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Hohlbohrkrone
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Die Erfindung betrifft eine Hohlbohrkrone zum Bohren von Gestein,
Mauerwerk oder dergleichen, bestehend aus einem Hohlschaft und aus einem daran mit
umfangsmäßigem Abstand voneinander befestigten, schleifend wirksamen Schneideinsätzen.
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Es sind zylinderrohrförmige, mit Diamantschneideinsätzen bestückte
Hohlbohrkronen bekannt, bei denen die Einsätze die Form länglicher Kreisbogenstücke
aufweisen. Die Krümmung dieser Einsätze ist derart, daß sowohl die innenliegende
als auch die außenliegende Seitenfläche jedes Einsatzes die gleiche Krümmung aufweist,
die wiederum dem Krümmungsradius des zylinderrohrförmigen Hohlschaftes entspricht.
Hieraus folgt, daß neben der eigentlichen Arbeitsfläche jedes Schneideinsatzes auch
die-beiden genannten Seitenflächen jedes Einsatzes beim Bohrbetrieb über ihre gesamte
Länge einer Reibung mit der betreffenden Gesteinsfläche im Bohrlochgrund unterliegen.
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Die Reibung an diesen Seitenflächen wird durch das anfallende Bohrmehl,
Bohrklein oder dergleichen erhöht, das sich aufgrund der geometrischen Abmessungen
der Einsätze in erhöhtem Maße um den Anfangsbereich der Einsätze herum staut, was
sich auf die Bohrleistung und die Standzeit der Hohlbohr-
krone
negativ auswirkt. Durch Absaugen des Bohrmehls mittels Saugluft können die Bohrleistung
und die Standzeit zwar in gewissem Ausmaß verbessert werden, doch hat sich herausgestellt,
daß die Wirksamkeit der Absaugung noch nicht zufriedenstellend ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung einer Hohlbohrkrone
der einleitend angeführten Art dahingehend, daß die Bohrleistung und die Standzeit
erhöht bzw. verlängert sind.
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Die Lösung der Aufgabe geht von der angegebenen Hohlbohrkrone aus
und kennzeichnet sich dadurch, daß jeder Schneideinsatz - betrachtet in Endansicht
auf das die Einsätze tragende Ende der Hohlbohrkrone - im Grundriß die Form eines
Tropfenprofils oder eines ähnlichen Umrißprofils aufweist und daß jeder solcher
Schneideinsatz in Bezug auf den Umfangsverlauf des Hohlschaftes derart angeordnet
ist, daß wenigstens seine radial außenliegende Seitenfläche zumindest in ihrem an
das nachlaufende Ende jedes Schneideinsatzes angrenzenden Umfangsabschnitt zum Umfang
des Hohlschaftes hin geneigt verläuft.
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Durch die erfindungsgemäße geometrische Gestaltung der schleifend
wirksamen Schneideinsätze werden überraschenderweise
eine höhere
Bohrleistung und eine längere Standzeit der Hohlbohrkrone erreicht. Dies wird darauf
zurückgeführt, daß zwischen den genannten Seitenflächen der Schneideinsätze und
den diesen Flächen beim Bohren gegenüberliegenden Gesteins flächen hinter den abtragenden
Arbeitsflächen der Einsätze genügend Freiräume gegeben sind, in die das Bohrmehl
oder dergleichen gelangen kann und hier keinem Druck ausgesetzt ist, der reibungsverstärkend
wirken könnte. Weiterhin kann sich an dem gerundet ausgebildeten vorlaufenden Ende
jedes Einsatzes keine wesentliche Anhäufung von Bohrmehl ausbilden, da die vorlaufenden
Enden eine Ableitung des Bohrmehls zu den genannten Seitenflächen der Einsätze begünstigen,
von wo es dann schnell in die vorgenannten Freiräume gelangt. Aus diesen Räumen
kann es dann wiederum schnell und gut abgesaugt werden. Eine weitere Verbesserung
der Abführung des Bohrmehls wird dadurch erreicht, daß das vorgeschlagene Grundrißprofil
jedes Schneideinsatzes in Abwandlung des Tropfenprofils nach Art eines Tragflügelprofils
ausgebildet ist, um dadurch besonders gute Strömungsverhältnisse um die Einsätze
herum zu schaffen, die eine weitere Verbesserung der Bohrmehlabführungsverhältnisse
schaffen. Dadurch wird insbesondere die Ableitung von Bohrmehl auf der außenliegenden
Seitenfläche jedes Schneideinsatzes verbessert, insbesondere wenn Absaugluft zur
Absaugung von Bohrmehl angewendet wird. Die Wirkung der herkömmlichen Absaugung
von Bohr-
mehl aus dem außenliegenden Bereich der Schneideinsätze
ist in der Regel am schwächsten und ist nun durch die verbesserten Strömungsverhältnisse
im nachlaufenden Bereich der Einsätze verbessert.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen teilweise
dargestellten Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine Endansicht
gemäß dem Pfeil A in Figur 1, Figur 3 einen einzelnen Schneideinsatz im Grundriß,
Figur 4 das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 im Betrieb und in vergrößertem Maßstab,
Figur 5 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel im Betrieb.
