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Gesteinsbohrer
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Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Bohrerschaft,
der einerseits ein Einsteckende und andererseits einen, insbesondere eine Zentrierbohrspitze
tragenden, Bohrkopf aufweist, der mindestens zwei radial verlaufendeStege mit.
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Schneid ~elementen hat.wobei zwischen~den Stegen wenigstens ein im
wesentlichen parallel zur Bohrerschaft verlaufender, zum Einsteckende hin offener
Kanal gebildet ist. Derartige Gesteinsbohrer, die zusammen mit geeigneten Randwerkzeugmaschinen
- wie Bohrmaschinen oder Bohrhammer - verwendet werden, sind bekannt. Sie werden
etwa zum Bohren von großen, zur Aufnahme von Unterputzschaltern geeigneten Bohrungen
oder zum - Herstellen von langen, z. B. zur Durchführung von Rohren durch Mauerwerk
geeigneten Bohrungen eingesetzt. Das bei dieser Arbeit anfallende Bohrklein verschmutzt
den Arbeitsort und den mit der Handwerkzeugmaschine Arbeitenden. Besonders lästig
ist dieses Bohrklein, wenn die Arbeiten in möblierten Räumen durchgeführt werden
müsseqZ
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Gesteinsbohrer
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der in seiner Arbeitsleistung nicht
den bekannten Gesteinsbohrern unterlegen ist, der aber trotzdem in der Lage ist,
das beim Arbeitsvorgang entstehende Bohrklein sicher und ohne Verschmutzung des
Umfeldes des Arbeitsplatzes abzutransportieren.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß koaxial auf dem
Bohrerschaft eine Hülse angeordnet ist, deren vorderes, offenes Ende sich bis nahe
an den Bohrkopf erstreckt, und in deren hinteres, dem Einsteckende zugewandtes verschlossenes
Ende mindestens eine sich zur Außenseite der Hülse öffnende Querbohrung einmündet.
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Durch den zwischen Bohrerschaft und Hülse gebildeten Ringraum kann,
wenn die Querbohrung in geeigneter Weise mit einem leistungsfähigen Sauggebläse
verbunden ist, das beim Arbeitsvorgang entstehende Bohrklein sicher abgesaugt werden.
Sehr zweckmäßig ist, wenn die Querbohrung in einem insbesondere zum Aufschieben
eines Schlauches geeigneten Saugstutzen verläuft. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
ist es vorteilhaft, daß koaxial auf der Hülse ein an sich bekannter Spülkopf drehbar
aber gegen axiale Bewegung gesichert angeordnet ist, welcher einen Saugstutzen,
der wiederum zum Aufschieben eines Schlauches geeignet ist, aufweist. In Weiterbildung
der Erfindung ist es bei mehrteilig ausgebildeten Gesteinsbohrern sehr zweckmäßig,
daß die Verbindungsstücke für die Teile des Gesteinsbohrers die Innenwandung der
Hülse stützend berühren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt in Figur 1 einen als Kreuzbohrkrone mit aufgesetzter, drehbar angeordneter
Hülse mit Saugstutzen ausgebildeten Gesteinsbohrer, Figur 2 einen ebenfalls als
Kreuzbohrkrone ausgestalteten Gesteinsbohrer mit drehfest angeordneter Hülse und
darauf drehbar angeordneten Spülkopf, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiells
eines Gesteinsbohrers gemäß Figur 2, Figur 4 einen mehrteilig ausgebildeten Gesteinsbohrer
mit drehfest angeordneter Hülse und darauf drehbar angeordetem Spülkopf, Figur 5
einen mehrteilig ausgebildeten Gesteinsbohrer gemäß Figur 5 mit Kreuzbohrkopf, Figur
6 einen mehrteilig ausgebildeten Gesteinsbohrer mit aufgesetzter, drehbar angeordneter
Hülse mit Saugstutzen, Figur 7 und 8 als Einzelheit eine Verbindung zwischen einem
aus Kunststoff bestehenden und einem aus Stahl bestehenden Teilstück der Hülse.
