DE4200580A1 - Gesteinsbohrkrone - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gesteinsbohrkrone mit Schneideinsätzen, die auf der Stirnseite der Gesteinsbohr­ krone in Umfangsrichtung gleich beabstandet lösbar ange­ bracht sind, einer Hartmetallspitze, die mittig auf der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone ausgebildet ist, einem Schaft, auf dessen Umfangsfläche eine Vielkeilverzahnung ausgebildet ist, mittels der die Gesteinsbohrkrone in Axialrichtung verschieblich an einen Imlochschlaghammer anschließbar ist, und einem axialen Spülluftzufuhrkanal, durch den Spülluft vom freien Schaftende zur Stirnseite der Gesteinsbohrkrone förderbar ist.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einem kombinierten Drehschlagbohrverfahren, bei der eine reversierende Dreh­ bewegung der Gesteinsbohrkrone durchgeführt wird, im Zusammenhang mit herkömmlichen Gesteinsbohrkronen Probleme aufgetreten sind, die darauf zurückzuführen sind, daß die Abfuhr des Bohrkleins, das aufgrund der hohen Effektivität des geschilderten reversierenden Drehschlagbohrverfahrens in bisher nicht gekanntem Ausmaß anfällt, nicht zuver­ lässig bewerkstelligt werden konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gesteinsbohr­ krone zu schaffen, die auch bei Einsatz des reversierenden Drehschlagbohrens eine zuverlässige Abfuhr des anfallenden Bohrkleins sicherstellen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der axiale Spülluftzufuhrkanal über eine radiale Spül­ lufteintrittsbohrung an einen das freie Schaftende um­ gebenden Spülluftraum angeschlossen ist. Durch die radiale Anordnung der Spüllufteintrittsbohrung in bezug auf den Schaft wird sichergestellt, daß der Spülluftzufuhrkanal ständig mit dem das freie Schaftende umgebenden Spülluft­ raum verbunden ist. Die bisher bekannten Spülluftzufuhr­ kanäle, deren Einmündungen als axiale Verlängerung des Spülluftzufuhrkanals auf der freien Stirnseite des Schafts der Gesteinsbohrkrone ausgebildet ist, werden beim Auf­ treffen des Schlagkolbens des Imlochschlaghammers für einen bestimmten Zeitraum verschlossen. Hierdurch ergeben sich Unregelmäßigkeiten hinsichtlich der Spülluftzufuhr zur Bohrlochsohle. Diese Unregelmäßigkeiten treten im Falle der erfindungsgemäß radial verlaufenden Spüllufteintritts­ bohrung nicht mehr auf.

Eine weitere Verbesserung der Spülluftzufuhr und -verteilung an der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone bzw. an der Bohr­ lochsohle ergibt sich, wenn sich der axiale Spülluftzufuhr­ kanal vor der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone in Spülluft­ zufuhrbohrungen aufteilt, von denen jede auf der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone in eine Hauptmaterialabführnut mündet, die zwischen jeweils zwei der in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Schneidansätze in Radialrichtung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine gleichmäßige Spülluftzufuhr in demjenigen Bereich der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone sichergestellt, der für einen gleichmäßigen Abtransport des als Bohrklein anfallenden Materials besonders wesentlich ist.

Sofern die Mündungen der Spülluftzufuhrbohrungen unmittelbar der Hartmetallzentrierspitze benachbart sind, wird zuver­ lässig verhindert, daß sich im mittleren Bereich des Bohr­ lochs bzw. der Bohrlochsohle Bohrklein ansammelt, welches zu einer Störung des Bohrvorgangs, z. B. zu einer un­ symmetrischen Belastung der Gesteinsbohrkrone, führen könnte.

Eine weitere Verbesserung der Abfuhr des als Bohrklein an­ fallenden Materials von der Bohrlochsohle ergibt sich, wenn in den radialen Außenabschnitten der Schneideinsätze Hilfs­ materialabführnuten ausgebildet sind.

Sofern die Hartmetallzentrierspitze mit ihrem freien Ende in Axialrichtung der Gesteinsbohrkrone um einen Abstand über die Schneideinsätze vorsteht, wird die Gesteinsbohr­ krone korrekt auf der Mitte der Bohrlochsohle zentriert, woraus sich ein vergleichsweise gleichmäßiger, die Umfangs­ fläche der Gesteinsbohrkrone umgebender Ringraum ergibt, der die gleichmäßige Abfuhr des an der Bohrlochsohle an­ fallenden und durch die Haupt- und Hilfsmaterialabführnuten radial auswärts transportierten Bohrkleins wesentlich er­ leichtert.

