DE2928445C2 - Bohrwerkzeug mit ringförmiger Schneidkante - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug, insbesondere für selbstfahrende Schlagbohrmaschinen zum Niederbringen von Bohrlöchern, das ein Gehäuse mit einem stirnseitig offenen Hohlraum enthält, wobei das Gehäuse stirnseitig als ringförmige Schneidkante mit kegelförmiger Innenfläche ausgebildet ist und in der Gehäusewand öffnungen vorgesehen sind, durch die das Bohrklein aus dem Hohlraum in das das Gehäuse umgebende Bohrloch abtransportierbar ist.

Aus der US-PS 10 60 929 ist es für hydraulische Bohrmaschinen bekannt, ein Bohrwerkzeug zu verwenden, das ein Gehäuse mit einem stirnseitig offenen Hohlraum enthält, wobei das Gehäuse stirnseitig nicht ganz halbringförmige Schneidkanten mit einer Innenfläche in Form eines Kegelmantelabschnittes aufweist und durch die offenen Spalte zwischen den Schneidkanten das Bohrklein aus dem Hohlraum in das das Gehäuse umgebende Bohrloch abtransportierbar ist, wenn sich durch Drehung dieses Bohrwerkzeuges ein Bohrloch bildet.

Aus der US-PS 1 88 369 ist ein Saugrüssel zum Niederbringen von Bohrlöchern bekannt, der ein Gehäuse mit einem stirnseitig offenen Hohlraum enthält, wobei das Gehäuse stirnseitig als ringförmige Schneidkante mit halbkugelförmiger Innenfläche ausgebildet ist, in die ein zentraler Kanal zur Abführung des Bohrschlammes und um diesen herum Düsen zur Zuführung eines Spülmittels münden.

In den US-PS 20 08 523 und 11 17 424 sind Bohrer für Brunnenrohre beschrieben, die ringförmige Schneidkanten besitzen und bei denen eine zentrale Abfuhr des Bohrschlamms über ein Ventil vorgesehen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Art, insbesondere für selbstfahrende Schlagbohrmaschinen zum Niederbringen von Bohrlöchern, anzugeben, das durch

so seine Bauart bei Schlagbeanspruchung eine Zerkleinerung des abgebohrten Gesteins bis zum erforderlichen Zerkleinerungsgrad gewährleistet, derart, daß ein Durchtritt des zerkleinerten Gesteins durch den Raum zwischen dem Gehäuse der selbstfahrenden Schlagbohrmaschine und der Wand des gebildeten Bohrloches möglich ist

Dies wird bei einem Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Hohlraum kegelförmig ausgebildet und mit der Grundfläche des Kegels der Stirnseite des Bohrwerkzeuges zugewandt ist und die öffnungen zum Abtransport des Eohrkleins aus dem Hohlraum des Gehäuses als von innen nach außen geführte, nach rückwärts hin verlaufende Kanäle ausgebildet sind.

Durch die kegelförmige Ausbildung de? Hohlraums werden die großen, abgetragenen Teilchen, indem sie miteinander und mit der kegelförmigen Innenfläche des Hohlraums zusammenwirken, zu kleineren Teilchen zerstört, die durch die Kanäle nach außen austreten können. Damit ist auch der Gefahr einer Verstopfung der Kanäle begegnet.

Zur Niederbringung von Bohrungen in bestimmten Gesteinsarten kann es zweckmäßig sein, im Boden des Hohlraumes axial eine Bohrspitze anzuordnen Dies ermöglicht es, im Gestein auftretende Einschlüsse größerer Festigkeit zu zerstören.

Vorteilhaft sind an der Außenseite des Gehäuses die Oberflächen der ringförmigen Schneidkante und des an diese Kante anschließenden Teils des Gehäuses zylinderförmig ausgebildet. Dies ermöglicht es, eine Selbstverkeilung des Werkzeuges beim Herausholen aus dem Bohrloch zu verhindern sowie die Widerstandsfähigkeit der ringförmigen Schneidkante zu vergrößern. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin.

daß an der Außenseite des Gehäuses hinter dem Austritt der Abfuhrkanäle ein Zahnkranz angeordnet ist. Dieser ermöglicht eine sekundäre Zerkleinerung des Bohrkleins beim Austritt aus den Kanälen.