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In Figur 1 der Zeichnung ist ein als Kreuzbohrkrone ausgestalteter
Gesteinsbohrer dargestellt. Die Kreuzbohrkrone hat einen einerseits ein Einsteckende
1 aufweisenden Bohrerschaft 2, der andererseits eine Zentrierbohrspitze 3 trägt.
Das Einsteckende 1 ist zum Beispiel als Keilwelleneinsteckende zur Drehmomentmitnahme
in einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet. An dem die Zentrierbohrspitze 3 tragenden
Ende sind am Bohrerschaft 2 vier radial abstehende, jeweils um 90 ° gegeneinander
versetzt sitzende Stege 4 angeordnet, die an ihrer Stirnseite Schneiden 5, 6 tragen.
Die Schneiden 5, 6 sind in der Regel als Hartmetallschneiden ausgebildet, die in
die Stege 4 eingelötet sind. Die am äußeren Bereich der Stege 4 sitzenden Schneiden
6 überragendie Stege 4 nach radial außen, wodurch beim Bohren mit der Kreuzbohrkrone
ein Freischnitt erzeugt wird. Die im inneren Bereich der Stege eingelöteten Schneiden
5 können bei Kreuzbohrkronen mit geringerem Durchmesser auch-enfallen; bei Kreuzbohrkronen
mit größerem Durchmesser als demjenigen der in Figur 1 dargestellten Kreuzbohrkrone
können auf dem inneren Bereich auch weitere Hartmetallschneiden angeordnet werden.
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Koaxial auf dem Bohrerschaft 2 ist eine Hülse 7 angeordnet, deren
vorderes, offenes Ende 8, weiches trichterförmig erweitert ist, sich bis auf ein
geringes Bewegungsspiel bis an die dem Einsteckende 1 zugewandte Rückseite der Stege
4 hin erstreckt. Der Durchmesser des vorderen, offenen Endes 8 entspricht der doppelten
Radialerstreckung eines Steges 4. Der Außendurchmesser der Hülse ist also - um den
radialen Überstand der Schneiden 5, 6 - kleiner als der Durchmesser des Bohrkopfes.
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In das hintere, dem Einsteckende 1 zugewandte Ende 9 mündet eine zur
Außenseite der Hülse 7 sich öffnende Querbohrung 10.
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Die Querbohrung 10 verläuft in einem zum Aufschieben eines in der
Zeichnung nicht näher dargestellten Schlauches, der mit einem ebenfalls nicht dargestellten
leistungsfähigen Sauggebläse verbunden ist geeigneten Saugstutzen 11.
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An der Innenwand der Hülse 7 ist am hinteren Ende 9 ein Ringsteg 12
gebildet, der die Außenfläche des Bohrers dichtend berührt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
greift der Ringsteg mit einem Laufspiel in eine zugeordnete Ringnut 13 des Bohrerschaftes
2 ein.
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Zum Arbeiten wird die Kreuzbohrkrone beispielsweise in eine Werkzeugaufnahme
eines Bohrhammers eingesteckt. Dazu greift das z. B. als Keilwelleneinsteckende
ausgebildete Einsteckende 1 in eine zugeordnete Drehmomentübertragungseinrichtung
des Werkzeugkopfs des Bohrhammers ein. Auf den Saugstutzen 11 wird ein Schlauch
aufgeschoben, der mit einem geeigneten Sauggebläse verbunden ist. Beim Bohren schneiden
die Zentrierbhrspitze und die aus Hartmetall bestehenden Schneiden 5, 6 in das Gestein.
Das dabei anfallende Bohrklein wird von dem Gebläse in das Innere der trichterförmig
erweiterten Hülse 7 eingesaugt.
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Von dort wird das Bohrklein durch den zwischen dem Bohrerschaft 2
und der Innenwand der Hülse 7 gebildeten Ringraum, die Querbohrung 10 und den nicht
dargestellten Schlauch in das Sauggebläse gesaugt.
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Bei Verschleiß oder Zerstörung der Hülse 7 kann diese einfach durch
eine neue ersetzt werden. Da die Hülse 7 aus einem geeigneten elastischen Kunststoff
- etwa Polyamid - besteht, kann der Ringsteg 13, der als Schnappverschluß wirkt,
in die Ringnut 13 des Bohrerschaftes 2 eingerastet werden.
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In Figur 2 der Zeichnung ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Gesteinsbohrers dargestellt, der ebenfalls als Kreuzbohrkrone ausgebildet ist. Diese
Kreuzbohrkrone unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die
Hülse 27 drehfest mit dem Bohrerschaft 22 verbunden ist. Der Bohrerschaft 22 hat
eine Zentrierbohrspitze 23 und Stege 24 und andererseits ein Einsteckende 21>
die vollkommen den entsprechenden Teilen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen.
Das vordere, offene und ebenfalls trichterförmig erweiterte Ende 18 der Hülse 27
liegt an der Rückseite der Stege 24 an. Das hintere, dem Einsteckende 21 zugewandte
Ende der Hülse 27 ist durch einen Ringsteg 32, der wie ein Schnappverschluß in eine
zugeordnete Ringnut 33 des Bohrerschaftes 22 eingerastet ist und die Hülse 27 drehfest
mit dem Bohrerschaft 22 verbindet, verschlossen.
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In das hintere, verschlossene Ende 29 der Hülse 27 münden zwei diametral
gegenüberliegend angeordnete Querbohrungen 30, die sich zur Außenseite der Hülse
27 öffnen. Koaxial auf der Hülse 27 ist ein an sich bekannter Spülkopf 34 drehbar
angeordnet.
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Der Spülkopf ist durch einen an seiner Bohrung 35 angeordneten Ringsteg
36, der mit Bewegungsspiel in eine zugeordnete Ringnut in der Außenwand der Hülse
27 eingreift, gegen axiale Bewegung gesichert. In dem Bereich, in dem die Querbohrung
30 an der Außenseite der Hülse 27 ausmünden, ist in der Wandung der
Bohrung
35 ein ringnutartiger Raum 37 angeordnet, in den eine Bohrung eines Saugstutzens
31 einmündet. Der Saugstutzen 31 dient wiederum wie im ersten Ausführungsbeispiel
der Saugstutzen 11 zum Aufschieben eines zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Sauggebläse führenden Schlauchs.
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In Arbeitsweise und Funktion unterscheidet sich dieses zweite Ausführungsbeispiel
eines als Kreuzbohrkrone ausgestalteten Gesteinsbohrers vom ersten Ausführungsbeispiel
nur darin, daß die Hülse 27 drehfest mit der Kreuzbohrkrone verbunden ist, während
sich der Spülkopf 34 gegenüber der Hülse 27 verdrehen kann.
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Bei Verschleiß oder Zerstörung können die Hülse 27 aber auch der Spülkopf
34 in sinngemäß gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel die Hülse 7 ausgetauscht
werden.
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Das in Figur 3 der Zeichnung dargestellte dritte AusfUhrungsbeispiels
eines als Kreuzbohrkrone ausgestalteten Gesteinsbohrers entspricht weitgehend dem
zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2. Es unterscheidet sich lediglich dadurch,
daß das vordere, offene Ende 48 der Hülse nicht trichterförmig erweitert ist. Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 47 drehfest mit der Kreuzbohrkrone
verbunden, so daß die Verwendung eines Spülkopfes 34 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel
notwendig ist. Die Hülsen 27 und 47 können wiederum aus einem geeigneten Kunststoff,
also etwa Polyamid, gefertigt sein.
