DE3519592C2 - Drehschlagbohrkrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschlagbohrkrone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die üblichen Drehschlagbohrkronen haben eine ebene, ballige oder am umlaufenden Rand abgeschrägte Stirn­ fläche, an der Hartmetallstifte angeordnet sind. Beim Drehen auf der Bohrlochsohle reibt losgebohrtes Bohrgut zwischen den vorstehenden Hartmetallstiften an der Stirnfläche. Auf der Bohrlochsohle bildet sich eine Ansammlung von Bohrgut, das an der Stirnfläche einen Abrieb verursacht. Die Stirnfläche wird insbesondere im Mittelbereich um die Hartmetallstifte herum abgetragen und ausgehöhlt, so daß die Hartmetallstifte ausbrechen können. Ein weiterer Nachteil der Bohrgutansammlung besteht darin, daß die Hartmetallstifte im Bohrgut rühren und auf dieses schlagen und nicht an die Bohrlochsohle herankommen können. Dadurch wird der Bohrvortrieb erheblich behindert und die Bohrleistung verschlechtert.

Es ist bekannt, an der Stirnfläche des Kopfstückes radiale Nuten anzubringen, in die geschlossene Spülkanäle einmünden. Das den Spülkanälen durch das Innere des Schaftes zugeführte Spülmedium ist bestrebt, auf dem kürzesten Weg abzuströmen. Es fließt unter Mitnahme von Bohrgut durch die Nut hindurch, um durch eine seitliche Ausnehmung der Bohrkrone abzuströmen. Dabei wird Bohrgut nur aus dem Bereich der Nut abgespült, während die übrigen Bereiche der Stirnfläche weiterhin auf Bohrgut rühren und schlagen.

Bekannt ist ferner eine Schlagbohrkrone (DE-PS 26 33 779), bei der die Hartmetallstifte von sich zum freien Ende hin verjüngenden stumpfartigen Vorsprüngen umgeben sind. Zwischen den Vorsprüngen bilden sich Durchlässe zum Abspülen des Bohrgutes nach außen aus. Diese Schlagbohrkrone ist aber aufwendig in der Herstel­ lung.

