DE3545758A1 - Bohrer zum aufbohren der abstichloecher von hochoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem Stück bestehenden Bohrer mit Schlagbohrwirkung zum Aufbohren der Abstichlöcher von Hochöfen, der aus einem Schaft mit kreisförmigem Querschnitt besteht, an dessen vorderem Ende ein Bohrkopf mit größerem Durchmesser ausgebildet ist und der einen durchgehenden zentralen Spülkanal für die Zufuhr von Spülluft enthält, wobei der Bohrkopf und die auf dessen Stirnfläche sitzenden Schneidflächen zum Zerkleinern des in dem Abstichloch befindlichen Stopfenmaterials durch Stauchen mit einer Waagerecht-Schmiedemaschine hergestellt wird, nachdem der Schmiederohling im Bereich der vorzunehmenden Verformung auf die Schmiedetemperatur erwärmt wurde.

Aus der DE-PS 28 24 958 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrstange mit einer einstückig angeschmiedeten Bohrstange mit sechs gleich großen Schneiden mit Hilfe einer Waagerecht-Schmiedemaschine bekannt. Die Herstellung erfolgt in der Weise, daß der Schaft des Schmiederohlings waagerecht zwischen den beiden Klemmbacken so eingespannt wird, daß eine bestimmte Länge des Rohlings über das Werkzeug hinausragt. Anschließend wird in Richtung der Längsachse des Rohlings mittels eines Stauchschlittens eine Stauchbacke gegen den eingespannten Rohling bewegt und dessen aus den Klemmbacken herausragender Abschnitt, der sich auf Schmiedetemperatur befindet, verformt, wobei der Rohling in die Negativform des anzuformenden Teiles der Bohrkrone gestaucht wird.

Bei den bekannten zum Aufbohren der Abstichlöcher von Hochöfen verwendeten Bohrern bestehen die auf der Stirnfläche des Bohrkopfes angeordneten Schneidflächen im allgemeinen aus radial verlaufenden Schneidkanten, die durch die Schnittstellen von gegeneinander abgewinkelten Planflächen gebildet werden. Beim Einsatz derartiger Bohrer wird mittels Druckluft, die über den zentralen Spülkanal zugeführt wird, das zerschlagene Stopfenmaterial oder Bohrmehl aus der Bohrung ausgeblasen. Um einen Verschluß des Spülkanals durch Abraum und ein mögliches Steckenbleiben oder Festgehen des Bohrers zu vermeiden, ist es aus der DE-OS 31 18 844 bekannt, in den Sohlen der zwischen den Schneidkanten durch die Planflächen festgelegten Vertiefungen Nuten vorzusehen, die vom Spülkanal radial nach außen verlaufen. Dabei kann es unter bestimmten Bedingungen vorkommen, daß die Ableitung des zerkleinerten Materials durch den seitlich austretenden Luftstrom gestört wird.

Die Bohrer erwärmen sich, insbesondere am Ende des Bohrvorganges auf eine sehr hohe Temperatur. Es hat sich daher in der Praxis als unzweckmäßig erwiesen, die Bohrer aus hochwertigen, teuren Werkstoffen herzustellen, zumal sie häufig nur für einen einmaligen Bohrvorgang benutzt werden können und dann verworfen werden müssen. Dies ist auch der Grund dafür, daß zum Stande der Technik gehörende Gesteinsbohrer mit einer Bohrkrone, deren Stirnfläche mit Hartmetalleinsätzen in Form von beispielsweise pyramidenartigen Erhebungen bestückt ist, zum Aufbohren der Abstichlöcher von Hochöfen nicht verwendet werden, abgesehen davon, daß die Einlagen aus Hartmetall, die in Bohrungen in der Bohrkrone eingesetzt und mit dieser fest verlötet wurden, sich leicht lockern, was zu erheblichen Störungen und in ungünstigen Fällen zu Zerstörungen der Bohrkrone führen kann. Ein Bohrer zum Bohren in beliebigen Erdformationen mit einer flachen Stirnfläche, gegenüber der eine große Anzahl kuppelförmiger Erhebungen vorsteht, ist aus der GB-PS 14 65 560 bekannt. Bei den Erhebungen handelt es sich um in die Stirnfläche eingelassene Einsätze.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer zum Aufbohren der Abstichlöcher von Hochöfen so auszubilden, daß er einerseits mit einfachen und üblichen Mitteln hergestellt werden kann und daß das zerschlagene Material und Bohrmehl bei gegenüber bekannten Bohrern erhöhter Drehzahl einwandfrei abgeführt werden.

