DE2129913A1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

Description

Durehbruchböhrer

DR. BERQ DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE: β MÜNCHEN 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45

16. Juni 1971

Anwaltsakte 21 216

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN (Fürstentum Liechtenstein)

Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, insbesondere für Bohrliäiainer.

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Ein Bohrer geiaäss der Erfindung ist in seiner Verwendbarkeit praktisch nicht beschränkt. Das bevorzugte Verwendungsgebiet befindet sich jedoch bei der Herstellung von Mauerdurchbrüehen, wie sie für Installationen hai Gebäuden benötigt werden, beispielsweise suia Durchführen von Wasserleitungen, elektrischen Leitungen oder dgl.

Die Herstellung derartiger Durchbrüche erfolgte bishermittels Bohrkronen, in deren Zentrum ein Zentrierbohrer angeordnet ist. ^uf Grund der grossen Durehmasserunterschiede zwischen dem Einsteckschaft der Bohrmaschine und der Bohrkrone ist das gesamte Werkzeug üblicherweise zweiteilig ausgeführt. In der Regel sind die beiden Teile jeweils mittels einer Konus-Verbindung zusaismengefügt.

Ein Werkzeug mit einer solchen Verbindung hat aber den grossen Nachteil, dass je nach Hasse der Bohrkrone ein mehr oder weniger grosser Teil der von der Bohrmaschine abgegebenen Energie bzw. Leistung an der Konus-Verbindung in Wärme umgewandelt wird, so dass nicht mehr die volle Energie bzw. Leistung der Haschine für die Herstellung der Bohrung zur Verfügung steht.

Ein weiterer Kachteil beim Arbeiten mit solchen Bohrkronen besteht darin, dass das Bohrgut aus dem Innern der Bohrkrone nicht entweichen kann, da diese auf Grund der Konus-Verbindung hinten geschlossen sein muss. Es ist daher notwendig, dass während dem Bohrvorgang die Bohrkrone sehr oft aus dem Bohrloch herausgezogen werden muss, damit das Bohrgut aus der Bohrung sowie aus dem Innern der Bohrkrone entfernt werden kann, was äusserst zeitraubend ist.

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Bei Bohrungen, deren Tiefe die axiale Länge der Bohrkrone übersteigt, besteht neben dem Problem dar Eahrreshlabfuhr euch das Probier» der »wischen der Auseenxcandung dor Bohrkrone und der J'ohrl ochimnciung auftretenden grossen Reibung. Deher i&t es notv/ondig, solch lange Bohrungen in z\;ei oder innreren ArbeitBgan^en herzustellen. Hierbei wird vorerst in einem ersten Arbeitsgang mittels ein«m konventionellen Wendel- oder Spiralbohrer} der gegenüber den benötigten Durchmesser der» ifeuerdurchbruches einen kleineren Durchmesser aufueist, vorgebohrt. Die Bohrung vird dann anschlicssend in einem nachfolgenden Arbeitsgang mittels einer Bohrkrone auf das vorgeschriebene Hnss erweitert. Dieses Herstellungsverfahren ist voratändlichcrweise ausscrst urerirtsrchaftlich, da c.inerseitß auf Grund der mehreren Arbeitsgänge ein grosser Zeitaufwand erforderlich ist und andererseits bei der Herstellung einer einzigen Bohrung gleich nohrerc Werkzeuge einem hohen Verßchleiss unterworfen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben angeführten Kachteile einen Bohrer au schaffen, der sich für Bohrmaschinen der eingangs umrissencn Art eignet.

ErfindungngGEiäss wird die Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

Der Bohrer veist einen Schaft nit Vollquerschnitt und einen Bohrkopf aus mindestens drei radial vom Bohrerzentrum vegragenden Bohrfingern auf, woboi der UirJcreisdurchmesser der Bohrfinger . den Querschnitt des Schaftes übersteigt.