Eine Drehschlagbohrkrone, von der der Oberbegriff dem Patentanspruchs 1 ausgeht, ist bekannt aus DE-OS 20 07 520. Diese Drehschlagbohrkrone weist an ihrer Stirnseite einen äußeren ringförmigen Teil auf, der eine Vertiefung umgibt. In die Vertiefung münden Spülkanäle ein. Damit das Spülmittel aus der Vertiefung abströmen kann, sind in dem ringförmigen Teil der Stirnwand bogenförmige Abflußnuten vorgesehen, die sich bis zum äußeren Rand der Bohrkrone erstrecken. Die Abflußnuten dienen dem Entfernen von Spülmittel und Bohrgut aus der Vertiefung der Bohrkrone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreh­ schlagbohrkrone der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das vor der Stirnfläche liegende Bohrgut zwangs­ weise nach außen abgeführt wird, um Bohrgutansammlungen zu vermeiden und einen hohen Bohrvortrieb zu ermöglichen und die auf einfache Weisen herstellbar ist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Schlagbohrkrone haben die Nuten an der Stirnfläche einen annähernd spiralförmigen Verlauf. Beim Drehen der Bohrkrone sammeln die Nuten das Bohrgut auf und dieses Bohrgut wird von den inneren Nutflanken, die es bei der Drehung vor sich herschie­ ben, nach außen gedrückt. Das Kopfstück enthält gewis­ sermaßen eine Schnecke, die das Bohrgut erfaßt und aus dem Mittelbereich der Stirnfläche nach außen abdrängt. Hierzu wird die Drehung des Kopfstücks ausgenutzt. Die Nuten, von denen vorzugsweise mindestens drei vorgese­ hen sind, erfassen bei der Drehung der Bohrkrone nahezu die gesamte Fläche der Bohrlochsohle, mit Ausnahme eines kleinen Bereichs im Zentrum. Durch die Drehung der Bohrkrone und den Verlauf der inneren Nutflanken wird das Bohrgut nach außen abgedrängt, um von den Rückspülkanälen erfaßt und abgespült zu werden. Dadurch wird erreicht, daß das Bohrgut stets kurze Zeit nach dem Ablösen von der Bohrlochsohle zwangsweise mecha­ nisch nach außen abgedrängt wird, und es wird die Ent­ stehung von Bohrgutansammlungen, die nicht oder nur schlecht abgeführt werden können, vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Schlagbohrkrone wird der Abrieb des Materials der Stirnfläche vermindert, so daß die Bohr­ krone eine längere Lebensdauer hat. Gleichzeitig wird der Bohrvortrieb gefördert, da die vorstehenden Hartme­ tallstifte unmittelbar gegen die Bohrlochsohle drücken können. Auch das Abbrechen der Hartmetallstifte wird verhindert. Der Abstand der inneren Nutflanken von der Mittelachse verringert sich in Richtung der Drehung der Bohrkrone stetig. Dadurch wird das Bohrgut entlang der inneren Nutflanken nach außen betrieben. Die Anzahl der Nuten sollte möglichst groß gewählt werden, damit die­ selbe Stelle der Bohrlochsohle schon jeweils nach einer relativ geringen Winkeldrehung der Bohrkrone von einer neuen Nut bestrichen wird. Die Anzahl der Nuten beträgt vorzugsweise vier.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vergrößert sich der Querschnitt der Nuten mit zunehmen­ dem Abstand der Nut-Mittellinie von der Mittelachse des Kopfstückes. Die Nuten sind dadurch im Stande, weiter außen an der Stirnfläche mehr Bohrgut aufzunehmen als innen. Dies entspricht der von innen nach außen zuneh­ mend ansteigenden Bohrgutmenge, die von den Nuten abge­ fördert wird.

Die erfindungsgemäße Drehschlagbohrkrone kann sowohl für Bohrvorrichtungen mit Tieflochhammer als auch für solche Bohrvorrichtungen eingesetzt werden, bei denen der Spülkanal geschlossen bis zur Bohrlochsohle führt und an der Stirnfläche der Bohrkrone austritt. In jedem Fall sollte der Verlauf der Nuten so gewählt werden, daß mindestens zwei einander um 180° gegenüberliegenden Nuten bis nahe an die Mittelachse der Bohrkrone heran­ reichen. Zwischen den inneren Enden dieser Nuten sollte sich ein Hartmetallelement befinden, das beim Schlagen gegen die Bohrlochsohle Bohrgut in Richtung der Nuten abdrängt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Stirnfläche einer Schlag­ bohrkrone,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schlagbohrkrone nach Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 3 eine Stirnansicht einer weiteren Schlagdreh­ bohrkrone zur Verwendung bei einem Tieflochhammer und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Drehschlagbohrkrone nach Fig. 3, teilweise geschnitten.

Die Bohrkrone der Fig. 1 und 2 weist einen Schaft 10 auf, der an dem Ende einer hohlen Bohrstange befestigt werden kann. Dem Schaft 10 ist das verdickte Kopfstück 11 einstückig angeformt. Dieses Kopfstück 11 weist an der dem Schaft 10 abgewandten Seite eine leicht ballige Stirnflache 12 auf, die die Arbeitsfläche bildet. In diese Stirnfläche 12 sind vier Nuten 13, 14 eingefräst. Jede dieser Nuten 13, 14 erstreckt sich von dem Rand der Stirnfläche 12 bogenförmig in den Mittelbereich dieser Stirnfläche hinein. Jede der Nuten 13, 14 hat einen etwa spiralförmigen Verlauf, wobei das innere Ende gegenüber dem äußeren Ende in Richtung der durch den Pfeil 15 bezeichneten Drehung der Bohrkrone vorver­ lagert ist. Die inneren Nutflanken 13a, 14a, die - be­ zogen auf die Drehrichtung 15 - die nachlaufenden Nut­ flanken bilden, sind länger als die äußeren Nutflanken 13b, 14b. Die Radien dieser inneren Nutflanken 14a, 14b verkleinern sich in Umfangsrichtung stetig, so daß die­ se Nutflanken Abweisflächen bilden, die das in den Nu­ ten 13, 14 aufgenommene Bohrgut bei der Drehung der Bohrkrone nach außen drängen.

Die beiden einander um 180° gegenüberliegenden Nuten 13 sind Spülnuten. An ihrem inneren Ende befindet sich jeweils ein Spülloch 16, an dem Spülmedium (z. B. Luft), das durch einen koaxial durch den Schaft 10 ver­ laufenden Spülkanal 17 zugeführt wird, austritt. Die Spüllöcher 16 sind näher an der Drehachse der Bohrkrone angeordnet als die inneren Enden der Nuten 14.

Das Kopfstück 11 weist in seiner Umfangsfläche längs­ laufende Ausnehmungen auf, die Spülkanäle 17, 18 bil­ den. Die Spülkanäle 17 schließen sich an die äußeren Enden der Nuten 13 an und die Spülkanäle 18 an die äu­ ßeren Enden der Nuten 14. Bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel dienen sämtliche Spülkanäle 17, 18 dem Rückspülen des Spülmediums zusammen mit dem Bohrgut. Die Spülrichtungen sind in Fig. 1 mit den umkreisten Punkten und Kreuzen bezeichnet, wobei ein umkreister Punkt die Spülrichtung aus der Zeichnungsebene heraus und ein umkreistes Kreuz die Spülrichtung in die Zeich­ nungsebene hinein bedeutet.

Die Stirnfläche 12 ist außerhalb des Bereichs der Nuten 13 und 14 mit stiftförmigen Hartmetallelementen 19 be­ stückt, deren Kuppen von der Stirnfläche in Richtung auf die Bohrlochsohle abstehen. Das mittlere Abteil­ element 19a befindet sich etwa in der Mitte zwischen den beiden Spüllochern 16, jedoch gegenüber der Mittel­ achse der Bohrkrone geringfügig versetzt, so daß dieses Hartmetallelement 19a eine Umlaufbewegung um die Mit­ telachse herum ausführt. Das vom Metallelement 19a los­ geschlagene Bohrgut wird nach außen gedrängt und beim Drehen der Bohrkrone von den Nuten 13 erfaßt. Die mit 19′ bezeichneten Hartmetallelemente sowie das Hartme­ tallelement 19a sind entlang einer S-förmigen Linie angeordnet, die zwischen den Nuten 13 und 14 hindurch­ geht.

Beim Bohren strömt das Spülmedium durch die Spüllöcher 16 zu. Der größte Teil des Spülmediums fließt durch die Nuten 13 unter Mitnahme des losen Bohrguts nach außen ab. Ein Teil des Spülmediums gelangt in die Nuten 14 und strömt in diesen nach außen ab. Die inneren Flanken 13a und 14a drücken infolge der Drehung der Bohrkrone das Bohrgut nach außen ab, so daß es leichter in die Spülkanäle 17 und 18 gelangt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 unterschei­ det sich von demjenigen der Fig. 1 und 2 nur durch die Art der Spülung. Die nachfolgende Beschreibung die­ ses Ausführungsbeispiels ist auf die Unterschiede ge­ genüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschränkt. Wäh­ rend bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Spülmedium durch den umfangsmäßig geschlossenen Spülkanal 17 zuge­ führt wird, dient die Bohrkrone nach Fig. 3 und 4 zum Einsatz in Verbindung mit einem Tieflochhammer. Der Kolben des Tieflochhammers schlägt auf das rückwärtige Ende des Schaftes 10, der drehfest und axial verschieb­ lich in dem Gehäuse des Tieflochhammers geführt ist. Dieses Gehäuse erstreckt sich bis kurz vor das Kopf­ stück 11. Die Abluft des Tieflochhammers strömt in axi­ aler Richtung aus dem Gehäuse aus. Die (nicht darge­ stellten) Ausströmöffnungen befinden sich über den seitlich offenen vertikalen Spülnuten 18, so daß das Spülmedium durch die Spülnuten 18 hindurch zur Bohr­ lochsohle strömt und dort in die Nuten 14 eindringt, um sich an der Bohrlochsohle zu verteilen. Spüllöcher 16 sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorhanden. Die bis in die Nähe der Mittelachse der Bohrkrone rei­ chenden bogenförmigen Nuten 13 führen bei Drehung der Bohrkrone Bohrgut nach außen ab, wo in den Spülkanälen 17 die Rückspülung erfolgt. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel dienen also die Spülkanäle 18 der Zufuhr von Spülmedium, während die Spülkanäle 17 Rückspülkanäle bilden.