Ausgehend von einem aus einem Stück bestehenden Bohrer der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die Schneidflächen aus warzenförmigen, halbkugelartigen Erhebungen bestehen, von denen ein Teil auf einem mittleren ebenen kreisförmigen Abschnitt der Stirnfläche angeordnet ist, während sich die außenliegenden Erhebungen auf Abschnitten der Stirnfläche befinden, die ausgehend von dem kreisförmigen Abschnitt zum äußeren Umfang in Richtung des hinteren Endes des Bohrkopfes geneigt verlaufen, daß der Spülkanal in eine vollständig innerhalb des kreisförmigen Abschnittes der Stirnfläche liegende Vertiefung übergeht, durch die der Spülkanal im Bereich der Stirnfläche rinnenartig erweitert wird und daß in die Schrägflächen mehrere Kerben eingearbeitet sind, die sich in Längsrichtung des Bohrers erstrecken und am äußeren Umfang des Schaftes auslaufen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bohrkopf im Querschnitt gesehen die Form eines Rechteckes hat, dessen Schmalseiten auf Abschnitten eines Kreisbogens liegen, dessen Mittelpunkt mit der mittleren Längsachse des Schaftes zusammenfällt, während die Längsseiten abgeflacht sind, wobei der Durchmesser des kreisförmigen Abschnittes der Stirnfläche annähernd dem Abstand der beiden abgeflachten Längskanten entspricht, daß der Bohrer mit zwei Reihen von je drei symmetrisch zueinander angeordneten Erhebungen versehen ist, von denen zwei auf dem kreisförmigen Abschnitt der Stirnfläche angeordnet sind, während je zwei Erhebungen im Bereich der beiden Schmalkanten auf den schräg verlaufenden Abschnitten der Stirnflächen angeordnet sind und daß die Längsrinne mittig parallel zu den beiden Reihen der Erhebungen im Bereich des ebenen Abschnittes der Stirnfläche verläuft. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Bohrkopf mit zwei V-förmigen Kerben zu versehen, die an den beiden Schmalseiten zwischen den beiden dort befindlichen Erhebungen im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte so eingearbeitet sind, daß sie den kreisförmigen Abschnitt der Stirnfläche nicht berühren.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Bohrkopf einen kreisförmigen Querschnitt hat und mit einer größeren Anzahl, z.B. mit 11 Erhebungen versehen ist, die verteilt auf der Stirnfläche angeordnet sind, wobei die mittleren, z.B. fünf Erhebungen auf einem kreisförmigen, ebenen konzentrischen Abschnitt der Stirnfläche angeordnet sind, während die restlichen, z.B. sechs Erhebungen gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang des Bohrkopfes verteilt auf dem Abschnitt der Stirnfläche sitzen, die ausgehend von der mittleren kreisförmigen Fläche zum Rand des Bohrkopfes geneigt verläuft. In diesem Fall werden die vorzugsweise V-förmig ausgebildeten Kerben zwischen jeweils zwei Erhebungen im Bereich des schräg verlaufenden Abschnittes der Stirnfläche in den Bohrkopf eingearbeitet.

Der Bohrer gemäß vorliegender Erfindung hat sich in der Praxis, wie Versuche ergeben haben, sehr gut bewährt. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß der Bohrer, verglichen mit gleichartigen Bohrern, mit einer größeren Drehgeschwindigkeit, d.h. einem geringeren Drehmoment arbeitet. Aus diesem Grunde besteht die Möglichkeit, den Schaft des erfindungsgemäßen Bohrers dünner auszubilden, wodurch abgesehen von der Materialeinsparung, das Gewicht des Bohrers um bis zu 1/3 des üblichen Gewichtes verringert werden kann. Dies stellt einen erheblichen Vorteil dar. Die besondere Anordnung der mittleren Erhebungen auf der mittleren Kreisfläche und der äußeren Erhebungen auf Schrägflächen führt dazu, daß die vorderen Enden der Erhebungen nicht in einer Ebene liegen, sondern auf einer kugelabschnittartigen Fläche. Dies führt zusammen mit der im mittleren Bereich des Bohrkopfes angeordneten rinnenartigen Erweiterung des Spülkanals und den gegebenenfalls vorgesehenen seitlichen Kerben zu einer einwandfreien Abführung des anfallenden Bohrmehls.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß der Linie C-C der Fig. 3 durch das vordere Ende einer Bohrstange, deren Bohrkopf mit sechs warzenförmigen Erhebungen versehen ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß der Linie B-B der Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnfläche des auf den Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrers und

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf einen Bohrer, dessen Bohrkopf mit 11 warzenförmigen Erhebungen versehen ist.

