DE1291707B - Gesteinsbohrer - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gesteins- Hartmetallblättchen bestückten Bohrkopf bis zu bohrer zum unter gleichzeitig ausgeübten Axial- staubfeinem Mehl zerkleinert werden. Infolge dieser schlagen erfolgenden Drehbohren in hartem Gestein, zusätzlichen Zerkleinerung der losgelösten Gesteinsinsbesondere in Beton, mit einer wendelförmig in die und Betonkörner geht ein Großteil der Bohrleistung Bohrermantelfläche eingeschnittenen Abfuhrnut für 5 verloren.

das Bohrmehl, die gegenüber der von der Bohrer- Wenn man die bekannten, mit Hartmetallschneiden längsachse senkrecht durchdrungenen Querschnitts- besetzten Spiralbohrer mit einem Hammerbohrer anebene einen Steigungswinkel von etwa 30°, Vorzugs- treibt, von welchem der Bohrer nach jedem Längsweise von weniger als 30°, hat. schlag um einen kleinen Drehwinkel umgesetzt wird,

Bei dem bekannten Bohrer dieser Art (deutsches io ist die Bohrleistung in senkrechten Bohrlöchern

Gebrauchsmuster 1 819 813) ist eine aufsteigende jedenfalls unbefriedigend, weil infolge der großen

Bohrmehlförderung bei senkrechten oder annähernd Nutsteigung das Bohrmehl eher festgerüttelt wird,

senkrechten Bohrarbeiten nicht vorgesehen, da sich als daß es von dem an der Bohrerschneide abgetra-

an den mit kleiner Steigung der Förderschnecke aus- genen Mehl nach oben abgeschoben werden kann,

gebildeten Abschnitt des Bohrgestänges ein zweiter 15 Da die Nuten ganz mit Bohrmehl gefüllt sind und

Abschnitt anschließt, bei dem der Steigungswinkel die Lochreibung des Bohrers erheblich vergrößert

weit größer ist, nämlich mehr als 45° beträgt. wird, geht ein Großteil der vom Bohrhammer gelie-

Bei einem anderen bekannten Bohrer (deutsche ferten Antriebsleistung nutzlos verloren, zumal der Patentschrift 291 398) ist eine Förderschnecke mit an der Bohrerschneide entstehende Bohrmehlstaub einem axial verlaufenden Tragrand versehen, der auf ao im Verein mit der Lochreibung den Axialschlag des das Gewinde aufgeschweißt oder in anderer Weise Hammers stark dämpft. Wenn der Bohrer zur Entlösbar an ihm befestigt ist. Der Tragrand bildet mit leerung des Bohrmehls zurückgezogen wird, rutscht der Gewindefläche und der zu ihm koaxialen Um- außerdem ein Großteil des Bohrmehls infolge des fangsfläche des Bohrers eine im axialen Querschnitt großen Steigungswinkels der Abfuhrnuten in das etwa rechteckige tiefe Rinne. Dieser Bohrer ist an 25 Bohrloch zurück.

sich zum Bohren tiefer Löcher in Erde oder mil- Es sind auch bereits als Schlangen- oder Irwindem Gestein vorgesehen. Zum Bohren in hartem Bohrer bezeichnete Gesteinsbohrer verwendet wor-Gestein, insbesondere zum Drehschlagbohren, ist er den, die nur eine einzige wendelförmig der Bohrerschon deshalb ungeeignet, weil die Bohrstange durch mantelfläche entlanglaufende Abfuhrnut haben, die, Aufschweißen hergestellt ist. Darüber hinaus besteht 30 im axialen Längsschnitt des Bohrers gesehen, an bei diesem Bohrer der Nachteil, daß sich das Bohr- ihrem der Bohrerlängsachse zugekehrten Nutgrund mehl in der durch den-Tragrand begrenzten Rinne, etwa parallel zur Bohrerlängsachse verlaufen. Diese insbesondere wenn das Bohrmehi feucht oder körnig. Bohrer haben zwar beim Antrieb durch Dreh- oder ist, festsetzen kann, wodurch der Abfluß des Bohr- Drehschlagbohrmaschinen, bei welchen die Drehmehls gestört ist. Zudem hemmt die Rinne den Bohr- 35 bewegung die axiale Stoßbewegung bei weitem übermehltransport, weil sie eine Relativbewegung zwi- wiegt, eine einigermaßen befriedigende Bohrmehlschen Bohrmehl und Bohrlochwandung verhindert. abfuhr. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige

Man hat daher bislang in der Praxis zum Bohren Bohrer· eine erhebliche Reibung an der Wand des in Gestein Bohrer verwendet, die in ihrer äußeren Bohrloches verursachen, weil das Bohrmehl nach Gestalt den zur Metallbearbeitung bekannten Spiral- 40 außen an die Lochwand gedrückt wird. Gesteinsbohrern ähneln. Sie haben je zwei einander in jeder bohrer dieser bekannten Schlangen- oder Irwin-Form Querschnittsebene'des Bohrers diametral gegenüber- - haben zudem nur eine geringe Knick- und Verdrehliegende, etwa halbkreisförmige Abfuhrnuten für das festigkeit und sind deshalb in Bohrhämmern, bei beim Bohrvorgang zerkleinerte, am Bohrkopf an- welchen die Axialschlagkomponente die Drehbewefallende Bohrmehl. Da diese Spiralbohrer an ihren 45 gung bei weitem überwiegt,,nur bedingt einsatzfähig. Abfuhrnuten einen verhältnismäßig großen Steigungs- Durch die Erfindung soll ein Gesteinsbohrer der winkel von etwa 60° gegenüber der Bohrerlängsachse eingangs erwähnten Art geschaffen werden, der die haben, tritt bei ihnen der Nachteil auf, daß beim geschilderten Nachteile bekannter Bohrer nicht hat Bohren von Bohrlöchern mit senkrechter oder an- und sich durch einen ungestörten, leichten und damit nähernd senkrechter Achsrichtung die Bohrleistung 50 schnellen Abtransport des entstehenden Bohrmehls erheblich nachläßt, sobald Lochtiefen erreicht sind, sowie durch hohe Bruchsicherheit auszeichnet, die mehr als das Fünffache des Bohrlochdurch- Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich der Ge- -messers betragen. -Es hat sich dabei gezeigt, daß der Steinsbohrer der eingangs erwähnten Art dadurch, Bohrer infolge der schlechten Bohrmehlabfuhr zu- daß die gegen das Einspannende weisende Wand der nehmend im Bohrloch-klemmt und zur Bohrmehl- 55 Abfuhffiut in der Weise gegenüber der Bohrermantelentleerung häufig zurückgezogen werden muß. fläche unterschnitten ist, daß ihr an die Bohrer-Man kann die Bohrleistung zwar durch Verwen- mantelfläche unmittelbar angrenzender Teil mit der dung von Drehschlagbohrmaschinen verbessern, Bohrermantelfläche einen spitzen, gegen die Bohrerwelche dem Bohrer während seiner Drehbewegung spitze geöffneten Winkel von weniger als 90°, vorkräftige axiale Längsschläge erteilen. Hierdurch ent- 60 zugsweise von etwa 70°, bildet, steht zwar eine allgemein größere Bohrleistung als Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist ein beim reinen drehenden Bohren. Jedoch geht ein flüssiger, ungestörter Bohrmehlabfluß gewährleistet Großteil der Mehrleistung infolge der ungenügenden und ein Festbacken des Bohrmehls vermieden. Dies Bohrmehlabfuhr dadurch wieder verloren, da die gilt auch dann, wenn der umlaufenden Drehbewegung beim Drehschlagbohren zuerst in einem verhältnis- 65 des Bohrers beim Bohren noch axiale, in Vortreibmäßig großen Volumen anfallenden Gesteins- oder richtung des Bohrers geführte Schläge überlagert Betonsplitter immer wieder auf den Bohrgrund zu- werden. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung errückfallen und dort von dem meist mit eingesetzten fährt das Bohrmehl, sobald dieses in die Verschnei-

