DE2417600A1

DE2417600A1 - Bergwerkswerkzeug, insbesondere bohrkopf bzw. bohrkrone mit hartmetalleinsaetzen

Info

Publication number: DE2417600A1
Application number: DE2417600A
Authority: DE
Inventors: David C Johnstone; John F Kita
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1974-10-31
Also published as: JPS5013201A; ZA742078B; CA981248A; JPS5435561B2; DE2417600B2; GB1443092A; US3858671A

Description

Die Erfindung betrifft ein bergbauliches Werkzeug, insbesondere Bohrkrone oder Bohrkopf, mit einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper, der auf der Stirnfläche sich axial erstreckende Einsätze und im Bereich der Verschneidungslinie zwischen der Stirnfläche und der Umfangsfläche sich diagonal erstreckende bzw. schräg nach außen gerichtete Einsätze aufweist.

Bohrkronen zum Bohren von Löchern in Erdformationen dieser Art sind bekannt. Sie weisen einen Grundkörper aus Stahl auf, in dessen Stirnfläche bzw. Arbeitsfläche Hartmetalleinsätze eingesetzt sind. Dabei ist wenigstens eine Reihe von Einsätzen an der Peripherie der Stirnfläche vorgesehen, womit das Kaliber, also der Bohrlochdurchmesser bestimmt ist, diese Einsätze werden

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nachfolgend "Kalibereinsätze genannt. ;

Im laufe des Bohrfortschrittes erfolgt, wenn auch geringfügiger, j Verschleiß, und zwar auch an den Umfangspartien, so daß der \ Bohrlochdurchmesser allmählich abnimmt. Diese Abnahme bzw. Verengung des Bohrlochdurchmessers ist besonders dann nachteilig, ! wenn die Bohrstange bzw. das Bohrgestänge zum Auswechseln einer verschlissenen Bohrkrone gegen eine neue aus dem Bohrloch zurückgezogen werden muß. Die neue Bohrkrone weist dann den ursprünglichen normalen Außendurchmesser auf und paßt nicht mehr in das sich verengende Bohrloch, die neue Krone läßt sich also schwer einführen und insbesondere tritt dabei relativ schnell Verschleiß am Umfang der Bohrkrone auf.

j Die Einsätze in der Stirnfläche der Bohrkronen sind zwar äußerst hart und verschleißfest, gewöhnlich aus zementiertem Wolfram-

i carbid; sie verschleißen nur langsam, so daß die Kalibereinj sätze dazu neigen, den Kaliber, also den Durchmesser des Bohri loches konstant zu halten. Es wurde jedoch herausgefunden, daß ι die Kalibereinsätze öfters zu schnell verschleißen, insbesondere j bei harten Formationen, so daß selbst mit Hartmetall-Kaliber-I einsätzen eine Verengung des Bohrlochs auftritt, womit die vorj stehend aufgezeigten Schwierigkeiten entstehen. Demgegenüber

I besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Bohrkrone der ge«- I nannten Art dadurch zu verbessern, daß der gebohrte Bohrloch- ! durchmesser langer konstant bleibt und daß die Lebensdauer der I j Bohrkrone bzw. die damit gebohrten Meter Bohrlochlänge ver-

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größert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung im wesentlichen darin, daß in der zylindrischen Umfangsfläche sich radial erstreckende Einsätze vorgesehen sind.

Die zusätzlichen, am Umfang radial eingesetzten Einsätze wirken ebenfalls als Kalibereinsätze, sie wirken somit den aufgezeigten Schwierigkeiten entgegen, verhindern eine Verengung des Bohrloches und verlängern die Lebensdauer der Bohrkrone. Vorzugsweise sind diese radialen Kalibereinsätze mit nach oben und unten gerichteten scharfen Kanten versehen, so daß sie den Umfang des Bohrloches zusätzlich sauber freischneiden und ferner auch von der Wandung bzw. der Sohle des Bohrloches eingedrungenes Material zusätzlich zerkleinern können.

Weitere wichtige Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben. Wichtig für die Erfindungjist dabei auch die Form der zusätzlichen Kalibereinsätze, die in den Umfangsteil der Bohrkrone eingesetzt sind, der an die Stirnfläche anschließt. Und zwar sine

diese Kalibereinsätze im wesentlichen stiftförmig, also zylin-

; drisch, wobei am Ende ein Vierkant ausgearbeitet ist; die Kan-

' ten auf der Stirnfläche des Vierkantes, aber auch die in Bezug auf die Längsachse des Einsatzes gebildeten axialen Kanten bilden weitere Schneidkanten.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand

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der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine typische Bohrkrone gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach Linie H-H in Fig. l, in vergrößertem Maßstab.

[ Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Seitenansicht in ver-

j größertem Maßstab, in Richtung des Pf eiles III in j Fig. 2 gesehen.