Der auf den Fig. 1 bis 3 dargestellte Bohrer besteht aus einer Bohrstange, an dessen im Querschnitt kreisförmigem Schaft (1) ein Bohrer (2) mit größerem Durchmesser durch Verformung in einer Waagerecht-Schmiedemaschine ausgebildet ist. Mit (3) ist eine durchgehende axiale Bohrung bezeichnet, die bis zur Stirnfläche (4) des Kopfes durchgeführt ist und den Spülkanal bildet. Der Kopf ist so geformt, daß zwei sich gegenüberliegende Seiten (5) auf zwei Abschnitten eines Kreisbogens liegen, dessen Mittelpunkt auf der mittleren Längsachse des Bohrers liegt, während die beiden anderen sich gegenüberliegenden Seiten (6) abgeflacht sind. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, hat der Bohrkopf im Querschnitt gesehen die Form eines Rechteckes mit abgerundeten Schmalseiten.

Ausgehend von einem kreisförmigen mittleren Abschnitt (7) der Stirnfläche, dessen Durchmesser annähernd dem Abstand der beiden abgeflachten Seitenkanten entspricht, verläuft die Stirnfläche in Richtung ihrer Umfangskante nach hinten, d.h. in Richtung des hinteren Endes der Bohrstange leicht geneigt. Die Neigung kann beispielsweise 20 bis 30° betragen. Auf diese Weise werden sichelartige geneigte Flächen gebildet, die in Fig. 3 mit (8) bezeichnet sind. Die gesamte Stirnfläche ist mit sechs warzenförmigen, halbkugelartigen Erhebungen versehen, wobei zwei Reihen von je drei Erhebungen symmetrisch längs der beiden Längskanten des Bohrkopfes sitzen. Die beiden mittleren Erhebungen (9 a) sind im Bereich des kreisförmigen vorderen Abschnittes (7) und die vier restlichen Erhebungen (9 b) auf den in Richtung der Seiten (5) schräg verlaufenden Abschnitten (8) angeordnet.

Die mittlere, den Durchflußkanal bildende Bohrung (3) mündet, wie sich aus der Zeichnung ergibt, in eine längliche Vertiefung (10), die sich zwischen den beiden Reihen der Erhebungen erstreckt und den Spülkanal im Bereich der Stirnfläche rinnenartig erweitert. Die längliche Vertiefung (10) liegt innerhalb des kreisförmigen Abschnittes (7) der Stirnfläche. Ferner sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Seitenflächen (5) in Längsrichtung des Bohrers verlaufende Kerben (11) eingearbeitet, die im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte (8) liegen und am hinteren Ende des Bohrkopfes an dem Schaft (1) auslaufen. Diese kerbenartigen Vertiefungen dienen ebenfalls zum Abführen des während des Bohrens anfallenden Bohrmehles.

Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf einen Bohrkopf gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der Bohrkopf (12) hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und ebenfalls einen größeren Durchmesser als der auf der Zeichnung nicht sichtbare Schaft. Der Kopf ist mit 11 warzenförmigen Erhebungen (13 a und 13 b) versehen, von denen sechs mit (13 b) bezeichnete in der Nähe des äußeren Umfangs ungleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die restlichen fünf Erhebungen (13 a) befinden sich ungleichmäßig verteilt innerhalb eines mittleren kreisformigen Abschnittes (14) der Stirnfläche, der dem Abschnitt (7) der ersten Ausführungsform der Erfindung entspricht. Ausgehend von diesem mittleren Kreisabschnitt verläuft die Stirnfläche zum äußeren Umfang des Bohrkopfes schräg nach hinten, so daß eine umlaufende ringförmige Schrägfläche (15) gebildet wird, auf der die Erhebungen (13 b) sitzen. Zwischen jeweils zwei Erhebungen (13 b) ist im Bereich der Schrägfläche jeweils eine in Längsrichtung verlaufende Kerbe (16) zum Abführen des Bohrmehles vorgesehen.