3 4

dungszone mit dem Bohrermantel gelangt, eine radial lötetes Hartmetallplättchen 3 auf. Zur Abfuhr des nach innen gerichtete, von der Unterschneidung ver- an den beiden Schneidkanten 4 des Hartmetallplättursachte Gewichtskomponente, die etwa auftretenden chens entstehenden, verhältnismäßig grobkörnigen Abschleuderkräften entgegenwirkt. Die während des Bohrmehls dient eine gemeinsame, der zylindrischen Drehvorganges des Bohrers ausgeübten Axialschläge 5 Mantelfläche 5 wendelförmig entlanglaufende Abbewirken, daß das Bohrmehl während jeden Axial- fuhrnut 6. Der in der Zeichnung in F i g. 1 bei α anschlages sich von seiner Tragfläche am Nutgrund gedeutete Steigungswinkel dieser Abfuhrnut kann bis jeweils geringfügig abhebt und erst nachdem sich der zu 30° sein, vorzugsweise nur etwa 20°. Wie ein-Bohrer weitergedreht hat, wieder, und zwar an einer gangs bereits dargelegt wurde, bereitet die Bohrmehletwas höher liegenden Stelle, zur Auflage kommt. io abfuhr in senkrechten Bohrlöchern besondere Diese sich überlagernden Vorgänge haben die vor- Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten sind jedoch teilhafte Folge, daß das Bohrmehl entgegen der bei dem dargestellten Gesteinsbohrer weitgehend verSchwerkraft auch bei senkrecht eingebrachten Bohr- mieden. Wenn dieser nämlich um seine Längsachse löchern in der Abfuhrnut ohne Stauungen ungestört A-Aw. der mit einem Pfeil B angedeuteten Dreh- und schnell, etwa wie eine Raupe geformt, nach oben 15 richtung angetrieben wird, vermögen die von der abtransportiert wird. Dabei dreht sich die Bohrmehl- Bohrerschneide gelösten Bohrmehlkörper leicht in raupe bei dieser aufwärts gerichteten Kriechbewegung die Abfuhrnut 6 zu gelangen und können dann, auf und wälzt sich im Zusammenwirken mit der Bohr- der Tragrinne der Abfuhrnut entlanggleitend, infolge lochwandung um ihre eigene Achse, so daß hierdurch der Form der Abfuhrnut und des geringen Steigungsebenfalls ein Festsetzen des Bohrmehls vermieden 20 winkels nach oben aus dem Bohrloch herauswandern, und damit ein schnellerer Bohrmehlabtransport er- Dieser Transport wird noch besonders unterstützt, reicht ist. wenn der Bohrer in der mit dem Pfeil S angedeuteten

Um den erwähnten Bohrmehlabfluß noch zu unter- Richtung Axialschläge während seiner Drehbewegung

stützen und um ferner trotz der erfindungsgemäß aus- erhält.

gebildeten Tragrinne eine ausreichend große Stabilität 25 Damit das Bohrmehl während der Drehbewegung und Bruchfestigkeit des Bohrers zu erreichen, ist in von der nach rückwärts gegen das Einspannende des weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß Bohrers hin weisenden Wand der Abfuhrnut, der die Abfuhrnut an ihrem der Bohrerachse zugewand- sogenannten Bohrmehltragfläche 7, tatsächlich getraten Teil mit einem Radius ausgerundet ist, der größer gen und sich auf dieser nach oben wälzen kann und als ihre halbe Nuttiefe ist, wobei dieser Bogen vor- 30 somit radial nicht abgeschleudert wird und in den zugsweise einen Radius hat, der ein Drittel bis vier Spalt zwischen der Bohreraußenmantelfläche 5 und Fünftel, insbesondere 60 bis 70%, der größten Nut- der Bohrlochwand gelangen kann, ist die Bohrmehltiefe ausmacht. tragfläche 7 geringfügig gegenüber der Bohrermantel-

Dabei wird die Elastizität des Bohrers und damit fläche hinterschnitten. Hierzu bildet die Außenseine Stabilität noch weiter erhöht, wenn nach einem 35 mantelfläche la, die sogenannte Bohrerführungsweiteren Merkmal der Erfindung der der Bohrerachse fläche, mit dem an diese anstoßenden Teil 6 a der benachbarte Teil der Abfuhrnutwandung mit zuneh- Abfuhrnut 6 einen spitzen Winkel ß, der bis zu 90° mendem Querschnitt bogenförmig auf die Außen- betragen kann. Zweckmäßig ist der in F i g. 2 mit r mantelfläche zu verläuft. angedeutete Ausrundungsradius von dem schwach

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform 4° gegen die Bohrerlängsachse A-A geneigten Nutbeträgt der Steigungswinkel der Abfuhrnut etwa 20°. grund 8 zur Bohrmehltragfläche 7 hin so groß ge-

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist dem- wählt, daß er höchstens zwei Drittel bis vier Fünftel

nach mit einfachen Mitteln erreicht, daß die Bohr- der größten Nuttiefe ausmacht. Beim dargestellten

mehlführungsflächen gegen die Mantelfläche des Boh- Ausführungsbeispiel beträgt dieser Ausrundungs-

rers hin mit einer Randzone endigen, die etwa senk- 45 radius etwa 60% der Differenz zwischen dem halben

recht auf der Bohrermantelfläche steht. Kerndurchmesser d und dem halben Durchmesser D

Die Verbesserung der Bohrmehlabfuhr wird also, der Bohrermantelfläche 5. Dadurch ergibt sich ein

mit anderen Worten, dadurch erreicht, daß der Win- Verschneidungswinkel β von etwa 70°, der gegen das

kel, den die gegen das Einspannende des Schaftes in der Zeichnung obenliegende Einspannende des

weisende, als Bohrmehltragfläche wirkende Wand der 5< > Bohrers geöffnet ist und von der mit T in Fig. 2