Fig. 4 zeigt perspektivisch einen Kaliber-Einsatz gemäß der Erfindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Bohrkrone 10 an dem einen Ende ein konisches Gewinde 12 zur Verbindung mit einem Antrieb, insbesondere mit einer Bohrstange. Das andere Ende ist das Arbeitsende, nachfolgend Stirnfläche 14 genannt; die Stirnfläche 14 ist im wesentlichen eben und rechtwinklig zur Längsachse der Bohrkrone. An die Stirnfläche 14 schließt sich eine Umfangswandung 16 an, die nach rückwärts leicht konisch zuläuft.

An diese Umfangsfläche 16 schließt sich nach rückwärts eine konische Zone an, wodurch der Durchmesser weiter verengt ist, um einen leichten Abfluß des Bohrkleins zu gestatten. Ferner sind seitliche axiale Strömungskanäle 18 für den Abfluß von Bohrklein vorgesehen.

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Die Stirnfläche 14 weist eine Vielzahl von axialen Löchern auf, in welche stiftartige Einsätze 22 mit gewölbten äußeren

j Enden 24 eingesetzt sind, die nach außen hervorragen. Die Ein-

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j sätze 22 können mit Preßsitz, durch Löten oder anders in den

! Bohrungen 20 eingesetzt sein. Die Einsätze 22 sind radial und j umfangsmäßig über die Stirnfläche 14 verteilt und zerkleinern j
bzw. zertrümmern die Formation bzw. die Bohrlochsohle, gegen

die sie wirken. ;

Am Randbereich der Stirnfläche 14 bzw. im Bereich der Ver- ; schneidungslinie oder Kante zwischen Stirnfläche 14 und Umfangsfläche 16 sind axial nach außen geneigte Bohrungen 46 i vorgesehen, in welche Kalibereinsätze 28 eingesetzt sind, die '. außen ebenfalls gewölbt sind. Die Kalibereinsätze 28 können identisch mit den axialen Einsätzen 22 sein. Aus der Zeichnung,

insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kaliberein- ; sätze 28 sich nicht nur axial, sondern auch radial erstrecke Die Kalibereinsätze 28, die über den Umfang verteilt sind, bestimmen also den Radius des Bohrloches, sie haben die N die Größe des gebohrten Bohrlochs im wesentlichen konstant zu halten. Dies ist bedeutsam, wenn nämlich die Bohrkrone im Zuge des BohrfortSchrittes an ihrem Umfang verschlissen wird, so verengt sich dementsprechend das Bohrloch, und es wird unmöglich bzw. nur schwer möglich, eine neue Bohrkrone einzuführen. Die Kalibereinsätze haben somit eine extrem wichtige Funktion während der Bohroperation auszuüben.

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Gemäß vorliegender Erfindung ist die Einhaltung des Kalibers, also die Konstanz des Bohrlochdurchmessers über die gesamte Länge des Bohrlochs in äußerstem Maße verbessert, dadurch, ι daß wenigstens eine Reihe von weiteren Kalibereinsätzen 32 vor-, gesehen ist, und zwar erstrecken sich diese weiteren Kalibereinsätze 32 radial nach außen, und diese Kalibereinsätze 32 ; sitzen auf der Umfangsflache 16, gegenüber den schräg geneigten ' Kalibereinsätzen 30 axial zurückversetzt. Die Kalibereinsätze 32 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt, wobei jedem schräggestellten Einsatz 30 ein radialer Einsatz 32 zugeordnet ist, also jeweils ein schräggestellter Einsatz und ein radialer

Einsatz 32 auf der gleichen Mantellinie liegen.

Die radialen Einsätze 32 ragen aus der ümfangsfläche 16 unge- ; fähr ebenso weit nach außen wie die schräggestellten Einsätze j 28, jedoch vorzugsweise nicht ganz so weit; vorzugsweise enden

die radialen Einsätze 32 etwa 0,254 mm (0,010 inch) vor dem j von den schräg geneigten Kalibereinsätzen 28 beschriebenen äußersten Durchmesser.

Des weiteren ist das äußere Arbeitsende der radialen Kalibereinsätze 32 vierkantig 34 ausgebildet, wobei die Einsätze 32 so eingesetzt sind, daß der Vierkant 34 diagonal orientiert ist, d. h. die eine Diagonale verläuft in UmÄigsrichtung und die andere in Axialrichtung der Bohrkrone. Dadurch sind axiale Schneidkanten gegeben, wobei eine axiale Schneidkante nach obenj gerichtet und eine axiale Schneidkante nach unten gerichtet ist

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Insbesondere durch die Wirkung dieser axialen Schneidkanten nehmen die radialen Einsätze 32 an der Schneidwirkung teil, insbesondere wenn es notwendig wird, Material von der Umfangswandung des Bohrloches abzutragen, um das Kaliber einzuhalten.

