DE19654597A1 - Bohrkrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone für drehschlagende oder drehende Bearbeitung von Stein, Beton oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Eine Bohrkrone der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 195 07 487 A1 bekannt geworden. In der Beschreibungseinleitung dieser Vorveröffentlichung ist darauf hingewiesen, daß herkömmliche dünnwandige Bohrkronen im Allgemeinen keine Förderwendel an der Außenkontur des zylindrischen Kronenteils aufweisen (siehe z. B. DE-OS 16 52 518 oder DE-OS 26 02 238). Insbesondere bei dünnwandigen Bohrkronen mit einer Wandstärke des Kronenteils in einer Größenordnung von ca. 5 mm lassen sich keine normalen Bohrmehlnuten einbringen, da dies zu einer starken Schwächung der Wandstärke führen würde. Es sind jedoch auch Gesteinsbohrkronen bekannt geworden, mit einer Förderwendel in der Außenmantelfläche des Kronenteils, die zum Abtransport des Bohrkleins dient (DE-OS 27 35 368). Die Tiefe der jeweiligen Bohrmehlnut wird im Allgemeinen nur gering ausgeführt, um keine übermäßig starke Schwächung der Wandstärke herbeizuführen.

Verwendet man keine Bohrmehlnuten am Kronenteil der Bohrkrone, so ist der Abtransport des Bohrkleins insbesondere beim Bohren senkrecht nach unten erschwert. Hier kommt es zu einer unerwünschten Verdichtung des Bohrkleins aufgrund des schlechten Transports durch fehlende Bohrmehlnuten, was wiederum zu einem Verklemmen der Bohrkrone führt. Die Bohrkrone kann nach erfolgreichem Bohrvorgang nur schwer aus dem Bohrloch herausgenommen werden, da eine Art Pfropfenbildung vorliegt.

Mittels Bohrmehlnuten am Kronenteil wird zwar der Bohrmehltransport verbessert. Die Herstellung derartiger Bohrmehlnuten ist aber bei Bohrkronen aufwendig und erfordert mindestens einen weiteren Arbeitsgang. Weiterhin bilden die Rückenstege der Bohrmehlnuten einen erhöhten Reibungswiderstand beim Bohrvorgang.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und dennoch wirksame Bohrkrone vorzuschlagen, die vor allem preisgünstig herzustellen ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bohrkrone angegeben.

Kern der Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Herstellung einer technisch wirksamen Bohrkrone besonders einfach und kostengünstig dadurch erfolgt, daß anstelle einer wendelförmigen Bohrmehlnut lediglich ringförmige oder ringsegmentförmige Außenstege an der Außenmantelfläche des Kronenteils vorgesehen sind. Durch die ringförmigen oder auch ringsegmentförmigen Außenstege werden im bestimmten Axialabstand am Kronenteil eine Art "Taschen" oder Bohrmehlräume geschaffen, die es verhindern, daß sich das Bohrmehl im vorderen Bereich der Bohrkrone verdichtet und Pfropfen bildet. Das Bohrmehl wird dennoch aufgrund der axialen Fibration sowie der Drehbewegung der Bohrkrone in axialer Richtung transportiert. Durch die einfachen ringförmigen Außenstege wird demzufolge eine Verdichtung des Bohrmehls und damit eine Pfropfenwirkung vermieden, so daß ein Verklemmen der Bohrkrone nicht eintritt.

Die umlaufenden Außenstege befinden sich im Allgemeinen in einem axial größeren Abstand als die Rückstege einer herkömmlichen Bohrerwendel, was zu einer Verminderung der Reibungsverluste führt.

Weiterhin wird aufgrund der geringeren Anzahl der Außenstege gegenüber herkömmlichen Wendelstrukturen die Festigkeit der Bohrkrone erhöht, da eine insgesamt geringere Schwächung des Querschnitts des Kronenteils vorhanden ist.

Um einen optimalen Bohrmehltransport zu erreichen, können die ringförmigen oder ringsegmentförmigen Außenstege sehr verschiedene geometrische Strukturen aufweisen, wobei insbesondere axiale Durchbrüche und diese wiederum insbesondere versetzt zueinander angeordnet sein können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind aus den Zeichnungen entnehmbar und werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a Eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Bohrkrone und

Fig. 1b einen Längsschnitt durch die Bohrkrone nach Fig. 1a,

Fig. 2a bis 2d Ausführungsvarianten der Darstellung nach Fig. 1b,

Fig. 3 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen segmentartigen Außenstegen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Fig. 1a, 1b dargestellte Bohrkrone 1 besteht aus einem zylindrischen Kronenteil 2, einem Kronenboden 3 sowie einen Bohrkronenschaft 4 zur Einspannung in eine Bearbeitungsmaschine. Das Kronenteil 2 weist eine Innenmantelfläche 5 und eine Außenmantelfläche 6 auf. Stirnseitig sind in Bearbeitungsrichtung weisende Schneidelemente 7, vorzugsweise aus Hartmetall, befestigt. Die Bohrkrone weist einen durch die Schneidelemente gebildeten Nenndurchmesser D auf, dessen Größe je nach Ausführungsbeispiel im Allgemeinen zwischen 30 bis 150 mm liegt. Der Innendurchmesser ist mit d₂ bezeichnet. Es handelt sich um dünnwandige Bohrkronen mit einer Wandstärke s ungefähr 3 bis 5 mm.