Abfuhrnut mit der Außenmantelfläche des Bohrers bezeichneten Tangente begrenzt wird, die an den

bildet, höchstens 90°, vorzugsweise etwa 60 bis 80°, Schnittpunkt in dem dargestellten Längsquerschnitt

mit Öffnung gegen das Einspannende hin beträgt. des Bohrers zwischen der Bohrmehltragfläche 7 mit

Eine solche hinterschnittene Ausbildung der Abfuhr- dem Außenmantel 5 des Bohrers gelegt ist. Diese

nut vermindert die Lochreibung des Bohrers be- 55 Hinterschneidung hat zur Folge, daß sich das Bohr-

trächtlich, da das Bohrmehl auf die Bohrmehltrag- mehl in der Abfuhrnut sammelt und somit nur ge-

fläche von der Lochwand zurückfallen und sich daher ringe Reibungskräfte zwischen der Bohrermantel-

zwischen der Außenmantelfläche des Bohrers und fläche und der Lochwand entstehen können. Infolge

der Lochwand nicht verklemmen kann. der geringen Steigung von weniger als 30°, vorzugs-

Nachstehend sei ein Ausführungsbeispiel der Er- ^6o weise nur 20°, besteht nur eine geringe Gefahr des

findung beschrieben. Es zeigt Zurückrutschens von Bohrmehl, wenn der Bohrer

Fig. 1 den vorderen Endabschnitt eines erfin- gelegentlich aus dem Bohrloch herausgezogen wird,

dungsgemäß gestalteten Steinbohrers in der Ansicht Außerdem ist es möglich, die Nuttiefe f = Ό12—d/2

von der Seite und verhältnismäßig gering zu halten, so daß sich ein

F i g. 2 in einem axialen Längsschnitt nach der ⁶5 großer Kernquerschnitt des Bohrers und somit eine

Linie II-II einen Ausschnitt aus diesem Bohrer. erhöhte Knick- und Drehfestigkeit ergibt. Um die

Der Gesteinsbohrer 1 nach der Zeichnung weist Knick- und Drehfestigkeit des Bohrers zu vergrößern,

an seinem Bohrkopf 2 ein eingesetztes, hart ver- ist der der Bohrerachse A-A zugewandte Teil 6 b der

Abfuhrnutwandung mit zunehmendem Querschnitt, vorzugsweise bogenförmig auf die Außenmantelfläche zulaufend ausgeführt.

Durch den geringen Steigungswinkel ergibt sich als zusätzlicher Vorteil noch eine geringere Kantenanrißfestigkeit und demzufolge eine verminderte Ermüdungs-Bruchgefahr.

Der hauptsächliche Vorteil der beschriebenen Ausbildung der Bohrmehlabfuhrnut 7 besteht jedoch darin, daß sich am Bohrlochgrund eine verhältnismäßig sehr geringe Bohrmehlmenge sammeln kann, bevor sie in die Abfuhrmit gelangt, und daß demzufolge die sonst durch zusätzliche Bohrmehlzerkleinerung entstehende Verlustleistung sehr niedrig gehalten werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gesteinsbohrer zum unter gleichzeitig ausgeübten Axialschlägen erfolgenden Drehbohren in hartem Gestein, insbesondere in Beton, mit einer wendelförmig in die Bohrermantelfläche eingeschnittenen Abfuhrnüt für das Bohrmehl, die gegenüber der von der Bohrerlängsachse senkrecht durchdrungenen Querschnittsebene einen Steigungswinkel von etwa 30°, Vorzugs- as weise von weniger als 30°, hat, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen das Einspannende weisende Wand der Abfuhrnut (6) in der Weise gegenüber der Bohrermantelfläche (7 a) unterschnitten ist, als ihr an die Bohrermantelfläche unmittelbar angrenzender Teil (6 a) mit der Bohrermantelfläche einen spitzen, gegen die Bohrerspitze geöffneten Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise von etwa 70°, bildet.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhrnut (6) an ihrem der Bohrerachse (A-A) zugewandten Teil (6 b) mit einem Radius (r) ausgerundet ist, der größer als ihre halbe Nuttiefe ist, wobei dieser Radius (r) ein Drittel bis vier Fünftel, insbesondere 60 bis 70%, der größten Nuttiefe (t) beträgt.

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Bohrerachse (A-A) benachbarte Teil (6 b) der Abfuhrnutwandung mit zunehmendem Querschnitt bogenförmig auf die Außenmantelfläche (7 a) zuläuft.

4. Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (<x) der Abfuhrnut (6) etwa 20° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen