DE2821248C3

DE2821248C3 - Gesteinsbohrkrone zum Drehschlagbohrer

Info

Publication number: DE2821248C3
Application number: DE19782821248
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 2110 Buchholz Guergen
Original assignee: Beck Dieter 2110 Buchholz
Current assignee: GUERGEN, KARLHEINZ, 2101 HARMSTORF, DE
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE2821248B2; DE2821248A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gesteinsbohrkrone zum Drehschlagbohren, welche auf eine mit einem Vorschneider versehene Bohrstange aufsetzbar ist und auf ihrer Stirnfläche zumindest Meißeischneiden trägt, deren Schneidkanten auf gleicher Höhe und entlang von radialen .Schneidlinien verlaufen.

Eine derartige Krone ist beispielsweise aus der DE-PS 9 67 491 bekannt. Bei dieser Patentschrift besteht der Geslemsdrehschlagbohrer aus einer Bohrstange und aus einer Bohrkrone, die auf diese Stange klemmen I aufgesetzt ist. Die Bohrstange ist zu diesem Zweck mit einem Außenkonus versehen, auf dem die Bohrkrone mit ihrem Innenkoniis passend festsitzt Die Bohrstange besitzt an ihrem vorderen l-nde einen Vorschneider, der in Vorschubrichtung über die Schneiden der Bohrkrone versteht. Vier Schneiden der Bohrkrone sind auf vier nach Art eines Kreuzes angeordneten Schneidradialcn Vorgesehen, Wobei die Schneidkanten entgegen der Vorschubrichtting nach außen geneigt sind bzw. zurückfallen. Zwischen dem Schneiclbcfcich des Vorschneklefs und dem Schiicidbereich der Schneiden der Bohrkrone bleib! ein Spalt frei, in dessen Bereich beim Arbeiten mil dem Bohrgerät ein Gesiciiisring stehen bleibt.

Einen ähnlichen Gesteinsschlagbohrer zeigi die DE-OS 24 14 354, bei der die Bohrkrone nicht auswechselbar ist Die Schneiden sind in radialem Abstand vom Vorschneider auf Schneidenradialen angeordnet, wobei die Schneidkanten auf gleichbleibender Höhe verlaufen. Auch in diesem Fall bleibt beim Vortrieb ein störender Gesteinsring stehen. Für den Vortrieb werden jeweils gleiche Schneidentypen eingesetzt

Aus der DE-AS 19 44 551 ist es bekannt, den zwischen dem Vorschneider und den Schneiden der Bohrkrone verbleibenden Gesteinsring mittels eines knopfförmigen Einsatzes in der Bohrkrone wegzubrechen. Die DE-OS 24 14 354 verwendet zum gleichen Zweck örechflächen an den Kronenarmen. Mit dem praktizierten Wegbrechen sind aber eine starke Wärmeentwicklung und damit ein ganz beträchtlicher Kraftaufwand verbunden. Der unnötige Kraftaufwand steigt stark an, sobald mit dem Werkzeug größere Durchmesser gebohrt werden sollen. Ähnlich verhält es sich bei anderen bekannten Gesteinsbohrern mit wechselnd verschiedenartigen Schneidelementen, wie Warzen, Knopfkuppen oder scharfkantigen Splittern, die teilweise auf getrennten Schneidenlinien angebracht sind.

Die Meißelschneiden nach der FR-PS 8 81 862 weisen eine Krümmung entgegen der Vorschubrichtung auf. Derartige gekrümmte Schneiden sind mit vertretbarem Aufwand aus Hartmetallen nicht herstellbar. Im übrigen sind solche Gesteinsbohrer auch nicht für große Bohrdurchmesser geeignet.

Es ist Aufgabe dei Erfindung, eine Gesteinsbohrkrone zum Drehschlagbohren zu schaffen, die für ein weites Spektrum von Bohrdurchmessern, insbesondere aber auch für große Bohrdurchmesser, beispielsweise in der Größenordnung bis zu 150 mm, einsetzbar ist, bei vertretbaren Antriebsleistungen und vertretbaren Bohrslangendurchmessern.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Gesteinsbohrkrone der eingangs erwähnten Art erfhidungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Stirnfläche der Ki'une zusätzlich zu den Meißelschneiden entlang von Schneidenlinien nach außen und entgegen der Vorschubrichtung geneigte Frässchneiden angebracht sind, deren Spitzen sich auf gleicher Höhe mit den Schneidkanten der Meißelschneiden befinden, wobei radial unmittelbar an den vom Vorschneider überstrichenen Bereich jeweils wenigstens zwei entlang einer Schncidenlime mit Abstand angeordnete Frässchneiden anschließen.

Fine derartige GrMeinsbohrkrone hat den Vorteil, daß mit vertretbarer Antriebsleistung auch Bohrlöcher mit einem Durchmesser bis zu I 50 mm gebohrt werden können. Trotz dieser großen Bohrlochweite bleiben die eingesetzten Bohrstangen verhältnismäßig dünn.

Da die 1 rasschneiden unmittelbar an die zentralen Viμ schneider anschließen, bleibt zwischen den von dem Vorschneiden und den Schneiden bearbeiteten Bohr lochieilcM kein unbearbeitetes Teil übrig F.rgan/t wird dies noch dadurch, dall nach einer weiteren Atisgestal tung der [.rfimlung die Schneiden einer Sthneidenlime von den Schneiden der nachfolgenden Schneidenlinie überlappt sind, hs wird also über die ganze Buhflochflache hinweg ständig mit Hilfe von Schneiden abgetragen. Da das bei den bekannten Werkzeugen auftretende Abreiben der stehengebliebenen Gesleinsicilc entfällt, wird weniger Rcibwärmc erzeugt und wird weniger Antriebsleistung benötigt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wechseln Schncidcnlinien mit Frässclnieidcn und solche mit

Meißelschneiden einander ab. Auf das zu bearbeitende Gestejnsmaterial wirken zunächst die Meißelschneiden ein, die das Gestein lockern. Die zwischen den Meißelschneiden wirksam werdenden Frässchneiden tragen dann das gelockerte Gesteinsmaterial ab. Dieser Doppeleffekt aus Meißeln und Fräsen führt zu beachtlichen Abtragungsleistungen pro Zeiteinheit und zu einer wesentlichen Leistungsersparnis bei der Antriebsmaschine.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Ertindung schließen die Schneidenlinien von Frässchneiden und Meißelschneiden einen Winkel von 30° ein. Außerdem weist der Kronenkörper an seinem Umfang zwischen den Frässchneidenlinien in tief einschneidenden Bögen verlaufende Ausnehmungen auf. Durch das Verschieben der Meißelschneiden wird erreicht, daß die nächstfolgenden Frässchneiden ein von Gesteinsstaub freigeschobenes Arbeitsfeld vorfinden. Der zuvor abgetragene Gesteinsstaub bzw. das Gesteinsmaterial wird durch die Meißelschneiden weggeschoben, und zwar in die seitlichen Ausnehmungen im Kronenkörper, durch die der Gesteinsstaub nach hinten weggeführt werden kann. Dieses Wegführen kann zusätzlich noch gefördert werden durch ein Absaugen.

Die Bohrkronenausführung nach der Erfindung hat sich schließlich auch noch für die Führung des Bohrwerkzeuges als besonders geeignet erwiesen, da nämlich insbesondere durch die Hinzunahme zusätzlicher radial angeordneter Schneiden die Werkzeugführung verbessert wird.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesteinsbohrkrone zum Drehschlagbohren, die auf eine zugehörige Bohrstange aufgeklemmt ist, wobei mit Meißelschneiden bestückte Schneidenlinien zur Verdeutlichung von deren Umfangslage gegenüber den mit Frässchneiden bestückten Schneidenlinien in eine Schnittebene /·/ nach F i g. 2 geschwenkt sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bohrkrone bei entfernter Bohrstange bei Darstellung der gegenseitigen Ausrichtung von Meißelschneiden und Frässchneiden.