Bei allen Ausführungsbeispielen vergrößert sich der Querschnitt der Nuten 13, 14 vom inneren zum äußeren Ende hin, so daß jede Nut im Stande ist, eine sich nach außen vergrößernde Bohrgutmenge nach außen abzuleiten.

Claims (11)

1. Drehschlagbohrkrone mit einem Schaft (10) und einem Kopfstück (11), dessen Stirnfläche (12) mit Hart­ metallelementen (19) bestückt ist, wobei in der Stirnfläche bogenförmig verlaufende Nuten (13, 14) vorgesehen sind und das Kopfstück (11) längs­ laufende, offene und/oder geschlossene Spülkanäle (17, 18) aufweist, die an der Stirnfläche (12) austreten, dadurch gekennzeichnet, daß die der Mittelachse zugewandten inneren Nut­ flanken (13a, 14a) der Nuten (13, 14) länger sind als die äußeren Nutflanken (13b, 14b) und gegenüber diesen in Drehrichtung nachlaufen.

2. Drehschlagbohrkrone nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand der inneren Nut­ flanken (13a, 14a) von der Mittelachse sich in Richtung der Drehung stetig verringert.

3. Drehschlagbohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Nuten (13, 14) sich mit zunehmendem Abstand der Nut-Mit­ tellinie von der Mittelachse des Kopfstückes (11) vergrößert.

4. Drehschlagbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden zweier entgegengesetzter Nuten einander um etwa 180° - bezogen auf die Mittelachse - gegenüber­ liegen.

5. Drehschlagbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallelemente (19′) neben den inneren Nut­ flanken (13a, 14a) zweier Nuten (13, 14) entlang einer S-förmigen Linie verlaufen.

6. Drehschlagbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (11) zum Zusammenwirken mit der Abström­ seite eines Tieflochhammers ausschließlich offene Spül­ kanäle (17, 18) aufweist, von denen jeder in das äußere Ende einer Nut (13, 14) mündet.

7. Drehschlagbohrkrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Zuspülkanälen (18) verbundenen Nuten (14) weniger nahe an die Mittelachse heranreichen als die mit den Rückspülkanälen (17) verbundenen übrigen Nuten (13).

8. Drehschlagbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (11) einen inneren Spülkanal (20) auf­ weist, der mit einem Spülloch (16) an dem inneren Ende mindestens einer Nut (13) aus der Stirnseite (12) aus­ tritt.

9. Drehschlagbohrkrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Nut (13) vorgesehen ist, die nicht mit dem Zuspülkanal (18) verbunden ist und deren äußeres Ende mit einem offenen Rückspülkanal (17) ver­ bunden ist.

10. Drehschlagbohrkrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rückspülkanal (17) verbundene Nut (13) nä­ her an die Mittelachse heranreicht als die mit dem Zu­ spülkanal (18) verbundene Nut (14).

11. Drehschlagbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse einer jeden Nut (13, 14) sich über einen Umfangswinkel des Kopfstückes (11) von mindestens 30° erstreckt.