DE3020284C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wendelbohrer für Bohrarbeiten in festem Gestein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen bekannten Bohrer (DE-GM 79 28 413) ist die der Drehrichtung des Bohrers gegenüberliegende Seiten­ kante der Längsnut vertikal angeordnet, so daß nicht der Abtransport des Bohrmehls gefördert wird, wodurch der Wirkungsgrad des Bohrers verschlechtert wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wendelbohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die für die Drehung des Bohrers er­ forderliche Energie und damit der Energieverbrauch des Bohrers vermindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Verwendung eines Bohrers mit einem Kreuzschneidkopf, der mit den in erwähnter Weise angeordneten Längsrillen versehen ist, verbessert das Entfernen des Bohrmehls da­ durch, daß das Bohrmehl auf dem kürzesten Weg von der Abbruchstelle zur Wendelnut geleitet wird. Dadurch läßt sich die Bohrgeschwindigkeit erhöhen und wird ein Ver­ stopfen des ringförmigen Zwischenraums zwischen der Bohr­ lochwandung und dem Schneidkopf durch das Bohrmehl verhin­ dert. Außerdem hat der Kreuzschneidkopf die für das Bohren günstigsten Keilwinkel, wodurch die Vibration verringert wird, da gleiche Keilwinkel der Schneiden des Kreuzschneid­ kopfes eine gleichmäßige Verteilung der Belastung des Bohrers beim Schlag gewährleisten.

Bei einem Wendelbohrer mit zwei Wendelnuten ist es zweck­ mäßig, daß zwei diametral einander gegenüberliegende Längsrillen gleiche Steigungswinkel und benachbarte Längs­ rillen verschiedene Steigungswinkel haben.

Bei einem Wendelbohrer mit einer Wendelnut haben zweck­ mäßigerweise alle vier Längsrillen verschiedene Steigungs­ winkel.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen eines Wendelbohrers entsprechend der Erfindung und der Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

Fig. 1 eine axonometrische Darstellung eines Wendel­ bohrers entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 den Schneidkopf des in Fig. 1 abgebildeten Wendelbohrers in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 und 4 die Vorder- bzw. Rückansicht des Schneid­ kopfes eines Wendelbohrers mit vier Längsril­ len, die in eine Wendelnut des Bohrerkörpers münden;

Fig. 5 eine Ausführungsvariante eines Wendelbohrers mit Längsrillen, die eine Erweiterung aufwei­ sen, die an die Stirnfläche des Schneidkopfes an der vorderen bzw. hinteren Schneidfläche je­ der Bewehrungsplatte angrenzt.

Der Wendelbohrer (Fig. 1) besteht aus einem sechskantigen oder runden Bohrerschaft 1 zum Einspannen im Bohrerhalter (in der Figur ist der Bohrerhalter des Bohrhammers nicht abgebildet) und einem Bohrerkörper 2, der zwei Wendelnuten 3 und 3′ zum Entfer­ nen des Bohrmehls vom Kopf des Bohrers hat. Er besitzt ferner einen Kreuzschneidkopf 4 mit Bewehrungsplatten 5, die gewöhnlich aus einem Hartmetall her­ gestellt werden und vordere und hintere Schneidflächen 6 bzw. 7 haben. Die Schneidflächen 6 und 7 haben einen Keilwinkel von 90° bis 120° in Abhängigkeit von der Härte des Gesteins. In dem Körper des Kreuzschneidkopfes 4 befinden sich vier Längs­ rillen 8, 8 a, 8 b und 8 c. Diese Rillen liegen paarweise dia­ metral einander gegenüber, d. h. die Rillen 8 und 8 b liegen diametral einander gegenüber und die Rillen 8 a und 8 c eben­ falls. Dabei sind die benachbarten Rillen 8 und 8 a mit der einen Wendelnut 3 verbunden, während die benachbarten Rillen 8 b und 8 c mit der anderen Wendelnut 3′ verbunden sind. Die nebeneinander liegenden Rillen sind also jeweils mit der gleichnamigen, d. h. derselben, Wendelnut verbunden. Wie in Fig. 1 abgebildet, haben alle vier Längsrillen einen größeren Stei­ gungswinkel als der Steigungswinkel der Wendelnut des Bohrer­ körpers; jedoch ist jener kleiner als 90°. Unter dem Stei­ gungswinkel der Rille wird der Winkel zwischen der Achse der Rille und der Projektion dieser Achse auf eine zur Längsachse des Bohrers senkrechte Ebene verstanden. Aus der Praxis ist be­ kannt, daß der Steigungswinkel der Wendelnut im Bereich zwischen 17 und 60° liegt in Abhängigkeit vom Durchmesser des Schneid­ kopfes, der Härte des Gesteins, der Drehgeschwindigkeit des Bohrers und einer Reihe anderer Faktoren.