Der seitliche Überstand x₁ der Hartmetallschneide 7 gegenüber der unbearbeiteten Außenmantelfläche 6' beträgt ebenso ca. 1 mm wie der Abstand x₂ des nach innen weisenden Überstands der Hartmetallschneidplatte 7 gegenüber der glatten Innenwandung 5 der Bohrkrone.

In Fig. 1a ist der Außendurchmesser der Kronenteils 2 mit d₁ bezeichnet. Die Höhe H der Bohrkrone beträgt im Allgemeinen 50 bis 200 mm.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a, 1b werden in einem einfachen Herstellungsprozeß drei horizontal umlaufenden Bohrmehlnuten 8, 9, 10 dadurch gebildet, daß beim spanabhebenden Bearbeitungsvorgang ringförmige Außenstege 11, 12, 13 gebildet werden. Die Tiefe t der so gebildeten Bohrmehlnut 8, 9, 10 beträgt im Allgemeinen ca. 0,5 bis 1,5 mm. Sie kann gemäß der Darstellung in Fig. 2b über die Höhe H der Bohrkrone unterschiedlich sein, so daß sich Bohrmehlnuten-Tiefen t₁ bis t₄ mit unterschiedlichen Werten ergeben.

Die Nutentiefe t kann in unmittelbarem Zusammenhang mit der Nutenbreite b stehen, wobei gemäß der Darstellung nach Fig. 2c unterschiedliche Nutenbreiten b₁ bis b₄ vorgesehen sein können, bei gleich bleibenden oder unterschiedlichen Werten der Nutentiefe t. Gewünscht ist jeweils eine im Volumen möglichst große Bohrmehlnut.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1a, 1b werden die ringförmigen Außenstege 11, 12, 13 mit einer Auflauframpe, Schräge 15, einem Radius oder dergleichen versehen, über welches das Bohrmehl leichter in Förderrichtung 16 gleiten kann. Der umlaufende ringförmige Außensteg 11, 12, 13 bildet jeweils eine Außenschulter 17, die als schmale seitliche Abstützfläche ausgebildet ist. Die Höhe h₁ der Abstützfläche 17 beträgt nur ca. 2 bis 3 mm, so daß wenig seitliche Wandreibung entsteht. Die Höhe h₂ der Schräge 15 und Außenschulter 17 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 8 bis 10 mm. Der schräge Winkel α beträgt etwa α ≈ 10° bis 20° Grad.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, können ein oder mehrere ringförmige Außenstege 11 bis 14 vorgesehen sein, wobei Fig. 2a nur einen ringförmigen Außensteg 11 etwa in der Mitte der Außenmantelfläche 6 vorsieht. Hier werden demzufolge nur zwei Bohrmehlnuten 8, 9 gebildet. Demgegenüber zeigen die Fig. 2b und 2c mehrere ringförmige Außenstege 11 bis 14 mit dazwischen liegenden entsprechenden Bohrmehlnuten.

Fig. 2d zeigt wiederum drei ringförmige Außenstege 11' bis 13', die jedoch als Doppelstege mit einer dazwischen liegenden Nut 18 versehen sind. Dabei hat die Nut 18 etwa den gleichen Querschnitt wie das jeweilige Stegelement.

Das in den Bohrmehlnuten 8, 9, 10 usw. angesammelte Bohrmehl wird auch von der jeweils oberen Schulter 19 jedes ringförmigen Außenstegs getragen. Die Schulter 19 kann eben oder taschenförmig ausgebildet sein.

In Fig. 1a ist ergänzend der Durchmesser des Nutengrunds 20 mit d3 bezeichnet.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 handelt es sich um nicht unterbrochene ringförmige Außenstege 11, 12, 13, die in einer Ebene senkrecht zur Symmetrie-Längsachse 21 umlaufen. Über den seitlichen Überstand x₁ zwischen dem Nenndurchmesser D und der Außenmantelfläche d₁ des Kronenteils 2 kann das Bohrmehl von einer Bohrmehlnut 8 zur nächsten 9 sowie darauffolgenden Bohrmehlnut 10 sukzessive gelangen, wobei die Schräge 15 den Transport erleichtert. Es liegt demnach keine Förderwendel im üblichen Sinne vor, sondern lediglich umlaufende, ringförmige Abstützschultern zur Bildung dazwischen liegender Bohrmehlräume. Durch die Fibrationsbewegung in Längsrichtung wird hierdurch eine Verdichtung und Pfropfenbildung vermieden, wobei insbesondere bei horizontalem Bohren oder Bohren gegen die Schwerkraftrichtung ein ausreichender Bohrmehltransport stattfindet.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 6 wird der in den Fig. 1 und 2 beschriebene Sachverhalt dahingehend variiert, als daß keine geschlossene ringförmige Außenstege, wie in Fig. 1a dargestellt, verwendet werden, sondern ringsegmentförmige Außenstege 22 bis 25. Hierdurch bilden sich axiale Durchtrittsöffnungen 26, durch die das Bohrmehl bspw. von der untersten Bohrmehlnut 8' in die darüberliegende Bohrmehlnut 91 usw. gelangen kann. Der Durchtritt ist mit Pfeil 27 symbolisch dargestellt. Hiermit ist eine weitere Reduzierung der Wandreibung der Bohrkrone verbunden.