Zur Beschleunigung der Bohrlochniederbringung kann es auch zweckmäßig sein, im Gehäuse zusätzliche Kanäle zur Zuführung von Bohrspülung in den Hohlraum vorzusehen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fi g. 1 eine Längsansicht mit teilweisem Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug an einer selbsifahrenden Schlagbohrmaschine zum Niederbringen von Bohrungen,

Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Bohrwerkzeugs,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2,
Fig.4 ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug für selbstfahrende Schlagbohrmaschinen, bei dem im Gehäusehohlraum eine Bohrspitze angeordnet ist,

Fig. 5 ein erfindungsgemäÖes Bohrwerkzeug, bei dem die Außenfläche der ringförmigen Schneidkante

und die Außenfläche des an die Kante anschließenden Gehäuseteils zylinderförmig ausgeführt sind,

F i g. 6 ein erfindungsgemäß ausgeführtes Bohrwerkzeug, bei dem an der Außenseite des Gehäuses ein Zahnkranz ausgeführt ist, und

Fig.7 einen Schnitt nach der Linie VII-VlI von F ig. 6.

Die in F i g. 1 dargestellte, selbstfehrende (mit Eigenbewegung vorrückende) Schlagbohrmaschine zur Niederbringung von Bohrungen enthält ein Gehäuse 1, in dem ein Schlagkolben 2 hin und her verschiebbar und dabei Schlagimpulse gegen den Vorderteil 3 des Gehäuses 1 ausübend angeordnet ist Am Vorderteil 3 ist das Bohrwerkzeug montiert. An dem Hinterteil 5 des Gehäuses 1 ist eine Vorrichtung 6 montiert, die in Radialrichtung beweglich ist, und zwar zur Verhinderung einer Versetzung der Schlagbohrmaschine beim Vortrieb des Bohrlochs in Richtung von der Bohrlochsohle weg. Das Bohrwerkzeug 4 kann im Vorderteil des Gehäuses in Axiafrichtung verschiebbar montiert sein, der Schlagkolben 2 wird dann gleichzeitig Schläge gegen die Stirnfläche dieses Werkzeugs und den Vorderteil 3 des Gehäuses 1 ausüben.

Das in F i g. 2 näher dargestellte Bohrwerkzeug 4 hat ein Gehäuse 7, in dem ein Hohlraum 8 ausgeführt ist, der in Richtung zur Stirnseite des Gehäuses 7 offen ist, die der Sohle des niederzubringenden Bohrlochs zugewandt ist. Der Teil 9 des Gehäuses 7 ist abgeschrägt und zur Zerstörung der Sohle bestimmt und bildet eine ringförmige Schneidkante 10 (Fig.3) mit innerer Kegelfläche II (Fig. 2). Außerdem sind im Gehäuse 7 mindestens zwei Kanäle 12 zum zwangsläufigen Entfernen von Bohrklein aus dem Hohlraum 8 in den das Gehäuse 7 umgebenden Raum vorgesehen. Die Form des Hohlraumes 8 stellt einen Kegel mit abgerundeter Spitze dar, dessen Grundfläche der Bohrlochsohle zugewandt ist. Der Oberteil 13 des Gehäuses 7 hat einen Dichtungskegel 14, der beim Betrieb des Werkzeugs 4 im Vorderteil 3 der selbstfahrenden (mit Eigenbewegung vorrückenden) Schlagmaschine (F i g. 1) angeordnet wird.

Der Betrieb dieses Bohrwerkzeuges 4 gemeinsam mit der selbstfahrenden Schlagbohrmaschine verläuft in folgender Weise.

Unter Einwirkung des Druckes von Preßluft, die der selbstfahrenden Schlagbohrmaschine zugeführt wird, wird der Schlagkolben 2 (Fig. 1) in eine hin- und hergehende Bewegung im Gehäuse 1 versetzt und übt Schläge gegen den Vorderteil 3 des Gehäuses 1 oder direkt gegen das Bohrwerkzeug 4 und den Vorderteil 3 des Gehäuses 1 aus. Infolge der Schlagimpulse, die durch den Schlagkolben 2 dem Bohrwerkzeug 4 erteilt werden, wird das letztere durch seine /ingförmige Schneidkante 10 in das Gestein eindringen. Dabei wird das zerstörte Gestein, da die ringförmige Schneidkante 10 eine kegelförmige Innenfläche 11 aufweist, einem zusammengesetzten Spannungszustand infolge Einwirkung von Druck- und Schubverformungen unterworfen. Nach dem Eindringen der ringförmigen Schneidkante 10 auf eine bestimmte Tiefe erfolgt eine Zerstörung der ganzen Bohrlochsohlenfläche. Das zerstörte Gestein stellt Teilchen verschiedener Größe dar, die zwangsläufig (z. B. durch Luftstrahlen oder durch ein Luft-Wassergemisch) aus dem Hohlraum 8 im Gehäuse 7 durch die Kanäle 12 in den das Gehäuse 7 umgebenden Raum entfernt werden. Zunächst werden aus dem Hohlraum 8 die winzigsten Teilchen des zerstörten Gesteins und iene Teilchen, deren maximale Größe dem Durchmesser der öffnungen der Kanäle gleich sind, entfernt Die größeren Teilchen werden, mit dem Eindringen des Bohrwerkzeugs 4 in das zerstörte Gestein, solange im Hohlraum 8 angesammelt, bis sie diesen Hohlraum 8 voll füllen. Das das Bohrwerkzeug 4 beim Betrieb eine fortschreitende Bewegung im Bohrloch ausführt, werden die Großteilchen, indem sie miteinander und mit der kegelförmigen Fläche des Hohlräume? 8 zusammenwirken, zu kleineren Teilchen zerstört, die die Kanäle 12 durchlaufen können.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, kombiniert mit einer selbstfahrenden Schlagbohrmaschine zum Niederbringen von Bohrungen kann das Niederbringen von Teilbohrungen in mildem Gestein leicht ausgeführt werden. Die Niederbringung von Bohrungen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs ist besonders unter beengten Verhältnissen wirksam, z. B. beim Abbau von geringmächtigen Flözen nutzbarer Mineralien, oder in Gruben, wo in einigen Fällen der Einsatz von robusten Vibrationsrammhämmern, die mit dem eine schwere, große Masse und große Ausmaße aufweisenden Bohrwerkzeug ausgerüstet sind, nicht möglich ist

Die Ausführung des Bohrwerkzeugs 4 mit Kanälen 12, deren Einlauföffnungen der Sohle des niederzubringenden Bohrlochs zugewandt sind, beschleunigt das Entleeren des Hohlraums 8 von Teilchen des Bohrkleins infolge Verminderungen auf dem Weg von der Kammer 8 in die Kanäle 12.

In Fig.4 ist eine Abwandlung der Ausführung des Bohrwerkzeugs 4 von F i g. 1 dargestellt. Diese Abwandlung unterscheidet sich von dem in F i g. 2 und F i g. 3 gezeigtem Bohrwerkzeug dadurch, daß im Hohlraum 15 des Gehäuses 16 eine Bohrspitze 17 axial angeordnet ist.

Die Bohrspitze 17 kann in bezug auf die Stirnseite des Gehäuses 16, die der Bohrlochsohle zugewandt ist, sowohl vorstehend als auch zurückspringend angeordnet werden. Der Betrieb eines solchen Bohrwerkzeugs unterscheidet sich von demjenigen des in Fig.2 und F i g. 3 dargestellten Werkzeuges dadurch, daß die Bohrspitze 17 bei zurückspringender Anordnung die Großteilchen von Einschlüssen zerkleinert, deren Festigkeit größer ist in bezug auf das zu zerstörende Hauptgestein. Bei Anordnung der Bohrspitze 17 in vorstehender Stellung wird ein Bruch des Bohrwerkzeugs 4 beim Stoß auf Einschlüsse hoher Festigkeit und großer Ausmaße, die den Durchmesser des Bohrwerkzeugs 4 übertreffen, verhindert.
In F i g. 5 ist eine andere abgewandelte Ausführung

