülse (80) in dem Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) trägt; wobei die elastische Sicherungshülse (80) so ausgebildet ist, daß sie in einem aufgeweiteten oder in einem zusammengedrückten Zustand vorliegen kann; dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) der elastischen Sicherungshülse (80), wenn sich die elastische Sicherungshülse (80) in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, zumindest so groß ist wie die Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80).
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach Anspruch 1, bei dem die elastische Sicherungshülse (80) eine Axiallänge (J) hat, und der drehbare Einsatzkörper (60) an dessen axial hinterem Ende (64) einen Schaftabschnitt (72) aufweist, der Schaftabschnitt (72) eine Axiallänge (B) hat, und das Verhältnis der Axiallänge (J) der elastischen Sicherungshülse (80) zur Axiallänge (B) des Schaftabschnitts (72) im Bereich von ca. 0,10 bis ca. 0,37 liegt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz (34) nach Anspruch 2, bei dem das Verhältnis der ersten Axiallänge (J) der elastischen Sicherungshülse (80) zur Axiallänge (B) des Schaftabschnitts (72) im Bereich von ca. 0,11 bis ca. 0,29 liegt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Halterung (36) mit einer Bohrung (50) vorgesehen ist, wobei die Bohrung (50) vollständig durch die Halterung (36) hindurchgeht, und die elastische Sicherungshülse (80) in einem aufgeweiteten Zustand ist, wenn sich der drehbare Einsatz (38) nicht in der Bohrung (50) der Halterung (36) befindet, und die elastische Sicherungshülse (80) im zusammengedrücktem Zustand ist, wenn sich der drehbare Einsatz (38) in der Bohrung (50) der Halterung (36) befindet.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die elastische Sicherungshülse (80) eine Außenfläche (86) aufweist, und die Außenfläche (86) der elastischen Sicherungshülse (80) im allgemeinen glatt ist.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) der elastischen Sicherungshülse (80), wenn sich die elastische Sicherungshülse (80) in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, 1 bis ca. 3,125 mal so groß ist wie die Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80).
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) der elastischen Sicherungshülse (80), wenn sich die elastische Sicherungshülse (80) in ihrem zusammengedrückten Zustand befindet, 1 bis ca. 1,29 mal so groß ist wie die Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80).
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem der Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser einen Nutdurchmesser (H) und eine Nutfläche hat, der drehbare Einsatzkörper (60) einen Schaftabschnitt (72) hat, der axial vor dem Abschnitt (74) mit dem verringerten Durchmesser liegt, und der Schaftabschnitt (72) einen Schaftdurchmesser (K) und eine Schaftfläche hat, wobei die elastische Sicherungshülse (80) eine Dicke (F) hat, die ca. 0,15 bis ca. 0,40 des Maßunterschieds zwischen dem Schaftdurchmesser (K) und dem Nutdurchmesser (H) beträgt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem der Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser einen Nutdurchmesser (H) und eine Nutfläche hat, der drehbare Einsatzkörper (60) einen Schaftabschnitt (72) hat, der axial vor dem Abschnitt (74) mit dem verringerten Durchmesser liegt, und der Schaftabschnitt (72) einen Schaftdurchmesser (K) und eine Schaftfläche hat, wobei die elastische Sicherungshülse (80) eine Dicke (F) hat, die ca. 0,20 bis ca. 0,30 des Maßunterschieds zwischen dem Schaftdurchmesser (K) und dem Nutdurchmesser (H) beträgt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem der Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser einen Nutdurchmesser (H) und eine Nutfläche hat, der drehbare Einsatzkörper (60) einen Schaftabschnitt (72) hat, der axial vor dem Abschnitt (74) mit dem verringerten Durchmesser liegt, und der Schaftabschnitt (72) einen Schaftdurchmesser (K) und eine Schaftfläche hat, wobei die elastische Sicherungshülse (80) eine Dicke (F) hat, die ca. 0,20 bis ca. 0,25 des Maßunterschieds zwischen dem Schaftdurchmesser (K) und dem Nutdurchmesser (H) beträgt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verhältnis der Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80) zu dem Durchmesser (H) des Abschnitts (74) mit verringertem Durchmesser in einem Bereich von ca. 0,08 und ca. 0,12 liegt.