Die Durchtrittsöffnungen 26 können gemäß der Darstellung in Fig. 3 und 4 axial übereinander liegen. Sie können jedoch auch gemäß Darstellung in Fig. 5 und 6 versetzt zueinander angeordnet sein. Durch die Maßnahme kann das Bohrmehl problemlos in seiner Transportrichtung transportiert werden, was insbesondere für horizontale oder vertikal nach unten gerichtete Bohrungen von Vorteil ist.

Durch die segmentförmigen Außenstege entsteht eine Art Rundumverzahnung mit einer taschenförmigen Ausbildung von Bohrmehlnuten und der Möglichkeit des Bohrmehltransports zwischen diesen Bohrmehlnuten 8' bis 10'.

Die Breite der jeweiligen Durchtrittsöffnungen kann gemaß der unterschiedlichen Darstellung von Fig. 3 zu Fig. 4 variieren, d. h. Fig. 3 enthält nur wenige Durchtrittsöffnungen 26 bei längeren Teilstücken der ringsegmentförmigen Außenstege. Der Bogenwinkel der ringsegmentförmigen Außenstege nach Fig. 3 beträgt etwa 45° Grad, während der Bogenwinkel der axialen Durchtrittsöffnungen 26 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 etwa 25° Grad beträgt. Diese Bogenwinkel halbieren sich etwa beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Gleiches gilt für die Ausführungsbeispiele nach Fig. 5 und 6, wobei anstelle einer geraden Verzahnung in Fig. 3 und 4 mit axialen Seitenkanten 28 der Durchtrittsöffnungen 26 in den Fig. 5 und 6 schräge Seitenkanten 29 der jeweiligen Durchtrittsöffnungen 26 treten.

Die Anzahl der übereinander liegenden ringförmigen oder ringsegmentförmigen Außenstege 11 bis 14 bzw. 22 bis 25 kann gemäß der Darstellung in den Fig. variieren und wird im Allgemeinen je nach Höhe der Bohrkrone ausgewählt. Im Allgemeinen werden drei bis vier Außenstege verwendet, wobei auch im Bereich des Bohrkronenbodens 3 jeweils ein ringförmiger Außensteg oder ringsegmentförmiger Außensteg verwendet wird, um die Bohrkrone auch in diesem Bereich optimal zu führen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.

Claims (7)

1. Bohrkrone, insbesondere für drehschlagende oder drehende Bearbeitung von Gestein, Beton oder dergleichen, bestehend aus einem insbesondere dünnwandigen, in Bohrrichtung offenen, hohlzylindrischen Bohrkörper (2), der über einen vorzugsweise ebenen Bohrkronenboden (3) in einen Bohrkronenschaft (4) übergeht und an seiner bohrenden Stirnseite einen Schneidbesatz (7), z. B. aus Hartmetall, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelfläche (6) des hohlzylindrischen Bohrkörpers (2) wenigstens einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Außensteg (11 bis 14 bzw. 22 bis 25) aufweist, der zur Bildung von wenigstens zwei Bohrmehlnuten (8 bis 10) dient.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig bzw. ringsegmentförmige Außensteg (11 bis 14 bzw. 22 bis 25) keine Steigung aufweist.

3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Außensteg (11 bis 14) einen horizontal umlaufenden, geschlossenen Ring bildet.

4. Bohrkrone nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige oder ringsegmentförmige Außensteg (11 bis 14 bzw. 22 bis 25) einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise eine Schräge (15) für das zu transportierende Bohrmehl vorgesehen ist.

5. Bohrkrone nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringsegmentförmige Außenstege (22 bis 25) vorgesehen sind, die übereinander liegende axiale Durchtrittsöffnung (26) für Bohrmehl aufweisen.

6. Bohrkrone nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander liegende ringsegmentförmige Außenstege (22 bis 25) tangential versetzt zueinander angeordnete Durchtrittsöffnungen (26) für Bohrmehl aufweisen.

7. Bohrkrone nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringsegmentförmigen Außenstege (22 bis 25) einen Segmentwinkel von α ≈ = 20° bis 50° Grad und insbesondere = 45° Grad aufweist.