Unter den Schneidenlinien sind im folgenden die Linien zu verstehen auf denen sich r'ie Schneiden der Meißel- und Frässchneiden vom Vorschneider aus nach außen erstrecken. Diese Linien können mit Radialen zusammenfallen, müssen es aber nicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispicl bili'en die mit Frasschneiden bestückten Schneidenlinien ein Kreuz, gegenüber dem versetzt ein wieder aus 1 rRsschneidenlinien bestehendes weiicres Kreuz angeordnet ist. auf dem die MeißHschneiden liegen. Als den Meißelschneiden gleichwertig sind dn')ei Hammerschneiden /u verstehen

Die in 1 ig 1 dargestellte Bohrkrone besteht au·, einem K ronenkörper 1 Dieser Kronenkörper ist zentnsth nut einer kegligen Ausnehmung 3 versehen. die auf einen cntsprechend'-n Außcnkegchhimpf 5 einer Bohrstange 7 klemmend .ltifsi.hiebbar ist An seiner Kopfseite lsi der Kfonenkurper 1 mn r-fassehneiden 9 versehen. Diese Frässchfieiclen 9 erstrecken sich in Sätzen zu je zwei Frässchneiden, wie insbesondere aus Fig.2 zu ersehen ist, längs Schneidcnlinien II, 13, die ein Achsenkreuz bilden. Die Innenkanten 15 der inneren Ffässchneidcn 9' grunzen dabei unmillclbar an den frmcnkonus des Kronenkörpers I an. Zwischen den Kfässchfieiden je eines Frässchficidcnsal/cs 9', 9" ist ein Zwischenraum 17 vorgesehen.

Die Schneidkanten 19 der Frässchneiden 9 sind von innen nach außen entgegen der Bohrrichtung geneigt, und zwar um einen Winkel von 7°. Die Schneidkanten s 19 selbst sind als Fräskanten geschliffen und haben dazu eine relativ steile Auflauffläche 21 und eine relativ flache Ablauffläche23.

In Umfangsrichtung zwischen den Frässchneidensätzen 9', 9" befinden sich auf weitern Schneidenlinien

ι« Meißelschneiden 25. Diese Meißelschneiden erstrecken sich wie die Frasschneiden in radialer Richtung und haben eine Länge, die so gewählt ist, daß sie sowohl die Schneiden 9' und 9" bzw. den Zwischenraum 17 zwischen ihnen überbrücken als auch sowohl die Spitzen

is 27 der inneren Frässchneiden 9' als auch die Spitzen 29 der äußeren Frässchneiden 9" in ihrer Gesamtheit überlappen.

Die Schneidkanten 31 der Meißelschneiden 25 fallen in eine Radialebene 33. Außerdem fallen die vorderen

->o Spitzen 27 und 29 der Frässchneiden 9, 9' in diese Radialcbene 33. Das bedeutet, daß ζ ..ächst einmal die Schneidkanten 19 der Frässchneiden 9 ,1 ' in Bohrrichtung auf gleicher Flöhe liegen. Darüber hinaus liegen auch die Spitzen 27 und 29 und die Schneidkanten ^I der

?■) Meißelschneiden 25 in Bohrrichtung auf gleicher Hohe Es ist nu·-. vorgesehen, daß die Meißelschneiden 25 einen meißelartigen Anschliff haben, was bedeutet, daß die Auflaufflächen und die Ablaufflächen etwa in gleicher Weise geneigt sind. Wenn die Bohrkrun» nunmehr im

ifi Betrieb während des Drehens zugleich Schlagsloße ausführt, dann meißeln die Spitzen 27 und 29 und die Schneidkanterv 31 auf das Gestein ein. wahrend die in der Drehbewegung nachfolgenden Frasschneiden 19 das beim Schlagen oder Stoßen gelockerte Gestein

ii abfräsen.

Die Bohrkrone weist im Bereich ihrer Schneiden über die ganze Bohrfläche hinweg keine Lücken auf. Deshalb bleiben auch keine unbearbeiteten Flächenteile übrig, die später durch einen Reibeffekt entfernt werden

-i" müßten. Die Antriebsleistung der Antriebsmaschine kann deshalb in einem vertretbaren Rahmen gehalten werden. Darüber hinaus kann die Bohrkrone fur Bohrungen beispielsweise in der Größenordnung bis zu 100 mm ohne Schwierigkeiten eingesetzt we-den. und

<"> zwar in allen vorkommenden Natur- oder Kunststeinar ten.