Eine gleichmäßige und für die Zentrierung der Gesteinsbohr­ krone vorteilhafte Abtragung der Bohrlochsohle wird erreicht, wenn die Schneideinsätze auf ihrem jeweiligen Schneiddurch­ messer so angeordnet sind, daß sich ihre bei vorzugsweise zwischen 180 Grad und 240 Grad reversierendem Bohren er­ zeugten Schneidrillen überschneiden.

Wenn der axiale Spülluftzufuhrkanal in bezug auf die Mittel­ achse der Gesteinsbohrkrone geneigt verläuft und über einen Abschnitt bis zu einer Mündung verlängert ist, wobei die zu den anderen Mündungen führenden Spülluftzufuhrbohrungen an den zur Mittelachse der Gesteinsbohrkrone geneigten Spülluftzufuhrkanal angeschlossen sind, ist es möglich, sämtliche Bohrungen von einer Seite der Gesteinsbohrkrone her, nämlich von der freien Stirnfläche des Kronenabschnitts her, herzustellen. Eine Umsetzung der Gesteinsbohrkrone bei der Herstellung des Spülluftzufuhrkanals und der Spül­ luftzufuhrbohrungen ist nicht mehr erforderlich. Des weiteren wird die Anzahl der Bohrungen vermindert, da ein kronenabschnittseitiger Abschnitt des Spülluftzufuhrkanals eine Spülluftzufuhrbohrung ausbilden kann.

Bei der vorstehend geschilderten Ausgestaltung der Gesteins­ bohrkrone kann vorteilhaft das Schaftende an seiner freien Stirnfläche geschlossen sein. Da die dann als Anschlagfläche für den Schlagkolben zur Verfügung stehende freie Stirn­ fläche des Schaftendes beträchtlich vergrößert ist, ergibt sich eine geringere Flächenpressung zwischen der Schlagfläche des Schlagkolbens und der freien Stirnfläche des Schaftendes, so daß höhere Standzeiten für den Schlagkolben und für den Schaft der Gesteinsbohrkrone erzielt werden können als es bei einem in Axialrichtung offenem und damit eine kreis­ ringförmige Stirnfläche aufweisenden Schaftende möglich wäre.

Sofern die freie Stirnfläche des Schaftendes zumindest so groß ist wie die Schlagfläche des Schlagkolbens, ergibt sich eine weitere Verringerung der Flächenpressung mit den entsprechenden Vorteilen hinsichtlich der Standzeiten.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungs­ form unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gesteins­ bohrkrone, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite der in Fig. 1 dargestellten Gesteinsbohrkrone;

Fig. 3 die in Fig. 1 dargestellte Gesteinsbohrkrone im Anschluß an einen Imlochschlaghammer;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gesteinsbohrkrone, teilweise im Schnitt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Stirnseite der in Fig. 4 dargestellten Gesteinsbohrkrone; und

Fig. 6 die in Fig. 4 dargestellte Gesteinsbohrkrone im Anschluß an einen Imlochschlaghammer.

Eine in Fig. 1 dargestellte Gesteinsbohrkrone 1 hat einen zur Bohrlochsohle hin orientierten Kronenabschnitt 2 und einen zum bohrlochsohlenfernen Ende der Gesteinsbohrkrone 1 hin orientierten Schaft 3.

Auf der in Fig. 2 dargestellten bohrlochsohlenseitigen Stirnseite der Gesteinsbohrkrone 1 bzw. des Kronenabschnitts 2 sind in der dargestellten Ausführungsform der Gesteins­ bohrkrone vier Schneideinsätze 4 lösbar angebracht, von denen jeder mit Schneidelementen 5 bestückt ist.

Die Schneideinsätze 4 sind in symmetrischer Weise auf der Stirnfläche der Gesteinsbohrkrone 1 angeordnet, und zwar sind sie in Umfangsrichtung der Gesteinsbohrkrone auf einem radialen Außenabschnitt der Stirnseite der Gesteinsbohr­ krone gleich beabstandet angeordnet. In dem von den Schneid­ einsätzen 4 freien Mittelabschnitt der Stirnseite der Ge­ steinsbohrkrone 1 ist eine Hartmetallzentrierspitze 6 ausgebildet. Diese steht, wie sich aus Fig. 1 ergibt, mit ihrer freien Spitze um einen Über- bzw. Abstand x über die der Bohrlochsohle nächsten Schneidelemente 5 der Schneidein­ sätze 4 vor. Hierdurch wird eine zuverlässige Zentrierung der Gesteinsbohrkrone an der Bohrlochsohle gewährleistet.