Eins zentrische Ausnehmung am Bohrkopf bildet an den äusaeren Enden der Bohrfinger etwa echsparallel gerichtete Bcihr&ähne, die von radial angeordneten I'artft.gitn durchsetzt sind.

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Im Zentrum des Sohrlcopfes ist ein die E'Ohrsäbas in Bohrrichtung übe.:creinander Zuntrieransata mit eines etwa brei gründen Querschnitt angeordnet«

Die lichte Weite an der V7ur sei linie jsweier benachbarter Bohrsühne_}. die gröbste radiale Ausdehnung dos von. suei Bohrfingern und dem Bohrfingcru'rkreis gebildeten freien Raumes und die Tiefe der zylindrischen Ausnehmung sind jeweils gleich oder grosser¹ als die Differenz, zwischen dem Innkreisradius der Bohrsähne und dem Radius de« Zentricransataes.

Auf Grund der sternartig angeordneten Bohrfinger vird die Reibung an der Bchrlochwsndung um ein erhebliches tiasa reduziert und es steht für eine ungehinderte Bohrmehlabfuhr genügend freier Rauu aur Verfügung. Gegenüber einem konventionellen Wendel- oder Spiralbohrer weist der erfindungsgemässe Bohrer, insbesondere auf Grund der grosscn Getiichtsersparnis sox^ie der unterschiedlichen Abbau-Ilethode de.s Gesteins einen wesentlich höheren Wirkungsgrad auf. Beim erfindungsgeirüssen Bohrer v/ird der Bohrungsgrund nicht ώε-hr über seinen gesaDiten Querschnitt bearbeitet, sondern zv7ischen dem als Vorbohrer wirkenden Zentricransatz und den ura diesen herum kreisenden Bohrzähnen bleibt ein kreisringförmiger Pfropfen bestehen, welcher nicht direkt von Schneiden bearbeitet wird, sondern durch die Erschütterungen allmählich ausbricht. Dadurch, dass nicht das gesamte Bohrgut unnütz au Staub verwählen vird, kann ein erheblicher leistungr.antsil c-dngespart werden. Das relativ grobkörnige Eohrgut findet in der aentrischen Ausnehmung am Bohrkopf genügend Platz, bevor es durch den freien Raum zwischen zwei Bohrfingern in den hinteren Teil des Bohrloches gelangt.

Um ein seitliches Verklemmen des Eohrkopfes im Bohrloch zu verhindern, ist der. Durcluuesser des Urakreiscs der Bohrfinger vorzugsweise gegen das rückwärtige Ende

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des Bohrkopfes hin verjüngt. Diese Verjüngung erleichtart ebenfalls die BohmehlabfuhL· und trägt zur Verminderung der Reibung der Böhrfinger im Bohrloch bei. Versuche haben ergeben, dass die günstigsten Verhältnisse bei einem ileif-jumgswinkel von etua 5° vorliegen.

Beim erf indungsgemiissen Bohrer ist der Zentrioransats dem grössten Verschleiß ausgesetzt. Es ist daher vorteilhaft, wenn dieser Zentrier ansät ζ mit dem Bohrkopf lösbar verbunden und dadurch auswechselbar ist. Die Verbindung der beiden Teile kann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine starre Verbindung, wie beispielsweise Verlöten, Verschrauben oder dgl. wirkt sich gegenüber einer reibschlüssi^en Verbindung dadurch vorteilhaft aus, dass bei einer starren Verbindung keine Energie bxwYLeistung infolge Umwandlung in warme verloren geht. Um die Lebensdauer des Zentrieransatzes zu erhöhen, kann dieser vorteilhaft von einar Hartmetalleinlage durchsetzt sein. Ist die HartEietalleinlage im Zentrieransatz eingelötet, wird mit Vorteil für diese Lötstelle ein Lot verwendet, das gegenüber dem der Verbindung zwischen Zentrieransatz und Bohrkopf dienenden Lot einen höheren Schmelzpunkt aufweist. Dadurch wird beim Auswechseln eines verlöteten Zentrieransatzes die Lötstelle der Hartmetalleinlage nicht in Mitleidenschaft gezogen. Anstelle der Hartmetalleinlage kann die Oberfläche des Zentrieransatzes aber auch mittels einer entsprechenden Wärmebehandlung gehärtet werden. Die Standzeit de3 Zentrieransatzes kann noch verbessert werden, wenn dieser anstelle eines völlig kreisrunden Querschnittes, einander gegenüberliegende plane Flächen aufweist.