Claims (5)

1. Einstückiger Bohrer mit Schlagbohrwirkung zum Aufbohren der Abstichlöcher von Hochöfen, der aus einem Schaft mit kreisförmigem Querschnitt besteht, an dessen vorderem Ende ein Bohrkopf mit größerem Durchmesser ausgebildet ist und der einen durchgehenden zentralen Spülkanal für die Zufuhr von Spülluft enthält, wobei der Bohrkopf und die auf dessen Stirnfläche sitzenden Schneidflächen zum Zerkleinern des in dem Abstichsloch befindlichen Stopfenmaterials durch Stauchen mit einer Waagerecht-Schmiedemaschine hergestellt wird, nachdem der Schmiederohling im Bereich der vorzunehmenden Verformung auf die Schmiedetemperatur erwärmt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidflächen aus warzenförmigen, halbkugelartigen Erhebungen (9 a, 9 b, 13 a, 13 b) bestehen, von denen ein Teil (9 a, 13 a) auf einem mittleren ebenen kreisförmigen Abschnitt (7, 14) der Stirnfläche des Bohrkopfes (2, 12) angeordnet ist, während sich die außenliegenden Erhebungen (9 b, 13 b) auf Abschnitten (8, 15) der Stirnfläche befinden, die ausgehend von dem kreisförmigen Abschnitt zum äußeren Umfang in Richtung des hinteren Endes des Bohrkopfes geneigt verlaufen, daß der Spülkanal (3) in eine vollständig innerhalb des kreisförmigen Abschnittes der Stirnfläche liegende längliche Vertiefung (10, 17) übergeht, durch die der Spülkanal im Bereich der Stirnfläche rinnenartig erweitert wird und daß in die Schrägflächen (8, 15) mehrere Kerben (11, 16) eingearbeitet sind, die sich in Längsrichtung des Bohrers erstrecken und am äußeren Umfang des Schaftes (1) auslaufen.

2. Einstückiger Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (2) im Querschnitt gesehen die Form eines Rechteckes hat, dessen Schmalseiten (5) auf Abschnitte eines Kreisbogens liegen, dessen Mittelpunkt mit der mittleren Längsachse des Schaftes zusammenfällt, während die Längsseiten (6) abgeflacht sind, wobei der Durchmesser des kreisförmigen Abschnittes (7) der Stirnfläche annähernd dem Abstand der beiden abgeflachten Längskanten entspricht, daß der Bohrer mit zwei Reihen von je drei symmetrisch zueinander angeordneten Erhebungen (9 a, 9 b) versehen ist, von denen zwei auf dem kreisförmigen Abschnitt (7) der Stirnfläche angeordnet sind, während je zwei Erhebungen (9 b) im Bereich der beiden Schmalkanten auf den schräg verlaufenden Abschnitten (8) der Stirnflächen angeordnet sind und daß die Längsrinne (10) mittig parallel zu den beiden Reihen der Erhebungen im Bereich des ebenen Abschnittes (7) der Stirnfläche verläuft.

3. Einstückiger Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (2) mit zwei, vorzugsweise V-förmigen Kerben (11) versehen ist, die an den beiden Schmalseiten (5) zwischen den beiden dort befindlichen Erhebungen (9 b) im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte (8) so eingearbeitet sind, daß sie den kreisförmigen Abschnitt (7) der Stirnfläche nicht berühren.

4. Einstückiger Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (12) einen kreisförmigen Querschnitt hat und mit einer größeren Anzahl, z.B. mit 11 Erhebungen (13 a, 13 b) versehen ist, die verteilt auf der Stirnfläche angeordnet sind, wobei die mittleren, z. B. fünf Erhebungen (13 a) auf einem kreisförmigen, ebenen konzentrischen Abschnitt (14) der Stirnfläche angeordnet sind, während die restlichen, z.B. sechs Erhebungen (13 b) gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang des Bohrkopfes verteilt auf dem Abschnitt (15) der Stirnfläche sitzen, die ausgehend von der mittleren kreisförmigen Fläche (14) zum Rand des Bohrkopfes geneigt verläuft.

5. Einstückiger Bohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmig ausgebildeten Kerben (16) zwischen jeweils zwei Erhebungen (13 b) im Bereich des schräg verlaufenden Abschnittes (15) der Stirnfläche in den Bohrkopf eingearbeitet sind.