Zwischen den zueinander beabstandeten Schneideinsätzen 4 sind an der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone 1 vier Haupt­ materialabführnuten 7 ausgebildet, die von den etwa axial orientierten Wandflächen der Schneideinsätze 4 sowie von den schneideinsatzfreien Abschnitten der Stirnfläche der Gesteinsbohrkrone 1 gebildet werden. Durch diese Haupt­ materialabführnuten ist als Bohrklein anfallendes Material vom mittleren Bereich der Bohrlochsohle zu dem die Gesteins­ bohrkrone 1 umgebenden Ringraum abtransportierbar.

In den radialen Außenabschnitten der Schneideinsätze 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zwei Hilfsmaterialabführnuten 8 ausgebildet, die zur Abfuhr des als Bohrklein anfallenden Materials von der Bohrlochsohle in den Ringraum beitragen.

In den Hauptmaterialabführnuten 7 ist jeweils eine der Hart­ metallzentrierspitze unmittelbar benachbarte Mündung 9 ausgebildet, die jeweils die Öffnungsfläche einer im Kronen­ abschnitt 2 der Gesteinsbohrkrone ausgebildeten, mit der axialen Mittellinie der Gesteinsbohrkrone 1 einen winkel­ einschließenden Spülluftzufuhrbohrung 10 ist.

Jede der im dargestellten Ausführungsbeispiel 4 Spülluft­ zufuhrbohrungen geht an ihrem stirnseitenfernen Ende in einen Spülluftzufuhrkanal 11 über, der die Spülluftzufuhrbohrungen 10 mit Spülluft versorgt und der mittig in Axialrichtung den Schaft 3 der Gesteinsbohrkrone 1 durchsetzt.

Nahe dem freien Schaftende 12 des Schafts ist in der den Spülluftzufuhrkanal 11 umgebenden Wandung des Schafts 3 zumindest eine radiale Spüllufteintrittsbohrung 13 aus­ gebildet. Durch diese radiale Spüllufteintrittsbohrung bzw. diese radialen Spüllufteintrittsbohrungen 13 ist der zur Bohrlochsohle führende Spülluftzufuhrkanal 11 an einen das freie Schaftende 12 des Schafts 3 der Gesteinsbohrkrone 1 umgebenden Spülluftraum 14 angeschlossen, der zwischen der Innenumfangswand eines Imlochschlaghammers 15 und dem freien Schaftende 12 des Schafts 3 der Gesteinsbohrkrone 1 ausgebildet ist.

Auf dem Außenumfang des Schafts 3 ist des weiteren eine Vielkeilverzahnung 16 ausgebildet, die mit einem ent­ sprechend an der Innenumfangswand des Imlochschlaghammers ausgebildeten Vielkeilverzahnungsteil 17 in Eingriff ist. Der Eingriff der gesteinsbohrkronenseitigen Vielkeil­ verzahnung 16 in das imlochschlaghammerseitige Vielkeil­ verzahnungsteil 17 stellt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Imlochschlaghammer 15 und der Gesteinsbohrkrone sicher, ohne daß eine Axialbewegung der Gesteinsbohrkrone 1 in bezug auf den Imlochschlaghammer 15 verhindert würde.

Aufgrund der radialen Anordnung der am freien Schaftende 12 vorgesehenen zumindest einen Spüllufteintrittsbohrung 13 ist eine ungestörte Spülluftzufuhr aus dem Spülluftraum 14 in den Spülluftzufuhrkanal 11 auch dann gewährleistet, wenn ein Schlagkolben 18 des Imlochschlaghammers 15 zur Übertragung eines Schlagimpulses auf die Gesteinsbohrkrone 1 gegen die freie Stirnseite des Schafts 3 anschlägt, wie in der rechten Hälfte von Fig. 3 dargestellt.

Eine in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Ausführungsform der Gesteinsbohrkrone unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß der Spülluftzufuhrkanal 11 in bezug auf die Mittelachse der Gesteinsbohrkrone 1 geneigt verläuft, d. h., die Mittel­ achse des Spülluftzufuhrkanals und die in Fig. 4 vertikale Mittelachse der Gesteinsbohrkrone 1 schließen einen ver­ gleichsweise kleinen Winkel ein. Des weiteren ist der in Fig. 4 dargestellte axiale Spülluftzufuhrkanal 11 über seine Anschlußstelle an die Spülluftzufuhrbohrungen 10 hinaus verlängert, so daß er mit einem den Kronenabschnitt 2 der Gesteinsbohrkrone 1 durchsetzenden Abschnitt 11a eine Spülluftzufuhrbohrung 10 ersetzt und bis an eine Mündung 9 verlängert ist. Die anderen Spülluftzufuhrbohrungen 10, die zu den anderen Mündungen 9 führen, sind im Über­ gangsbereich zwischen dem Kronenabschnitt 2 und dem Schaft 3 der Gesteinsbohrkrone 1 an den zur Mittelachse der Gesteins­ bohrkrone 1 geneigten Spülluftzufuhrkanal 11 angeschlossen.