Vorrichtung mit drehbarem Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein Gesteinsbohrer (20) ist, mit einer zentralen Gesteinsbohrerwelle (22), einem schraubenförmigen Schneckengang (26) an der Gesteinsbohrerwelle (22), und wobei der Schneckengang (26) einen Stirnrand (28) hat und der drehbare Einsatz (38) angrenzend an die Stirnwand (28) am schraubenförmigen Schneckengang (26) angeschlossen ist.
Elastische Sicherungshülse (80) zur Verwendung an einem drehbaren Einsatz (38), der in einer Bohrung (50) einer Halterung (36) gehalten ist, bei der der drehbare Einsatzkörper (60) ein axial vorderes Ende (62) und ein axial hinteres Ende (64) mit einem Schaft (72) angrenzend an das axial hintere Ende (64) aufweist, wobei der drehbare Einsatzkörper (60) darüber hinaus im Schaft (72) einen Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) umfaßt, der eine Fläche (75) mit verringertem Durchmesser definiert, wobei die elastische Sicherungshülse (80) aufweist: einen Sicherungshülsenkörper (80), der eine Dicke (F) hat und eine Innenfläche (88) aufweist, und wobei der drehbare Einsatzkörper (60) den Sicherungshülsenkörper (80) in dem Abschnitt (74) mit verringertem Durchmesser (H) trägt; wobei der Sicherungshülsenkörper (80) in einem aufgeweiteten Zustand ist, wenn sich der drehbare Einsatz (38) nicht in der Bohrung (50) der Halterung (36) befindet, und der Sicherungshülsenkörper (80) in einem zusammengedrückten Zustand ist, wenn sich der drehbare Einsatz (38) in der Bohrung (50) der Halterung (36) befindet; dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbare Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) des Sicherungshülsenkörpers (80), wenn sich der Sicherungshülsenkörper (80) in seinem zusammengedrückten Zustand befindet, zumindest so groß ist wie die Dicke (F) des Sicherungshülsenkörpers (80).
Sicherungshülse nach Anspruch 13, bei der der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) der elastischen Sicherungshülse (80), wenn sich die elastische Sicherungshülse (80) in einem zusammengedrückten Zustand befindet, 1 bis ca. 3,125 mal so groß ist wie die Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80).
Sicherungshülse nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Zwischenraum (I) zwischen der Fläche (75) mit verringertem Durchmesser des drehbaren Einsatzkörpers (60) und der Innenfläche (88) der elastischen Sicherungshülse (80), wenn sich die elastische Sicherungshülse (80) in einem zusammengedrückten Zustand befindet, 1 bis ca. 1,29 mal so groß ist wie die Dicke (F) der elastischen Sicherungshülse (80).
Sicherungshülse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die elastische Sicherungshülse (80) eine Axiallänge (J) hat.
Sicherungshülse nach Anspruch 16, bei der der Schaftabschnitt (72) des drehbaren Einsatzkörpers (60) eine Axiallänge (B) hat, und das Verhältnis der Axiallänge (J) der elastischen Sicherungshülse (80) zur Axiallänge (B) des Schaftabschnitts (72) im Bereich von ca. 0,10 bis ca. 0,37 liegt.
Sicherungshülse nach Anspruch 16 oder 17, bei der der Schaftabschnitt (72) des drehbaren Einsatzkörpers (60) eine Axiallänge (B) hat, und das Verhältnis der Axiallänge (J) der elastischen Sicherungshülse (80) zur Axiallänge (B) des Schaftabschnitts (72) im Bereich von ca. 0,11 bis ca. 0,29 liegt.