■5» des Bohrwerkzeugs 4 dargestellt, das sich von dem in F i g. 2 gezeigten dadurch unterscheidet, daß die Außenfläche 18 der ringförmigen Schneidkante und die Außenfläche 20 des an die Kante anschließenden Teils 21 des Gehäuses 22 zylinderförmig ausgeführt sind. Eine solche Ausführung des Bohrwerkzeugs schützt das letztere gegen die Selbstverkeilung im Bohrloch während des Herausziehens der Maschine mit dem Werkzeug aus diesem Bohrloch. Außerdem werden bei dieser Ausführung des Bohrwerkzeugs Verschleißfestigkeit und Beständigkeit des Arbeitsdurchmessers der ringförmigen Schneidkante erhöht.

Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug kann auch noch in anderer Art ausgeführt werden. In F i g. 6 ist ein Bohrwerkzeug 4 dargestellt, das sich dadurch von den oben beschriebenen unterscheidet, daß außerhalb des Gehäuses 22, hinter der Auslauföffnung 23 der Kanäle 24 zum Entfernen des Bohrkleins aus dem Hohlraum 25, ein vorzugsweise kegelförmiger Zahnkranz 26 ausge-

führt ist. Der Betrieb eines solchen Werkzeuges ist in der Hauptsache ähnlich dem Betrieb der oben beschriebenen Ausführungen. Eine Besonderheit beim Betrieb des mit einem Zahnkranz ausgestattetem Werkzeug besteht darin, daß beim Auslauf von Großteilchen des Bohrkleins aus den Kanälen 24 diese Teilchen in einen ringförmigen Keil gelangen, der durch die Bohrlochwand und den kegelförmigen Zahnkranz gebildet wird, und bis zur erforderlichen Größe sekundär zerkleinert werden. Die Anwendung eines solchen Bohrwerkzeugs zur Niederbringung von Bohrungen, kombiniert mit einer selbstfahrenden Schlagbohrmaschine, ermöglicht es, eine störende Schrämkleinbildung im Ringraum zwischen dem Maschinenge-

hause und der Bohrlochwand zu verhindern und somit das Festsetzen der Maschine im Bohrloch zu vermeiden. Bei allen Ausführungen des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs 4 ist es zweckmäßig, im Körper seines Gehäuses einen zentralen Kanal 27 und Kanäle 28 (Fig.6) zur Zuführung von Preßluft oder Luft-Wassergemisch in den Bohrlochsohlen-Bereich auszuführen, um die Bohrlochsohle höchst wirksam durchzublasen und vom Bohrklein zu reinigen. Es ist zweckmäßig, die Kanäle 28 zum Durchblasen der Bohrlochsohle zwischen den Kanälen 24, die zum Entfernen des Bohrkleins von der Bohrlochsohle bestimmt sind, anzuordnen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bohrwerkzeug, insbesondere für selbstfahrende Schlagbohrmaschinen zum Niederbringen von Bohrlöchern, das ein Gehäuse mit einem stirnseitig offenen Hohlraum enthält, wobei das Gehäuse stirnseitig als ringförmige Schneidkante mit kegelförmiger Innenfläche ausgebildet ist und in der Gehäusewand öffnungen vorgesehen sind, durch die das Bohrklein aus dem Hohlraum in das das Gehäuse umgebende Bohrloch abtransportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum kegelförmig ausgebildet und mit der Grundfläche des Kegels der Stirnseite des Bohrwerkzeugs zugewandt ist und die öffnungen zum Abtransport des BohrkSeins aus dem Hohlraum (8, J5, 25) des Gehäuses als von innen nach außen geführte, nach rückwärts hin verlaufende Kanäle (12, 24) ausgebildet sind.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Hohlraums (15) axial eine Bohrspitze (17) angeordnet ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (22) die Oberflächen (18, 20) der ringförmigen Schneidkante (19) und des an diese Kante anschließenden Teils (21) des Gehäuses (22) zylinderförmig ausgebildet sind.

4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (22) hinter dem Austritt (23) der Abfuhrkanäle (24) ein Zahnkranz (26) angeordnet ist.

5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (22) zusätzliche Kanäle (27, 28) zur Zuführung von Bohrspülung in den Hohlraum (15; 25) vorgesehen sind.