DE4200580A1 - Gesteinsbohrkrone - Google Patents
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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).
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