Der Wendelbohrer funktioniert folgendermaßen.

Beim Schlag des Schlagkolbens auf den Schaft 1 wird die Schlag­ energie auf den Kreuzschneidkopf 4 übertragen. Dabei dringt der Schneidkopf in das Gestein in eine Tiefe von 0,3 · 10^-2 bis 1 · 10^-2 cm ein. Bei den folgenden Schlägen und Drehungen des Bohrers kommt es zum Zerbrökeln und Zerspalten des Gesteins so­ wohl mit den vorderen Flächen 6 als auch mit den hinteren Flä­ chen 7 der Schneiden.

Infolge der hin- und hergehenden Bewegung und der Drehbewegung des Bohrers wandern die Teilchen des zetrümmerten Gesteins durch alle vier Längsrillen 8, 8 a, 8 b und 8 c, deren Lage oben aus­ führlich beschrieben worden ist. Da der Steigungswinkel der Längsrillen größer als der Steigungswinkel der Wendelnut ist, werden die Teilchen von der Abbaustelle auf kürzestem Weg und bei höchster Durchlaßkapazität der Längsrillen abgefördert.

Im gegebenen Fall kann der Kreuzschneidkopf als eine Einheit von Keilen betrachtet werden, die nach dem Schema eines doppel­ seitigen Brechens des Gesteins relativ zu den Schneidkanten der Keile wirken.

Das beim Brechen anfallende Bohrmehl, d. h. die Teilchen des zertrümmerten Gesteins, werden in den ringförmigen Zwischen­ raum zwischen der Bohrlochwandung und dem rotierenden Kreuz­ schneidkopf gedrängt.

Zwei Paar diametral einander gegenüberliegender Rillen 8, 8 a, 8 b und 8 c ermöglichen ein Entfernen des Bohrmehls am gesamten Umfang der Abbaustelle und eine gleichmäßige Verteilung der Teilchenströme im ringförmigen Zwischenraum.

Die Anwendung eines Kreuzschneidkopfes mit Schneiden, deren Keilwinkel in den Grenzen von 90° bis 120° liegen, verringert eine Schiefstellung des Bohrerkörpers im Bohrloch, verbessert die Zentrierung des Schneidkopfes an der Bohrstelle, verringert infolgedessen die Vibration des Bohrers und verhindert prak­ tisch dessen Festklemmen, besonders beim Bohren von Gesteinen mit ungleichmäßiger Härte.

Fig. 2 zeigt den Schneidkopf des in Fig. 1 abgebildeten Wendel­ bohrers in vergrößertem Maßstab. Der Unterschied besteht darin, daß jede der zwei diametral einander gegenüberliegenden Längs­ rillen, die mit der zugehörigen Wendelnut verbunden sind, glei­ che Steigungswinkel haben, während die nebeneinander liegenden Längsrillen verschiedene Steigungswinkel haben. Aus Fig. 2 folgt, daß die Rillen 8 und 8 b und die Rillen 8 a und 8 c jeweils gleiche Neigungswinkel und die benachbarten Rillen 8 und 8 a bzw. die Rillen 8 b und 8 c verschiedene Neigungswinkel haben. In die­ sem Fall hat jedes Längsrillenpaar 8, 8 a und 8 b, 8 c einen eige­ nen Ausgang in die ihm zugeordnete Wendelnut des Bohrerkörpers. Eine derartige Anordnung der Längsrillen ermöglicht nicht nur eine Erhöhung deren Durchlaßkapazität, sondern auch eine Ver­ besserung der fertigungsgerechten Gestaltung bei Verwendung hochproduktiver Ausrüstung für das Schneiden der Wendelnuten des Bohrerkörpers.