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Auch der Spülkopf 34 kann aus einem Kunststoff - ebenfalls zum Beispiel
Polyamid - bestehen.
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In Figur 4 ist eine mehrteilig ausgebildeter Gesteinsbohrer dargestellt.
Der Bohrer besteht aus einem separaten Einsteckende 51, zwei jeweils separate Schaftteile
52 und einem separaten Bohrkopf 53. Das Einsteckende 51 ist wiederum z. B. als Keilwelleneinsteckende
zur Drehmomentmitnahme in einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Der vordere, der
Handwerkzeugmaschine
abgewandte Teil 54 des Einsteckendes 51 weist
eine koaxial verlaufende Sackbohrung 55 auf, an deren Innenwandung an sich bekannte
Drehmoment- und Axialschläge übertragende Befestigungsmittel angeordnet sind. In
die Sackbohrung 55 ist ein freies Ende eines Schaftteils 55 eingeführt, das an seiner
Aussenseite ebenfalls Drehmoment und Axialschläge übertragende Befestigungsmittel
aufweist, welche mit den zuerst genannten Befestigungsmitteln zusammenwirken. Die
Befestigungsmittel können im dargestellten Ausführungsbeispiel z. B. durch ein Gewinde
und durch ein am Boden der Sackbohrung 55 anliegendes, etwa döpperartig ausgebildetes
Ende des Schaftteils 52 gebildet werden.
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Natürlich können die Befestigungsmittel auch auf andere Art und Weise
ausgestaltet sein.
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Das andere dem Einsteckende 51 abgewandte freie Ende des Schaftteils
52 ist in das eine offene Ende einer Durchgangsbohrung 57 eines Muttern ähnliches
Verbindungsstückes 56 eingeführt. In das andere offene Ende der Durchgangsbohrung
57 des eine kreiszylindrische Außenfläche aufweisenden Verbindungsstücks 56 ist
wiederum das freie Ende eines zweiten Schaftteils 52, welches dem ersten Schaftteil
52 vollkommen entspricht, eingeführt. Die beiden freien Enden der Schaftteile 52
sind jeweils soweit in die Durchgangsbohrung 57 eingeführt, daß sie axial satt aneinander
anliegen, wodurch Axialschläge verlustfrei übertragen werden. Ein Drehmoment wird
vom ersten Schaftteil 52 über Befestigungsmittel - die wiederum als Gewinde ausgestaltet
sein können - auf das Verbindungsstück 56 und von dort wiederum auf das zweite Schaftteil
52 übertragen. Das vordere, dem Verbindungsstück 56 abgewandte Ende des Schaftteils
52 ist wiederum in eine koaxial verlaufende Sackbohrung 58 des Bohrkopfes 53 bis
auf axialen Anschlag eingeführt. Auch hier werden wieder über Befestigungsmittel,
die den vorher beschriebenen Befestigungsmitteln in der Sackbohrung 55 des Einsteckendes
51 vollkommen entsprechen, Axialschläge und ein Drehmoment vom zweiten Schaftteil
52
auf den Bohrkopf 53 übertragen..
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Der an sich bekannte Bohrkopf 53 hat mindestens zwei radial verlaufende
Schneiden 59, zwischen denen - in Umfangsrichtung gesehen - als achsparallel verlaufende
Saugbohrungen ausgestaltete Kanäle angeordnet sind. Die Saugbohrungen 60 verlaufen
bis zum hinteren, den Schneiden 59 abgewandten Ende des Bohrkopfs 53.