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Gemäß Figur 1 besteht die dargestellte Hohlbohrkrone aus einem üblichen,
zylinderrohrförmigen Hohlschaft 1 und aus mehreren, an dessen Schneidende in bekannter
Weise durch Hartlötung befestigten, voneinander umfangsmäßig beabstandeten Schneideinsätzen
2. Die Schneideinsätze sind von der bekannten, schleifend wirksamen Bauart, d.h.
in einer Trägermasse sind die abtragenden und vorstehenden Schneidpartikel, z.B.
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Diamantsplitter, enthalten. Das andere Ende des Schaftes 1,
das
in einer Werkzeugaufnahme oder dergleichen gehalten wird, ist herkömmlicher Konstruktion,
so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt.
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Die Grundrißform jedes Schneideinsatzes 2 weist die Form eines Tropfenprofils
oder eines ähnlichen Profiles auf. Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen ein Tragflügelprofil,
während in Figur 5 ein Tropfenprofil dargestellt ist. Es können jedoch auch solche
Profile gewählt werden, die diesen genannten Profilen ähnlich sind oder mit ihnen
vergleichbar erscheinen.
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Das in Figur 3 etwas vergrößert gezeichnete Grundrißprofil des Schneideinsatzes
2 hat ein vorlaufendes'dickes Ende 3 mit einer Breite B von etwa 4 mm und ein nachlaufendes,
wesentlich dünneres Ende 4 mit einer Breite von etwa 2 mm.
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Die bogenförmige Länge L beträgt etwa 20 mm. Aus den Figuren 2 und
4 ist ersichtlich, daß die Einsätze 2 zu beiden Seiten des Hohlschaftes 1 überstehen,
und zwar vorzugsweise je etwa 1 mm.
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Die beiden Enden 3 und 4 jedes Schneideinsatzes sind durch bogenförmige
Seitenflächen 5 und 6 miteinander verbunden, wobei die innenliegende Seitenfläche
konkav und die außenliegende Seitenfläche 6 konvex ausgebildet ist. Während im gezeigten
Fall die Krümmung der konkaven Fläche 5 etwa der
Innenwandkrümmung
des Hohlschaftes 1 angepaßt ist, ist die Krümmung der konvexen Fläche 6 stärker
als die Außenwandkrümmung des Hohlschaftes. Es sind jedoch auch andere kontinuierliche
Krümmungen gleicher Krümmungsrichtung möglich, die sicherstellen, daß die Anfangsbreite
B im weiteren Dickenverlauf jedes Schneideinsatzes 2 verkleinert ist.
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Bei der alternativen Grundrißform des Schneideinsatzes 2 nach Figur
5 sind die Seitenflächen 5 und 6 im wesentlichen eben ausgebildet, so daß im wesentlichen
das genannte Tropfenprofil gegeben ist. Dieses kann auch so modifiziert sein, daß
die äußere Seitenfläche 6 etwa gemäß dem Beispiel nach Figur 3 gekrümmt ist, während
die innenliegende Seitenfläche 5 eben ist. In weiterer Modifizierung können beide
Seitenflächen 5, 6 auch gegensinnig verkrümmt verlaufen, d.h. die innenliegende
Seitenfläche 5 ist nicht so gekrümmt wie im Beispiel nach Figur 3, sondern konvex,
während die außenliegende Seitenfläche 6 entsprechend der Krümmung in Figur 3 verläuft.