Für die Abfuhr des durch den freien Raum zwischen zwei Bohrfingern in den hinteren Teil der Bohrung gelangenden Bohrgutes trägt der Schaft des Bohrers

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vorzugsweise eine: lose aufgesteckte Blechwendel, die mittels ein==m. iiitnehsierele-msnt mit dem Bohrer in Xiirkverblndung steht. Bei einem runden Schaft des Bohrers kann als Mitnahinereleiu-ant beispielsweise das vordere abgebogene und zwischen svjei Bohrfinger des Bohrkopfes ragende Ende des Blechvendels dienen oder die Wendel kann mittels einem, int Schaft enthaltenen Keil mit dem Bohrer in Verbindung stehen. Zur Mitnahme des Blech^Tiend&-ls kann anstelle des runden Schaftes auch ein rait einem Profil beispielsweise mit einem mehrksnt_s insbesondere sechskant Profil - versehener Schaft verwendet werden, wobei der Innenbereich der Wendel dem Profil des Schaftes entsprechend ausgebildet, ist. Eine spezielle axiale Sicherung der Wendel erübrigt sich praktisch, da diese auf Grund der Schraubbewegung durch die an der Bohrlochwandung auftretende, unverciaidbarc Reibung automatisch gegen den Bohrkopf hin geschoben wird. Sollte sich jedoch für bestimmte Zwecks eins axiale Sicherung der Wendel als notwendig erweisen, so kann dies auf einfache Art durch Verschraubung oder dgl. erfolgen. Eine unlösbare Verbindung des Blechvenüels, beispielsweise eine Verschweissung mit dem Schaft ist deshalb nicht geeignet, weil es ebenfalls von Vorteil ist, wenn die Wendel, ausgetauscht werden kann.

Eine optimale Abfuhr des Bohrgutes wird erreicht, wenn der Aussendurchniesser der Wendel im wesentlichen dem Uwkreisdurchmesser der Bohrfinger entspricht. Um die Reibung der Blechwendel in möglichst geringem Rahmen zu halten kann der Durchmesser der Wendel gegenüber dem Umkreisdurchniesser der Bohrfinger auch um ein geringes Mass kleiner gehalten werden. Die beiden Versuchsergebnisse sind mit Bohrern erzielt worden, deren Blechwendel im Durchmesser etwa 2-3 nan kleiner als der Umkreisdurchmesser der Bohrfinger ist.

Der erfindungsgercässe Bohrer soll nunmehr anhand der den Gegenstand der Erfindung beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigen?

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Fig. 1 eine Ansicht das- ^p

Bohr«-.*'«'* mit: aui:t;ti:»ei"iStCtK^> iilechwendel

Fi£, 2 eine lU-aitfsieht ?,v£ die Stirnseite des? Bohrkopfea

Fig. 1 seigt den insgesamt rait I bezeichneten Bohrer mit «einem Schaft 2 und dem aus drei vom Bohrerzentrum vegr&genden Eohrfingern 3 gebildeten Bohrkopf 4. Ferner ist aus Fig. 1 vrie auch aus Fig. 2 die zentrische Ausneter-jnc-5 am Bohrkopf 4 er nicht lieh, durch welche an den äusseren linden der Bohrf inger 3 achsporallGl gerichtete Bohrii^:ihne 6 gebildet wcjrden. Die Bohrsähne 6 sind jeweils von elnar radial gerichteten dis Grundmaterial leicht überrngondön Iiartnstallcinlago 7 durchsetzt. Ein die Jiohrzähna 6 in ISohrrichtung üborragender Zentrieransotz 8 ist im gezeigten Fall <.:bcmfalls von einer das Grundiaaterial leicht überragenden Hartnetalleinlege 9 durchsetzt.