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Koaxial zur Achse des mehrteilig aufgebauten Gesteinsbohrers ist eine
Hülse 61 angeordnet, deren Außendurchmesser dem Aussendurchmesser des Bohrkopfes
53 entspricht. Das vordere Ende der Hülse 61 sitzt in einer zugeordneten Ausdrehung
an der zylindrischen Außenfläche des Bohrkopfes 53. Der Innendurchmesser der Hülse
61 entspricht bis auf ein geringes Spiel dem Aussendurchmesser des zylindrischen
Verbindungsstücks 56. Das Verbindungsstück 56 berührt die Innenwandung der Hülse
61 also stützend. Zur Verbindung der vor und hinter dem Verbindungsstück 56 zwischen
den Schaftteilen 52 und der Hülse 61 gebildeten Ringräume ist an der Außenfläche
des Verbindungsstückes 56 mindestens ein Strömungskanal gebildet. Der Strömungskanal
ist als parallel zur Achse des Verbindungsstückes verlaufende Längsnut 68 ausgebildet.
Das hintere, dem Einsteckende 51 zugewandte Ende der Hülse 61 ist durch einen Ringsteg
63, der die zylindrische Außenfläche des vorderen Teils 54 des Einsteckendes 51
dichtend fast berührt und durch einen Schnappverschluß, der die Hülse 61 drehfest
mit dem mehrteiligen Gesteinsbohrer verbindet, verschlossen. Der erwähnte Schnappverschluß
ist von einem in zugeordnete Nuten im Ringsteg 63 der Hülse 61 und des vorderen
Teils 54 des Einsteckendes 51 stram eingreifenden O-Ring 62 gebildet. In das verschlossene,
hintere Ende der Hülse 61 münden wiederum zwei diametral gegenüberliegend angeordnete
Querbohrungen 611, die sich zur Außenseite der Hülse 61 öffnen. Koaxial ist auf
der Hülse 61 wiederum ein Spülkopf 65 drehbar angeordnet.
Durch
einen Schnappverschluß ist der Spülkopf 65, der im übrigen vollkommen dem Spülkopf
34 der Figuren 2 und 3 entspricht, gegen axiale Bewegung gesichert. Der Schnappverschluß
ist wiederum durch einen O-Ring 66 gebildet, der in einer am Außenumfang der Hülse
61 eingeschnittenen Ringnut sitzend in eine zugeordnete Ringnut in der Innenwandung
einer die Hülse 61 aufnehmenden Bohrung 67 eingreift.
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Die Arbeitsweise des in Figur 4 dargestellten Gesteinsbohrers entspricht
vollkommen der Funktion des vorher beschriebenen Ausführungsbeispiels gemäß Figur
3. Das von den Schneiden 59 des Bohrkopfs 53 losgeschlagene Bohrklein wird durch
die Saugbohrung 60 in den Ringraum zwischen dem Schaftteil 52 und der Hülse 61 gesaugt.
Durch die einen Strömungskanal bildende Längsnut 68 gelangt das Bohrklein in den
dem Spülkopf 65 zugewandten Ringraum zwischen dem ersten Schaftteil 52 und der Hülse
61 und von dort durch die Querbohrungen 64 und den Saugstutzen 31 des Spülkopfs
65 ins nicht näher dargestellte Sauggebläse. Der Ringraum zwischen der Hülse G1
und den Schaftteilen 52 ist so bemessen, daß eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit
der durchströmenden Luft erzielt wird, die einen sicheren Transport des Bohrkleins
garantiert. Diese Geschwindigkeit beträgt etwa drei Meter pro Sekunde.
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Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gesteinsbohrers
entspricht weitgehend demjenigen gemäß Figur 4. Auch hier handelt es sich um einen
mehrteilig aufgebauten Gesteinsbohrer. Mit dem Einsteckende 51 ist wiederum ein
Schaftteil 52', das lediglich eine größere Länge aufweist als die Schaftteile 52
gemäß Figur 4, verbunden. In das Verbindungsstück 56 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein als Kreuzbohrkrone ausgestalteter Bohrkopf 73 eingeführt. Der Bohrkopf 73 ist
sinngemäß dem Bohrkopf der Kreuzbohrkrone gemäß Figur 3 gleich aufgebaut. In Funktion
und Wirkungsweise bezüglich des Abtransports des Bohrstaubes
unterscheiden
sich die Ausführungsformen gemäß Figur 4 und Figur 5 nicht.
