DE2807353C2

DE2807353C2 - Schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone

Info

Publication number: DE2807353C2
Application number: DE2807353A
Authority: DE
Inventors: Karl Lennart Gösta Sandviken Lumen
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1981-11-26
Also published as: IE780449L; JPS566476B2; MX147585A; AT368934B; DE2807353A1; FR2382576B1; NO151511B; BR7801282A; NO780724L; ZA78999B; JPS53134703A; FI65647B; AU520189B2; FI65647C; AU3354278A; FI780644A7; SE411929B; CA1087604A; US4181187A; ATA150178A

Description

Die Erfindung betrifft eine schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone mit in die Stirnfläche eingebrachten Sackbohrungen, in denen mit Preßsitz je ein zylindrischer, insbesondere an seinem unteren Ende in eine konisch ausgebildete Mantelfläche übergehender Hartmetalleinsatz be^cer.tigt ist und welche zwischen der zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche und dem Boden der Bohrung je mit einem rundum verlaufenden, abgerundeten Übergangsabschriitt versehen sind.

Es hat sich gezeigt, daß die Eii.^ätze mit Preßsitz befestigt werden müssen, um einen ausreichenden Halt im Bohrkronenkörper sicherzustellen. Durch die auf die Bohrkrone einwirkenden Schlagkräfte tritt im Betrieb zwischen den Einsätzen und dem Bohrkronenkörper eine Relativbewegung auf, die eine Deformation des Wandmaterials der die Einsätze aufnehmenden Sackbohrungen bewirkt. Hierdurch wird das Material des Bohrkronenkörpers einer sehr starken Wechselbeanspruchung ausgesetzt, die zu Ermüdungsbrüchen führen kann. So können sich im Material Risse bilden, die sich allmählich vergrößern, wodurch sich die Einsätze lösen und die Bohrkrone unbrauchbar wird.

Es sind Gesteinsbohrkronen ähnlicher Art bekannt (DE-AS 24 17600, GB-PS 1294717, US-PS 35 99 737 und 33 88 757). bei denen die Einsätze in im wesentlichen zylindrische Sackbohrungen ohne abgerundeten Übergangseinschnitt eingesetzt sind. Hier besteht eine große Gefahr aufgrund von Ermüdungserscheinungen, weil hier nicht nur die Sacklöcher scharfe Übergangskanten aufweisen, sondern weil auch die zwischen zylindrischem Mantelteil und konischem Endteil des Einsatzes gebildete Kante Spannungskonzentrationen im Material der Bohrkrone herbeiführt.

Es ist auch eine schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 39 70 158), bei welcher der abgerundete Übergangsabschnitt innerhalb der Bohrungsmantelfläche verläuft. Um hier eine Berührung der Umfangskante am unteren Ende des Einsatzes mit dem Übergangsabschnitt zu vermeiden, ist am Boden der Sackbohrung eine verformbare Unterlage vorgesehen. Die durch die zwischen der zylindrischen und der konischen Mantelfläche des Einsatzes ausgebildete Kante liegt hier aber an der Bohrlochmantelfläche an, so daß es hier aufgrund von Spannungskonzentrationen zu Ermüdungserscheinungen kommen kann.

Es ist auch ein Schlagwerkzeug bekannt (US-PS 38 07 804), das aus einem Meißel besteht, in den vorderseitig ein einzelner zylindrischer Hartmetalleinsatz eingesetzt ist, der an seinem unteren Ende in eine konisch ausgebildete Mantelfläche übergeht. Dabei

ίο weist die den Einsatz aufnehmende Sackbohrung einen ebenen Boden auf, und es ist zwischen der zylindrischen Bodenwand und dem Boden der Bohrung eine rundumlaufende Ausnehmung vorgesehen, die zur Aufnahme der beim Einpressen des Einsatzes etwa entstehenden Späne bestimmt ist, um so eine satte Auflage des Endes des Einsatzes auf der Bodenfläche der Sackbohrung zu erreichen. Diese Ausnehmung hat eine solche Form, daß sie Ermüdungserscheinungen des Materials eher herbeiführt als verhindert. Es liegt hier auch die Bodenkante des Einsatzes am Lochboden an, so daß an der Berührungslinie zwischen beiden mit Ermüdungserscheinungen des Materials gerechnet werden muß.

Es ist schließlich auch eine Schlagbohrkrone bekannt (US-PS 31 00 545), die mit einem eine konische Bohrung enthaltenden Ansatz versehen ist, in den eine Bohrstange einsteckbar ist. Die Bohrung ist am Grunde mit einer rundum verlaufende!.- abgerundeten Ausnehmung versehen, durch die die Wandstärke des Ansatzes verringert wird, so daß dadurch eine gewisse Spannungsverteilung erreicht wird. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist hier aber nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher Ermüdungserscheinungen des Kronenkörpers weitgehend vermieden sind und damit ein fester Halt der Einsätze auch über lange Zeit sichergestellt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch v./reicht, daß der abgerundete Übergangsabschnitt als über die Mantelfläche der Bohrung seitlich vorstehende Ausnehmung ausgebildet ist, welche die untere Kante der zylindrischen Mantelfläche des Hartmetalleinsatzes übergreift.

Dadurch wird eine Anlage dieser Kante am Bohrungsmantel verhindert, wodurch Spannungskonzentrationen und Ermüdungserscheinungen vermieden werden.

Vorzugsweise kann die seitliche Ausnehmung einen Teil der Bodenfläche des Einsatzes übergreifen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer bekannten Schlagbohrspitze,

f i g. 2 eine Schnittansicht, die einen Hartmetalleinsatz zeigt, der durch Preßsitz in einem Stahlkörper in üblicher Weise befestigt ist,

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung der Ausführung nach F i g. 2,

F i g. 4 eine Schnittansicht ähnlich F i g. 2. die aber die erfindungsgemäße Befestigung zwischen Einsatz und Stahlkörper zeigt,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Ausführung nach F i g. 4,

F i g. 6 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine Schlagbohrspitze 10 aus Stahl

dargestellt, deren Vorderfläche mit Präzision gebohrte

Löcher aufweist, die für die Aufnahme von zylindrischen, knopfförmigen Einsätzen 11 aus Hartmetall bestimmt sind. Jeder Einsatz 11 besitzt einen weich abgerundeten vorspringenden Endteil. Der Bohrspitzenkörper ist zusätzlich mit Spülkanälen 12 im Bereich der Vorderfläche der Bohrspitze versehen, und er weist ferner am Umfang angeordnete Ausnehmungen 13 auf, welche das Wegspülen des Bohrkleins vom Boden des zu bohrenden Loches erleichtern.

Üblicherweise ist jeder Einsatz 11 am Stahlkörper 10 gesichert, indem er in mit Preßsilz ausgebildete zylindrische Löcher 14 eingepreßt wird, so daß der Einsatz eine Anlage gegen den Boden 15 des Loches erhält. Der unterste Endteil 16 des von dem Loch 15 aufgenommenen Einsatzes ist üblicherweise leicht konisch abgeschrägt, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Die Größe des Preßsitzes zwischen Einsatz und Bohrspitzenkörper muß so gewählt sein, daß der Einsatz während des Bohrens festgehalten wird. Trotz des sehr festen Preßsitzes tritt zwischen Einsatz 11 und Bohrspitzenkörper 10 während jedes Belastungszyklus eine Relativbewegung auf, und zwar infolge der Belastungskraft vom Gestein her, welche den Einsatz anfangs in Richtung auf den Boden 15 des Loches drängt, worauf der Einsatz entlastet wird und eine elastische Rückbewegung des Einsatzes auftritt. Dieses bewirkt eine Deformation auf das Wandmaterial des den Einsatz aufnehmenden Loches 14, und zwar aufgrund der Unterschiede in der Härte zwischen dem Hartmetall und dem Stahl. Dies führt zu einer Brucheindrückung am Punkt A (Fig.3) und zur Entwicklung von Zugspannungen mit Ermüdungscharakter an diesem Punkt. Die Folge davon ist ein Bruch des benachbarten Stahlmaterial, wodurch der Einsatz lose wird.

Gemäß der Erfindung ist der Übergangsbereich O zwischen dem Boden 15 des Loches und der Lochwand 14 als seitliche Ausnehmung ausgebildet, deren Ausdehnung derart ist, daß die unterste zylindrische Mantelfläche des Einsatzes, die sich dem Boden des Loches 14 am nächsten befindet, in bezug auf die umgebende Wand freiliegt. Der konisch abgeschrägte Bodenteil 16 des Einsatzes befindet sich somit vollständig in der seitlichen Ausnehmung 17, und zwar zusätzlich zu einem geringeren zylindrischen Teil der Mantelfläche des Einsatzes, der darüber liegt.

Diese seitliche Ausnehmung 17 ist zweckmäßig durch Drehen erzeugt und als eine weich abgerundete Ausnehmung mit einem bestimmten Radius Pausgebildet. Es ist aber selbstverständlich, daß auch andere Ausbildungen der Ausnehmung wahlweise verwendet werden können. Aufgrund der oben erläuterten Ausbildung des Bodenbereiches des den Einsatz aufnehmenden Loches ist es rnög!^; ;ίι geworden, die Entwicklung von Stahlrissen mit Erriiüd'mgscharakier, wie es oben beschrieben ist, zu vermeiden.

F i g. 6 zeigt ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Bodenbereich des der Einsatz aufnehmenden Loches mit einem Krümmungsradius /?' solcher Größe versehen ist, daß auch ein Teil der Bodenfläche 18 des Einsatzes, der sich in der Nähe des Übergangsbereiches zwischen dem Boden des Loches und dem unterste;) Wandteil des Loches 14 befindet, in der seitlichen Ausnehmung 17 freiliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone mit in die Stirnfläche eingebrachten Sackbohrungen, in denen mit Preßsitz je ein zylindrischer, insbesondere an seinem unteren Ende in eine konisch ausgebildete Mantelfläche übergehender Hartmetalleinsatz befestigt ist und welche zwischen der zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche und dem Boden der Bohrung je mit einem rundum verlaufenden, abgerundeten Übergangsabschnitt versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Übergangsabschnitt als über die Mantelfläche der Bohrung (14) seitlich vorstehende Ausnehmung (17) ausgebildet ist, weiche die untere Kante der zylindrischen Mantelfläche des Hartmetalleinsatzes (11) übergreift.

2. Gesteinsbohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ausnehmung (17) einen Teil eier Bodenfläche (18) des Einsatzes (11) übergreift.