In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Variante eines Wendelboh­ rers münden alle vier Längsrillen (8, 8 a, 8 b und 8 c) in eine eingängige Wendelnut 3. Wie aus den Zeichnungen (Fig. 3-4) ersichtlich, sind alle Neigungswinkel α, β, γ und R verschie­ den, wobei α < β < γ < R gilt. Bei einer derartigen Ausführung der Längsrillen vergrößert sich ihre Durchlaßkapazität und ver­ bessert sich die fertigungsgerechte Gestaltung.

Fig. 5 zeigt die Variante eines Wendelbohrers, in der die Längs­ rillen 8 eine Erweiterung 10 seitens der Schneidflächen 6 und 7 aufweisen, die an die Stirnfläche des Schneidkopfs an der vorde­ ren bzw. hinteren Schneidfläche angrenzt. Eine derartige Aus­ führung der Längsrillen schafft günstige Bedingungen für die Ableitung des Bohrmehls von der Bohrstelle beim Bohren von weichem und mittelfestem Gestein (z. B. von Betongüte B 15).

Ein nach der vorliegenden Erfindung angefertigter Wendelbohrer gewährleistet u. a. eine hohe Bohrgeschwindigkeit, eine ver­ minderte Vibration, eine gute fertigungsgerechte Gestaltung der Längsrillen bei der Serienproduktion der Wendelbohrer so­ wohl bei Verwendung einer eingängigen als auch einer zweigängi­ gen Wendelnut für das Entfernen des Bohrmehls, günstige Be­ dingungen für das Verdrängen des Bohrmehls in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Bohrlochwandung und der Oberfläche des Schneidkopfs für die Ableitung des Bohrmehls beim Bohren von Gestein mittlerer Härte.

Claims (3)

1. Wendelbohrer für Bohrarbeiten in festem Gestein, bestehend aus einem Bohrerschaft (1), einem Bohrerkörper (2) mit wenigstens einer Wendelnut (3) zum Entfernen des beim Bohren entstehenden Bohrmehls, einem Kreuzschneid­ kopf (4), der zusammen mit dem Bohrerkörper (2) aus einem Stück gefertigt und mit Bewehrungsplatten (5) mit in Dreh­ richtung angeordneten vorderen und hinteren Schneidkanten (6, 7) ausgerüstet ist und Längsrillen (8, 8 a, 8 b, 8 c) am Körper des Schneidkopfes (4) zum Entfernen des Bohrmehls hat, die mit der Wendelnut (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Kreuzschneidkopf (4) ange­ ordneten, mit der Wendelnut (3) des Bohrerkörpers (2) in Verbindung stehenden Längsrillen (8, 8 a, 8 b 8 c) einen Steigungswinkel aufweisen, der größer als der Steigungs­ winkel der Wendelnut (3), jedoch kleiner als 90° ist.

2. Wendelbohrer nach Anspruch 1 mit einem Bohrerkörper (2) mit zwei Wendelnuten (3, 3′) zum Entfernen des Bohr­ mehls und mit diametral gegenüberliegenden Längsrillen (8, 8 a, 8 b, 8 c), dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils diametral gegenüberliegenden Längsrillen (8 und 8 b, 8 a und 8 c), die mit der Wendelnut (3, 3′) des Bohrerkörpers (2) verbunden sind, einen gleichen Steigungswinkel aufweisen, wobei die benachbarten Längsrillen (8 und 8 b, 8 a und 8 c) einen unterschiedlichen Steigungswinkel aufweisen.

3. Wendelbohrer nach Anspruch 1, der einen Bohrerkörper (2) mit einer Wendelnut (3) zum Entfernen des beim Bohren entstehenden Bohrmehls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier mit der Wendelnut (3) des Bohrerkörpers (2) in Verbindung stehenden Längsrillen (8, 8 a, 8 b, 8 c) ver­ schiedene Steigungswinkel haben.