Wie besonders gut aus F i g. 2 zu ersehen ist. isi der Kronenkorper 1 /wischen den Schneidenlinien Il und 13 ausgearbeitet Durch dieses Ausarbeiten sind

><) Randteile vom Umfang des Kronenkorpers 1 weggenommen und vcrlpuft die Randbegrenzutig dieser Ausnehmungen 37 in von außen her tief einschneiden den Bogen 35 zwischen den Frässchneidensatzen. Die A 'sntiiniungen 37. die durch die Bogen 35 begrenzt

·'· werden, bilden dabei Durchlasse fur das Abfuhren M>n abgearbeitetem Gevleinsmatenal. Fs ist möglich, beispielsweise durch Absaugen das Abziehen des abgearbeiteten Gesteinsrnatenals noch /u verbessern Die Meißelschneiden 25 laufen beim Drehen der Bohrkrone

^W| in einem relativ großen Abstand hinter den vorlaufen den hrassehneiden her. Wie aus der Zeichnung z.u ersehen ist, beträgt der Abstand /.wischer) den Meißelschneiden und den nachlaufenden Frasschneiden etwa 30 Winkelgrad. Die größte Tiefe 39 der Ausneh-

<"'i mutigen 37 der Bog^n 35 liegt vor den Frasschneiden. Die Meißelschneiden haben außer dem Mcißeleffekt die zweite wesentliche Aufgabe, das abgetragene Gesteinsmalerial, welches noch nicht in die Ausnehmungen 37

hineingefallen ist, von dem Kronenkörper Wegzukehren in die Ausnehmungen 37 hinein. Damit treffen die nachfolgenden Frässchneiden auf eine vofgereinigte Fläche und können damit wirksamer arbeiten.

Die Bohrstange 7 ragt bei aufgeklemmtem Kxonenkörper 1 durch diesen hindurch. Über die Radialebene 33, welche die vorderste Bearbeitungsebene der Krone darstellt, ragt dabei noch ein Vorschneider 41 hervor, der von bekannter Bauart ist. Ebenso von bekannter Bauart ist auch der hintere Teil der Bohrstange 7, der beispielsweise mit einer Wendel zum leichteren Abtransportieren des abgearbeiteten Gesteinsmaterials versehen ist. Auf die Bohrstange sind Bohrkronen verschiedenen Durchmessers aufklemmbaf. Ebenso kann eine abgearbeitete Bohrkrone ohne Schwierigkeiten gegen eine neue Bohrkrone ausgetauscht werden, ohne daß jedesmal gleich die Bohrstange mit erneuert werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gesteinsbohrkrone zum Drehschlagbohren, weiche auf eine mit einem Vorschneider versehene Bohrstange aufsetzbar ist und auf ihrer Stirnfläche zumindest Meißeischneiden trägt, deren Schneidkanten auf gleicher Höhe und entlang von radialen Schneidenlinien verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche der Krone zusätzlich zu den Meißeischneiden (25) entlang von Schneidenlinien nach außen und entgegen der Vorschubrichtung geneigte Frässchneiden (9) angebracht sind, deren Spitzen (27, 29) sich auf gleicher Höhe mit den Schneidkanten (31) der Meißeischneiden (25) befinden, wobei radial unmittelbar an den vom Vorschneider überstrichenen Bereich jeweils wenigstens zwei entlang einer Schneidenlinie mit Abstand angeordnete Frässchneiden anschließen.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Schneidenlinien (11) mit Frässchneiden >u (9) und solche mit Meißeischneiden (25) einander abwechseln.

3. Bohrkrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (9) einer Schneidenlinie (11) von den Schneiden (25) der nachfolgenden ü Schneidenlinie überlappt sind.

4. Bohrkrone nach den Arspriichen 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenlinien von Frässchneiden (9) und Meißelschneiden (5) einen Winkel von ca. 30° einschließen. «1

5. Bohrkrone nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenkörper (1) an seinem Umfang zwischen v;n Frässchneidenlinien (11, 13) in tief einfchneidenden Bögen (35) verlaufende Ausnehmungen (37) r üweist.

6. Bohrkrore nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (37) des Bohrkronenkörpers (1) jeweils am tiefsten sind zwischen den Meißelschneiden (25) und den entfernter von diesen liegenden Frässchneiden (9). -in