Im weiteren ist aus Fig. 1 eine lose über den Schaft 2 gesteckte BlGchwandel 11 ersichtlich. Der radialen Mitnahme auf dem Schaft 2 dient :1m gezeichneten Beispiel das vordere Ende 11a dcis Hendels 11, das abgebogen ist und zwischen sjwei Bohr finger 3 ragt.

In Figur 2 ist ferner ein Kreis 12 angedeutet, welcher hier aber nur den sich gegen d&s rückvrärtige B'nde des Bohrkopfes 4 hin leicht verjunkenden Umkreis der Bohrfinger 3 symbolisieren soll, so dass der für die Abfuhr des Bohrguteö notwendige freie Raum 13 zwischen zwei Bohrfingern 3 besser zum'Ausdruck koffiiat. Das Mass (χ) kenns'eichnet din lichte ^eite an der Wurzellinie zweier benachbarter Bohrsähne 6 durch die das Bahrgut von der zentrischen Ausnehmung 5 in ae.n_t die grösste radiale Ausdehnung (y) eufweiacnden, freien Raum 13 gelangen kann.

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Claims (9)

1. Patentansprüche
2. 1, Gesteinsbohrer, insbesondere für Bohrhäiamsr, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Kark-
3. a) der Bohrer (X) weist einen Schaft (2) mit VoIlquerschnitt und einem Bohrkopf (4) aus mindestens drei radial vom Bohrerzentrum wegragenden Bohr« fingern (3) auf, wobei der Durchmesser das Umkreises (12) der Bohrfinger (3) den Querschnitt des Schaftes (2) übersteigt^
4. b) eine zentrische Ausnehmung (5) am Bohrkopf (4) bildet an den. äussüVQn SmUm der Bohr finger (3) etwa aehsp&rallel gerichtete Bohr.?iihne (6), die von radial angeordneten Hartiuetal !einlagen (7) durchsetzt sind;
5. c) im Zentrum des Bohrkopfes (4) ist ein, die Bohrzähne (6) in Bohrrichtung überragender Zentrier-ensatz (8) mit einem etwa kreisrunden Querschnitt engeordnet;
6. d) OSq lichte Ueite (?;) an der Uurzellinie sw?ier benachbarter Bohrzähne (6), die grösste radiale Ausdehnung Cy) des von zwei Eohrfingern (3) und dem Bohrfingerumkreis (12) gebildeten freien Baumes (13) und die Tiefe der aentrischen Ausnehmung fand jeycils gleich oder grosser der Differenz zwischen den Inrikreisradius der Bahrzähne (6) und dem Radius de3 Zentrieransatzes (8),
7. 2, Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasa sich der Durchmesser des Umkvoiaes (12) der Bohrfinger (3) gegen das rtickv'ärtige Ende des Pobrkopfes (4) hin verjüngt.
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9. ₉ . 2129313

   3. Bohrer nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrieransata (8) lösbar mit dem Bohrkopf (4) verbunden ist.

   4. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dar Zentrieransatz (8) von einer Hartmetalleinlage (9) durchsetzt ist.

   5. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) eins lose aufgesteckte Blechuenäel ClI) trägt, die mittels einem HitneliLnsrelenient mit dem Bohrer (1) in Verbindung steht.

   6. Bohrer nach Anspruch 5, de.durch gekennzeichnet, dass der Auasendurchmcsser der VJendel (11) im wesentlichen dem Durchmesser das Uinkrc-lses (12) der Bohrfinger (3) entspricht.

   2. Ü ü α Ü-.-2 / ϋ 3 5 ί»

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