Bei dieser Ausführungsform kann der Spülluftzufuhrkanal 11 als Sackbohrung von der freien Stirnseite des Kronenab­ schnitts 2 der Gesteinsbohrkrone 1 her abgebohrt werden. Demgemäß ist das Schaftende 12 an seiner freien Stirn­ fläche geschlossen. Die Versorgung des an der Stirnseite des Schaftendes 12 geschlossenen Spülluftzufuhrkanals 11 erfolgt durch die radialen Spüllufteintrittsbohrungen 13. Da das Schaftende 12 an seiner freien Stirnfläche geschlossen ist, steht für die Schlagfläche des Schlagkolbens 18 als Anschlagfläche die gesamte, geschlossene freie Stirnfläche des Schaftendes 12 zur Verfügung.

Claims (9)

1. Gesteinsbohrkrone mit Schneideinsätzen (4), die auf der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone (1) in Umfangsrichtung gleich beabstandet lösbar angebracht sind, einer Hart­ metallzentrierspitze (6), die mittig auf der Stirnseite der Gesteinsbohrkrone (1) ausgebildet ist, einem Schaft (3), auf dessen Umfangsfläche eine Vielkeilverzahnung (16) aus­ gebildet ist, mittels der die Gesteinsbohrkrone (1) in Axialrichtung verschieblich an einen Imlochschlaghammer (15) anschließbar ist, und einem axialen Spülluftzufuhr­ kanal (11), durch den Spülluft vom freien Schaftende (12) zur Stirnseite der Gesteinsbohrkrone (1) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Spülluftzufuhrkanal (11) über zumindest eine radiale Spüllufteintrittsbohrung (13) an einen das freie Schaftende (12) umgebenden Spül­ luftraum (14) angeschlossen ist.

2. Gesteinsbohrkrone nach Anspruch 1, bei der sich der axiale Spülluftzufuhrkanal (11) vor der Stirnseite der Ge­ steinsbohrkrone (1) in Spülluftzufuhrbohrungen (10) auf­ teilt, von denen jede auf der Stirnseite der Gesteinsbohr­ krone (1) in eine Hauptmaterialabführnut (8) mündet, die zwischen jeweils zwei der in Umfangsrichtung gleich be­ abstandeten Schneideinsätze (4) in Radialrichtung aus­ gebildet ist.

3. Gesteinsbohrkrone nach Anspruch 2, bei der die Mündung (9) der Spülluftzufuhrbohrung (10) unmittelbar der Hart­ metallzentrierspitze (6) benachbart ist.

4. Gesteinsbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der in den radialen Außenabschnitten der Schneideinsätze (4) Hilfsmaterialabführnuten (8) ausgebildet sind.

5. Gesteinsbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Hartmetallzentrierspitze (6) mit ihrem freien Ende in Axialrichtung der Gesteinsbohrkrone (1) um einen Über- bzw. Abstand x über die Schneideinsätze (4) vor­ steht.

6. Gesteinsbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Schneideinsätze (4) auf ihrem jeweiligen Schneiddurchmesser so angeordnet sind, daß sich ihre bei vorzugsweise zwischen 180 Grad und 240 Grad rever­ sierendem Bohren erzeugten Schneidrillen überschneiden.

7. Gesteinsbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der axiale Spülluftzufuhrkanal (11) in bezug auf die Mittelachse der Gesteinsbohrkrone (1) geneigt verläuft und über einen Abschnitt (11a) bis zu einer Mündung (9) verlängert ist, wobei die zu den anderen Mündungen (9) führenden Spülluftzufuhrbohrungen (10) an den zur Mittel­ achse der Gesteinsbohrkrone (1) geneigten Spülluftzufuhr­ kanal (11) angeschlossen sind.

8. Gesteinsbohrkrone nach Anspruch 7, bei der das Schaft­ ende (12) an seiner freien Stirnfläche geschlossen ist.

9. Gesteinsbohrkrone nach Anspruch 8, bei der die freie Stirnfläche des Schaftendes (12) zumindest so groß ist wie die Schlagfläche des Schlagkolbens (18).