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Eine noch weitere alternative Grundrißform jedes Schneideinsatzes
2 besteht darin, daß die Seitenflächen 5 und 6, beginnend vom vorlaufenden Ende
3 jedes Einsatzes, zunächst über eine gewisse Strecke parallel zueinander verlaufen
und erst dann auf das in der Breite kleinere nachlaufende Ende
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zustreben, was durch einen geraden oder auch gekrümmten Restverlauf der Seitenflächen
5 und 6 erreicht werden kann.
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Die Anordnung jedes Schneideinsatzes 2 auf dem Rand des Hohlschaftes
1 ist derart, daß wenigstens der hintere Umfangsabschnitt zumindest der außenliegenden
Seitenfläche 6 jedes Einsatzes gegenüber einer gedachten Fläche 7 zurückspringt,
die durch den radial äußersten Punkt des Schneideinsatzes 2 bei Rotation des Hohlschaftes
1 um seine als Drehachse dienende Längsachse entsteht, wie aus Figur 2 ersichtlich
ist. Das hintere Ende der außenliegenden Seitenfläche 6 jedes Einsatzes 2 geht in
die Rundung des nachlaufenden Endes 4 des Einsatzes 2 über. Der Scheitel 4a dieser
Rundung kann mit dem Innenradius des Hohlschaftes 1 zusammenfallen, wie die Figuren
2 und 4 zeigen, aber auch etwas weiter radial nach außen verlegt sein, z.B. in die
Dickenmitte der Wandung des Hohlschaftes 1, wie Figur 5 zeigt.
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Da die gedachte Fläche 7 mit der beim Bohren entstehenden Bohrungswandung
8 (Figur 4) identisch ist, entsteht beim Bohren zwischen dem zurückspringenden Umfangsabschnitt
der äußeren Seitenfläche 6 und der Bohrungswandung 8 ein Zwischenraum 9, wie es
aus den Figuren 4 und 5 entnehmbar ist.
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Ein entsprechender Zwischenraum 10 kann gemäß den Figuren 4 und 5
auch zwischen der innenliegenden Seitenfläche 5 jedes
Schneideinsatzes
und der ihr gegenüberliegenden Wandfläche des sich beim Bohren bildenden Kernes
11 ergeben.
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Die Darstellungen beim Bohren nach den Figuren 4 und 5 sind aus einer
Richtung gesehen, die dem Pfeil A in Figur 1 entspricht. Derjenige Teil des beim
Bohren anfallenden, gepunktet dargestellten und vom vorangehenden Schneideinsatz
2 übrig gebliebenen Bohrmehls 12, der nicht durch den inneren Ringraum 13 hindurch
abgesaugt worden ist, sammelt sich an dem Ende 3 des nachfolgenden Schneideinsatzes
2a und wird zum Anfang der beiden Seitenflächen 5 und 6 dieses Einsatzes gedrängt,
was durch das gerundete Ende 3 des Einsatzes gefördert wird. Das Bohrmehl gelangt
dann aufgrund seiner Trägheit und der kleinen Spalte zwischen den Diamantpartikel
des Arbeitsbereiches des Einsatzes 2a und der Gesteinswandungen unter leichter Mengen
zunahme in die hinteren Zwischenräume 9 und 10, von wo es zusammen mit der von der
Hauptarbeitsfläche des Einsatzes angefallenen Bohrmehlmenge sofort abgesaugt werden
kann. Das in den Räumen 9 und 10 befindliche Bohrmehl befindet sich dort in lockerem
Zustand, und insbesondere das Bohrmehl aus dem äußeren Zwischenraum 9 kann leicht
abgesaugt werden, weil die aus dem inneren Ringraum 13 wirkende Saugkraft leicht
in den Zwischenraum 9 hineinwirken kann. Nur eine relativ kleine verbleibende, nicht
abgesaugte Bohrmehlmenge, entsprechend der Menge 12, sammelt
sich
dann wieder vor dem nächstfolgenden Schneideinsatz, wo sich die beschriebenen Vorgänge
wiederholen.
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Die somit sehr effektive Bohrmehlableitung aufgrund der verbesserten
Absaugung bewirkt eine höhere Bohrleistung und eine verlängerte Standzeit der beschriebenen
Hohlbohrkrone.
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Aber auch ohne Anwendung von Absaugluft werden bessere Werte bei Bohrleistung
und Standzeit erreicht, wenn die Hohlbohrkrone beim Bohren in herkömmlicher Weise
des öfteren gelupft wird.