DE3927625A1 - Bohrkopf fuer meisseldirektantriebe - Google Patents

Bohrkopf fuer meisseldirektantriebe

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DE3927625A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf für Meißeldirektantriebe, der mit Diamantmeißeln bestückt ist.
In der Tiefbohrtechnik werden vor allem hydraulische Meißeldirekt­ antriebe zum Richtbohren eingesetzt.
Um gute Wirkungsgrade zu erzielen, müssen Meißeldirektantriebe mit Turbinen und eingängigen Moineau-Motoren hohe Drehzahlen aufweisen. Dem steht aber bei Rollenmeißeln und in geringerem Maß auch bei Diamant­ meißeln die Forderung nach niedrigeren Drehzahlen entgegen.
Hydrostatische Meißeldirektantriebe mit mehrgängigen Moineau-Motoren sind für Rollenmeißel geeignet. Diese Motoren haben aber bislang den Nachteil geringerer thermischer Belastbarkeit.
Mechanische Untersetzungsgetriebe sind vor allem wegen dem eng begrenz­ ten Einbauraum im Motorteil ungeeignet.
Die für Meißeldirektantriebe geeigneten Diamantmeißel haben im Gegen­ satz zu Rollenmeißeln den Nachteil, daß die Schnittgeschwindigkeit im inneren Bereich der Schneidfläche zu niedrig, im äußeren Bereich der Schneidfläche jedoch zu hoch ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bohrkopf für Meißeldirektantriebe der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, der den Wirkungsgrad von Antriebsmotor und Diamantmeißel und damit den Gesamtwirkungsgrad verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrkopf einen langsamer laufenden Diamantmeißel für den Außenbereich und einen schnell laufenden Diamantmeißel für den Innenbereich der Schneid­ fläche antreibt.
Für die Tiefbohrtechnik ergibt sich dadurch der Vorteil, Meißeldirekt­ antriebe auch für das Leistungsbohren vermehrt zu nutzen. Bei hydrau­ lischen Meißeldirektantrieben kommt die Verbesserung des Gesamtwirkungs­ grades vor allem der Meißelhydraulik zugute.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den Bohrkopf im Schnitt,
Fig. 2 Motorteil und Bohrkopf im Schnitt.
Fig. 1 zeigt den Bohrkopf 1. Er besteht aus dem äußeren als Hohlkörper ausgebildeten Diamantmeißel 2 und dem inneren in Kugelform ausgebildeten Diamantmeißel 3. Diamantmeißel 2 wird über die schräg nach außen geführte Welle 4, Ritzel 5 und Innenzahnrad 6 angetrieben. Das Innenzahnrad 6 ist direkt mit Diamantmeißel 2 verbunden. Ritzel 5 und Innenzahnrad 6 sind als Kegelräder ausgebildet. Diamantmeißel 3 wird über die zum Zentrum führenden Welle 7 angetrieben, die über das Kardangelenk 8 mit Welle 4 verbunden ist. Welle 4 und Welle 7 mit Diamantmeißel 3 sind im Schaft 9 gelagert. Diamantmeißel 2 und Innenzahnrad 6 sind mit Hohlspindel 10 auf Schaft 9 gelagert. Die Spülung 11 wird durch den Schaft 9 geführt und tritt durch die Düsen 12 im Diamantmeißel 2 aus. Drosselring 13 bewirkt, daß die Spülung 11 durch Düse 14 austritt und somit auf Diamant­ meißel 3 trifft. In gleicher Weise wirkt Drosselring 15, der gleich­ zeitig die Lager von Welle 7 gegen Bohrschmand schützt.
Fig. 2 zeigt Motorteil 16 und Bohrkopf 1. Der Motorteil 16 ist über Zwischenstück 17 mit Schaft 9 verbunden. Antriebswelle 18 treibt über Kardangelenk 19 die Welle 4 an. Antriebswelle 18 ist im Motorteil 16 und im Zwischenstück 17 gelagert. Die Lagersektion 20 und die Nippel­ dichtung 21 sind am Ende der Hohlspindel 10 im Bereich von Zwischen­ stück 17 angeordnet. Die Spülung 11 tritt aus Antriebswelle 18 aus und wird durch Zwischenstück 17 zu Schaft 9 geführt.
Die beschriebene Anordnung von Bohrkopf 1 ergibt im einzelnen folgende Vorteile:
Diamantmeißel 3 arbeitet mit der für Motor und Werkzeug optimalen Drehzahl die innere Schneidfläche aus.
Durch die Schrägstellung von Diamantmeißel 3 wird das Zentrum ausge­ schnitten. Das Werkzeug drückt also nicht wie bisherige Diamantmeißel im Zentrum.
Diamantmeißel 2 arbeitet mit reduzierter und daher günstiger Drehzahl die äußere Schneidfläche aus.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind Untersetzungsgetriebe wegen dem geringen Einbauraum im Motorteil ungeeignet. Das hier verwendete ein­ stufige Innenzahnradgetriebe vermeidet diesen Nachteil und wirkt außer­ halb des Motorteils direkt auf den Außenumfang von Diamantmeißel 2.
Bei kleinen Bohrköpfen beträgt das Drehzahlverhältnis von Motor zu Diamantmeißel 2 ca. 2:1; bei größeren Bohrköpfen ca. 3:1.
Ritzel 5 kann bei diesem Getriebe mit einem großen Modul versehen und aus einem Schichtpreßstoff hergestellt werden. Innenzahnrad 6 kann mit einem Hartstoff beschichtet werden. Diese Kombination erlaubt ein gün­ stiges Lauf- und Verschleißverhalten. Ritzel 5 ist als Verschleißteil ausgelegt und kann kostengünstig ersetzt werden.
Das Getriebe und die großdimensionierte Verlagerung arbeiten in der Spülung und sind daher vor Bohrschmand geschützt.
Bei größeren Bohrköpfen kann das Innenzahnradgetriebe durch ein ent­ sprechendes Reibradgetriebe ersetzt werden.

