DE2845123A1 - Gesteinsbohrer fuer drehschlagendes bohren mit einem hartmetallbohrkopf - Google Patents

Gesteinsbohrer fuer drehschlagendes bohren mit einem hartmetallbohrkopf

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DE2845123A1
DE2845123A1 DE19782845123 DE2845123A DE2845123A1 DE 2845123 A1 DE2845123 A1 DE 2845123A1 DE 19782845123 DE19782845123 DE 19782845123 DE 2845123 A DE2845123 A DE 2845123A DE 2845123 A1 DE2845123 A1 DE 2845123A1
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DE
Germany
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drill
support
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shaft
drill head
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DE19782845123
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Siegfried Klaissle
Wolfgang Dipl Ing Peetz
Anton Scheuch
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Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Original Assignee
Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
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    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/44Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/04Drills for trepanning
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B10/48Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
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    • B23B2260/132Serrations

Description

  • Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren
  • mit einem Hartmetallbohrkopf Die Erfindung bezieht sich auf einen Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren, mit einem am freien Ende eines Bohrerschaftes aus Stahl sitzenden Bohrkopfes, der aus Hartmetall besteht, kreisscheiben- bzw. kreisringförmig ausgebildet ist und an seiner Stirnseite als Pyramiden oder Pyramidenstümpfe ausgebildete Schneidkörper aufweist und der Bohrerschaft mit einer Außenwendel versehen ist, nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 35 368.0).
  • Bei einem Gesteinsbohrer nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 35 368.0) ist ein Gesteinsbohrer vorgeschlagen worden, der eine unmittelbare Verbindung zwischen einem Bohrerschaft aus Stahl und einem Bohrkopf aus Hartmetall über eine Lötung aufweist. Bei dieser unmittelbaren Verbindung zwischen dem Bohrerschaft aus Stahl und dem Bohrerkopf aus Hartmetall hat sich in nachteiliger Weise herausgestellt, daß relativ hohe Wärmespannungen im Hartmetall aus dem Lötprozeß im Bereich der Lötung auftreten, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoefizienten von Stahl zu Hartmetall (Verhältnis 2:1) hervorgerufen werden, was eine unzureichende Lebensdauer des Werkzeugs zur Folge hat. Denn es hat sich gezeigt, daß der Hartmetall-Bohrerkopf schon nach relativ kurzer Lebensdauer unterhalb der Lötung bricht und das Werkzeug somit unbrauchbar wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine längere We rk zeug lebensdauer gegenüber den bisher bekannten Gesteinsbohrern erzielt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Bohrkopf unter Zwischenschaltung eines Stützelementes unlösbar mit dem Bohrerschaft verbunden ist, wobei die unlösbare Verbindung des Bohrkopfes über das Stützelement mit dem Bohrerschaft aus Lötungen besteht. Die Lötflächen sind nach der Erfindung zwischen dem Bohrkopf und dem Stützelement, sowie zwischen diesem und dem Bohrerschaft planparallel ausgeführt.
  • Die Lötverbindung des Bohrkopfes mit dem Stützelement liegt etwa im Bereich der höchsten Zug- und/oder Druckspannung des Bohrers, wobei das Stützelement eine Dicke s von 0,5mm bis 3mm aufweist und hierdurch praktisch die Lötung in ihrer Lage bestimmt wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Stützelement kreisringförmig ausgebildet, kann aber nach einer weiteren Ausführung auch kreisscheibenförmig ausgebildet sein. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Stützelement merhstückig und besteht aus zusammensetzbaren Elementen, kann aber auch einstückig ausgebildet sein. Das Stützelement ist nach der Erfindung aus einem Hartmetall-Formstück gebildet. Desweiteren weist der Bohrerschaft bei derartigen Gesteinsbohrern eine Förderwendel auf, die unmittelbar oberhalb des Bohrerkopfes mit Stützelement beginnt, auslaufseitig eine Querbohrung aufweist und weitere Querbohrungen beliebig verteilt in der Wendel steigend angeordnet sind. Von Vorteil ist es außerdem, wenn die Bohrungen im Durchmesser der öffnungsbreite der Förderwendel entsprechen.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die Wärmespannungen im S Hartmetall aus dem Lötprozeß zwischen dem die Schneiden tragenden Bohrkopf und dem Bohrerschaft weitgehend abgebaut werden und die Werkzeuglebensdauer verbessert wird. Außerdem hat sich bei derartig ausgebildeten Gesteinsbohrern mit Förderwendel gezeigt, daß trotz dieser Wendel das Bohrmehl nur unzureichend nach außen hin abgeführt werden kann, was zum Klemmen des Werkzeugs im Bohrloch führt. Zur Behebung dieses Mangels sind in der Förderwendel eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen, durch die das Bohrmehl austreten und in der Förderwendel außen aus dem Bohrloch transportiert wird.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
  • Es zeigt Fig. 1 einenbekannten Gestejnsbohrer in Seitenansicht mit dargestelltem Bruch der Bohrkrone, Fig. 2 eine Seitenansicht de3 Gesteinsbohrers nach der Erfindung, und Fig. 3 einen Teil des Gesteinsbohrers im Schnitt mit Bohrkopf und Stützelement.
  • Der Gesteinsbohrer 1 umf.-iflt einen Bohrerschaft 2 aus Stahl mit einem Bohrkopf 3 aus Hartmetall. Der Bohrerschaft 2 ist in einem Einspannschaft 4 gehalten, der zur Befestigung in einer Schlag- und Hammerbohrmaschine dient. Im Ausführungsbeispiel ist der Bohrschaft 2, wie in Fig. 3 näher dargestellt, rohrförmig ausgebildet. Ebenso kann der Schaft 2 des Bohrers 1 auch aus einem Vollkörper bestehen.
  • Am Außenumfang des gohrerschaftes 2 ist eine Förderwendel 5 eingearbeitet, die unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes 3 ausläuft. In der Förderwendel 5 kann eine Bohrung 6 oder auch mehrere Bohrungen 6 vorgesehen sein. Diese Bohrungen 6 weisen vorzugswci:;e einen der Breite b der Förderwendel 5 entsprechendell Durchmesser auf. Im Auslauf 7 der Förderwendel 5 ist eine solche Bohrung 6 vorgesehen, durch die das Bohrmehl vom Inneren des Bohrerschaftes 2 nach außen zur Förderwendel 5 geleitet ulld von hier aus zu dem Bohrloch transportiert wird.
  • Der Bohrkopf 3 weist stiXuSeitig als Pyramidenstümpfe ausgebildete Schneidkörper 8 auf und ist an ihrer gegenüberliegenden, dem Bohrerschaft 2 zugerichteten Stirnseite mit einer planenl&4erbindungsfläche 9 versehen. Zwischen dieser Verbindungsfläche 9 und der Stirnseite des Bohrerschaftes 2 ist ein Stützelement 10 aus Hartmetall angeordnet.
  • Die Verbindung des Bohrkopfes 3 am Bohrerschaft 2 erfolgt unter Zwischenschaltung dieses Stützelementes 10 unlösbar über Lötverbindungen 12 und 13, insbes. über Stumpflötverbindungen. Hierzu sind die Lötflächen der zu verbindenden Teile 2, 3 und 10 planparallel ausgeführt.
  • Wie Fig. 1 des bekannten Gesteinsbohrers näher zeigt ist bei dieser Ausführung kein Stützelement 10 zwischen Bohrerschaft und Bohrkopf zwischengeschaltet, so daß ein Bruch im Bereich der größten Druck- und/oder Zugspannung des Bohrers bei 11 eintreten kann. 6 Das Stützelement 10 ist in Anpassung an die Ausführung des Bohrerschaftes 2 entweder kreisringförmig (Fig. 2) oder kreisscheibenförmig (nicht gezeigt) ausgeführt, wobei es mehrstückig (nicht gezeigt) und aus zusammensetzbaren Segmenten besteht oder auch einstückig (Fig. 2 und 3) ausgebildet sein kann.
  • Die Lötung 12 zwischen dem Bohrkopf 3 und dem Stützelement 10 ist zur Vermeidung eines Bruches so gewählt, daß sie in einem derartigen Abstand zur Planfläche des Bohrerschaftes 2 angeordnet ist, daß sie im Bereich der höchsten Zug- und/oder Druckspannung des Bohrers 1 zu liegen kommt.
  • Dies wird in konstruktiver einfacher Weise dadurch erreicht, daß das Stützelement- 10 eine derartige Dicke s von 0,5mm bis 3mm aufweist, daß die Verbindung genau in diesem Bereich zu liegen kommt.

Claims (12)

  1. Ansprüche 1. Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren, mit einem am freien Ende eines Bohrerschaftes aus Stahl sitzenden Bohrkopfes, der aus Hartmetall besteht, kreisscheiben- bzw.
    kreisringförmig ausgebildet ist und an seiner Stirnseite als Pyramiden oder Pyramidenstümpfe ausgebildete Schneidkörper aufweist und der Bohrerschaft mit einer Außenwendel versehen ist, nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 35 368.0), dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (3) unter Zwischenschaltung eines Stützelementes (10) unlösbar mit dem Bohrerschaft (2) verbunden ist.
  2. 2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unlösbare Verbindung des Bohrkopfes (3) über das Stützelement (10) mit dem Bohrerschaft (2) aus Lötungen (12 und 13) besteht.
  3. 3. Bohrer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötflächen zwischen dem Bohrkopf (3) und dem Stützelement (10) sowie zwischen diesem und dem Bohrerschaft (2) planparallel ausgeführt sind.
  4. 4. Bohrer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötverbindung (12) des Bohrkopfes (3) mit dem Stützelement (10) etwa im Bereich der höchsten Zug- und/oder Druckspannung des Bohrers (1) liegt.
  5. 5. Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) eine Dicke s von 0,5mm bis 3 mm aufweist.
  6. 6. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) aus einem Hartmetall-Formstück gebildet ist.
  7. 7. Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) kreisringförmig ausgebildet ist.
  8. 8. Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) kreisscheibenförmig ausgebildet ist.
  9. 9. Bohrer nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) mehrstückig ist und aus zusammensetzbaren Segmenten besteht.
  10. 10. Bohrer nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) einstückig ausgebildet ist.
  11. 11. Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (5) unmittelbar oberhalb des Bohrerkopfes (3) mit Stützelement (10) beginnt, auslaufseitig eine Querbohrung (6) aufweist und weitere Querbohrungen beliebig verteilt in der Wendel (5) steigend angeordnet sind.
  12. 12. Bohrer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (6) im Durchmesser der Öffnungsbreite b der Förderwendel (5) entspricht.
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