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Der in Figur 6 dargestellte mehrteilige Gesteinsbohrer entspricht
vollkommen dem mehrteiligen Gesteinsbohrer gemäß Figur 4. Er besteht ebenfalls aus
einem separaten Einsteckende 51, zwei über ein Verbindungsstück 56 verbundenen Schaftteilen
52 und einem Bohrkopf 53.
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Koaxial auf dem Gesteinsbohrer ist eine Hülse 81 angeordnet, die
bei diesem Ausführungsbeispiel allerdings drehbar und gegen Axialbewegung durch
einen Schnappverschluß gesichert. auf dem Gesteinsbohrer gehalten ist. An der Innenwand
der Hülse 81 ist an ihrem hinteren Ende ein Ringsteg 82 gebildet, der die Außenfläche
des vorderen Teils 54 des Einsteckendes 51 dichtend fast berührt. Der Schnappverschluß
zur Axialsicherung der Hülse 81 auf dem Gesteinsbohrer besteht wiederum aus einem
0-Ring 83, der in einer Ringnut in der Außenfläche des vorderen Teils 54 des Einsteckendes
51 sitzend in eine zugeordnete Ringnut im Ringsteg 82 mit Laufspiel eingreift.
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Das vordere, das offene Ende darstellende Endstück 84 der Hülse se
81 ist bei diesem Ausführungsbeispiel abweichend von den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen
aus einem verschleißfesten Werkstoff - hier z. B. gehärtetem Stahl - gefertigt.
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Dazu ist das vordere Endstück 84 an der Verbindungsstelle mit dem
aus Kunststoff bestehenden Teilstück der Hülse 81 mit einem abgesetzten Bereich
85 (Figur 7, 8) mit verminderter Wandstärke versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist -die Wandstärke auf die Hälfte reduziert worden. Der Bereich 85 wird von einem
ebenfalls abgesetzten zugeordneten Bereich mit verminderter Wandstärker der aus
Kunststoff bestehenden Hülse 81 übergriffen. Zur Verbesserung der mechanischen Verklammerung
zwischen dem aus Kunststoff bestehenden Teilstück der Hülse
81
und dem vorderen Endbereich 84 ist der abgesetzte Bereich 85 mit parallel zu Mantellinien
der Hülsen 84 verlaufenden Nuten 86 versehen worden. Natürlich kann anstelle der
Nuten auch eine andere die mechanische Verklammerung verbessernde Oberflächenstruktur
verwendet werden. Das vordere Endstück 84 kann zweckmässigerweise bei der z. B.
in einem Spritzvorgang erfolgenden Herstellung der Hülse 81 mit eingespritzt werden.
Das vordere Endstück 84 kann sehr wirtschaftlich als Fließpreßteil ausgestaltet
sein.
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In der Funktion unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel eines Gesteinsbohrers
gemäß Figur 6 nicht von dem in Figur 1 beschriebenen Gesteinsbohrer. Durch die Verwendung
des vorderen, hier aus gehärtetem Stahl bestehenden Endstück 84 wird die Standzeit
der Hülse gegenüber einer insgesamt aus Kunststoff bestehenden Hälse wesentlich
erhöht. Natürlich kann ein entsprechend ausgestaltetes vorderes Endstück 84 auch
bei allen anderen vorbeschriebenen Gesteinsbohrern - mit einer konischen Erweiterung
auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 1 und 2 - eingesetzt werden.
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Natürlich können die Bohrköpfe auch abweichend von den hier beschriebenen
anders ausgebildet sein. So können die bei den vorbeschriebenen Bohrköpfen Schneiden
tragenden Stege noppenförmig nach vorn vorstehende Schneidelemente aufweisen.