Claims (5)

1. Bohrkopf für Meißeldirektantriebe, der mit Diamantmeißeln bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrkopf (1) aus dem äußeren als Hohlkörper ausgebildeten Diamantmeißel (2) und dem inneren in Kugelform ausgebildeten Diamantmeißel (3) besteht, daß Diamantmeißel (2) über die schräg nach außen geführte Welle (4), Ritzel (5) und Innen­ zahnrad (6) angetrieben wird, daß Innenzahnrad (6) direkt mit Diamant­ meißel (2) verbunden ist, daß der geneigt zur Bohrungsachse arbeitende Diamantmeißel (3) über die zum Zentrum führende Welle (7) angetrieben wird und daß Welle (7) über Kardangelenk (8) mit Welle (4) und diese über Kardangelenk (19) mit der Antriebswelle (18) verbunden ist.
2. Bohrkopf für Meißeldirektantriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Motorteil (16) über Zwischenstück (17) mit Schaft (9) verbunden ist, daß Diamantmeißel (2) und Innenzahnrad (6) mit Hohlspindel (10) auf Schaft (9) gelagert sind, daß Welle (4) und Welle (7) mit Diamantmeißel (3) im Schaft (9) gelagert sind und daß die Lagersektion (20) und die Nippeldichtung (21) am Ende der Hohl­ spindel (10) im Bereich von Zwischenstück (17) angeordnet sind.
3. Bohrkopf für Meißeldirektantriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Antriebswelle (18) austretende Spülung (11) durch Zwischenstück (17) und Schaft (9) geführt wird, daß Spülung (11) durch die Düsen (12) im Diamantmeißel (2) austritt und daß durch Drosselring (13) und Drosselring (15) bewirkt die Spülung (11) durch Düse (14) auf Diamantmeißel (3) trifft.
4. Bohrkopf für Meißeldirektantriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (5) aus einem Schichtpreßstoff hergestellt und das Innenzahnrad (6) mit einem Hartstoff beschichtet werden kann.
5. Bohrkopf für Meißeldirektantriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des aus Ritzel (5) und Innen­ zahnrad (6) gebildeten Zahnradgetriebes ein Reibradgetriebe eingesetzt werden kann.
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