Wenn ferner - bei nach unten gerichteten Bohrungen - Material ' nach unten herabstürzt und sozusagen die Bohrkrone verschüttet und überlastet, tragen besonders die nach oben gerichteten Schneidkanten zu der Befreiung der Bohrkrone bei, also dazu, daß sich die Bohrkrone wieder freischneidet bzw. herausgezogen werden kann. Wie Fig. 1 zeigt, ist nicht nur eine Reihe von radialen Kalibereinsätzen 34 vorgesehen, sondern noch eine weitere zusätzliche Reihe von radialen Kalibereinsätzen 38, die sich ebenfalls radial erstrecken aus der Umfangswand 16 heraus, etwa ebenso weit wie die Einsätze 32, und die ebenfalls mit einem vierkantigen Arbeitsende ausgebildet sind. Auch die ; Kalibereinsätze 38 sind über den Umfang verteilt, sie sind um-

fangsmäßig gegenüber den Kalibereinsätzen 32 versetzt und in Axialrichtung gesehen liegen sie zwischen den Kalibereinsätzen ,

32 und den geneigten Einsätzen 28. Die Einsätze 38 können gleich^

ι artig ausgebildet sein wie die Einsätze 32 und genauso orien- ι

. tiert sein, sowie ebenso weit nach außen hinausragen; sie bzw. | ihre Schneidkanten haben die gleiche Funktion bezüglich der i

Durchmessermaßhaltigkeit und der Befreiung bzw. des Heraus- I

Ziehens bei Überlastung durch in das Bohrloch herabgestürztes j

Material. ;

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Wenn nur eine einzige Reihe von weiteren Kalibereinsätzen vorgesehen ist, werden diese Kalibereinsätze vorzugsweise axial ausgerichtet mit den geneigten Einsätzen 28, wie Fig. 3 zeigt, womit eine bessere Wirkung über eine längere Zeit erreicht wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Bergbauliches Werkzeug, insbesondere Bohrkrone oder Bohrkopf, mit einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper, der auf der Stirnfläche sich axial erstreckende Einsätze und im Bereich der Verschneidungslinie zwischen der Stirnfläche und der Umfangsfläche sich diagonal erstreckende bzw. schräg nach außen gerichtete Einsätze aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß in der zylindrischen Umfangsfläche sich radial erstreckende Einsätze (34, 38) vorgesehen sind.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die in der zylindrischen umfangsfläche (16) eingesetzten Einsätze (32) sich radial etwa ebenso weit nach außen erstrecken wie die in dem Bereich der Verschneidung zwischen Stirnfläche (14)

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AO

und Umfangsfläche (16) nach außen geneigt angeordneten Führungseinsätze bzw. Kalibereinsätze 00).

3. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die in die Umfangsflache (16) radial eingesetzten Einsätze ; (32) (axial gesehen) jeweils auf der gleichen Mantellinie wie die schräg nach außen gerichteten Kalibereinsätze (28) liegen.

4. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, ,

daß das äußere Ende der radialen Einsätze (32) in Form eines Quadrates bzw. eines Quaders ausgebildet ist, wobei die eine Diagonale der Stirnfläche des Einsatzes (32) in radialer Rich- _; tung in Bezug auf den zylindrischen Grundkörρer (10) orientiert ist.

5. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stirnfläche der radialen Einsätze (32)quadratisch ist, wobei scharfe Schneidkanten an der axial oberen Seite und axial unteren Seite gebildet sind.

6. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die radial äußeren Stirnflächen der radialen Einsätze (32) gegenüber dem radial äußersten Punkt der Kalibereinsätze (28)

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■ etwas radial nach innen versetzt sind, und zwar um einen Betrag

von etwa 0,254 mm (0,010 inches).

7. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß eine zweite Reihe von sich radial erstreckenden Einsätzen (38) gegenüber einer ersteren Reihe von radial sich erstrecken-• den Einsätzen (32) versetzt vorgesehen ist.

8. Bohrkrone nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einsätze der genannten zweiten Reihe von radialen Einsalzen ein äußeres Ende haben, welches scharfe Schneidkanten an der axial nach oben weisenden und an der axial nach unten weisenden Seite aufweisen.

9. Bohrkrone nach Ansprüchen 1 bis 8,

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dadurch gekennzeichnet, ,

, daß die Einsätze (22, 28, 32) aus Hartmetall, insbesondere aus ,

!zementiertem Wolframcarbid bestehen. !

10. Hartmetalleinsatz für Bergwerkswerkzeuge, insbesondere ι für Bohrkronen, welcher über den größten Teil seiner Länge im Querschnitt kreisrund ist,
dadurch gekennzeichnet,

^; daß der Einsatz ein rechteckiges bzw. vierkantiges Ende aufweist, wobei einander diametral gegenüberliegend sich axial

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erstreckende scharfe Schneidkanten gebildet sind,

11· Einsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Volframcarbid besteht.

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