-
Die
Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Derartige
Gesteinsbohrer sind üblicherweise als
Schlag- oder Hammerbohrer ausgebildet. Der Bohrkopf weist eine sich
quer erstreckende Hartmetallplatte auf, die durch die Schlagbewegung
der Gesteinszertrümmerung
dienen soll. Dies geschieht durch eine Meißelwirkung des Gesteinsbohrers,
der eine Schlagbewegung ausführt,
sich dann während der
Drehung zurückzieht
und nach Drehung um einen vorgegebenen Winkel die nächste Schlagbewegung
durchführt.
Auf diese Weise können
beispielsweise 4, 6 oder 8 Schlagbewegungen pro Drehung realisiert
werden.
-
Diese
weithin verwendeten Schlagbohrer sind gut geeignet, wenn weiches
Gestein, oder solches Gestein, in welchem ohnehin ein guter Bohrfortschritt
zu verzeichnen ist, gebohrt werden soll.
-
Häufig sind
jedoch – beispielsweise
in bestimmten Betonsorten – harte
Steineinschlüsse
vorhanden, die die Bohrwirkung verschlechtern. Wenn der Bohrfortschritt
drastisch abnimmt, neigt der Benutzer des Gesteinsbohrers erfahrungsgemäß dazu, den
Druck auf die Bohrmaschine zu erhöhen, um dennoch einen Vortrieb
zu erzielen. Dies führt
jedoch zu einem erhöhten
Verschleiß und
im Grenzfall auch zu einer verminderten Schlagwirkung des Gesteinsbohrers,
nachdem diese durch den zu hohen Druck abgebremst wird.
-
Aus
der DE-PS 912 202 ist ein Gesteinsbohrer bekannt, der zum Bohren
möglichst
runder Löcher dienen
soll. Allerdings ist der Rundlauf unbefriedigend.
-
Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zu schaffen, der auch bei problematischem Gestein,
insbesondere sprödem und
hartem Gestein und solchem mit Hartsteineinschlüssen einen vernünftigen
Bohrfortschritt zeigt, ohne dass die Verschleißwirkung durch eine zu große axiale
Belastung zunähme.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß wird vermieden,
dass eine sternförmiges
Muster von Auftreffstellen oder Nuten im Bohrgrund entsteht das
den Bohrfortschritt hemmt. Dennoch kann eine Standard-Bohrmaschine eingesetzt
werden, bei welcher der Drehbewegung eine bestimmte Anzahl von Schlägen zugeordnet
ist. Während
bislang die Stege zwischen den Nuten am Bohrgrund je verblieben,
da sie von der Hauptschneide nicht getroffen werden konnten, ist
die erfindungsgemäße Nebenschneide
durch die versetzte Anordnung dazu vorgesehen, gerade diese Stege
zu treffen und zu zerstören,
damit die Hauptschneidplatte bei nächster Gelegenheit einen weiteren
Vortrieb erzielen kann. Damit wird verhindert, dass die Stege an der
Bohrerstirnfläche
seitlich der Hauptschneide berührt
werden und – da
die Bohrerstirnfläche
bei der zur Verfügung
stehenden Kraft nur eine geringe Flächenpressung erzielen kann – letztlich
nicht beseitigt werden können.
-
Überraschend
ergibt sich damit besonders bei problematischem Gestein ein besonders
guter Bohrfortschritt mit dem erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer, der wohl
auf die Stegzerstörungswirkung
der Nebenschneidplatte zurückzuführen ist.
Die Nebenschneidplatte erstreckt sich hierzu so versetzt gegen die
Hauptschneidplatte, so dass sie bei der Drehung je annähernd rechtwinklig
auf die Stege trifft und diese zertrümmert. Die Nebenschneidplatte
erstreckt sich jedenfalls nicht radial, sondern senkrecht zur Hauptschneidplatte
und außermittig,
bezogen auf die Bohrerachse.
-
Gemäß der Erfindung
sind zwei einander gegenüberliegende,
sich seitlich von der Hauptschneidplatte wegerstreckende Nebenschneidplatten
vorgesehen.
-
Es
versteht sich, dass die Anordnung der Nebenschneidplatten so gewählt ist,
dass sie je auf die Stege treffen. Bei einer Sechserteilung des
Schlagkranzes wird die Hauptwirkung der Nebenschneidplatte also
im Winkel von 90° bezogen
auf die Hauptschneidplatte erfolgen, während eine Zertrümmerwirkung
im Bereich von 60 und 120° nicht
realisierbar ist, da an diesen Positionen die Hauptschneidplatte beim
nächsten
bzw. übernächsten Schlagvorgang auftrifft
und somit dort eine Bohrgrundnut vorliegt.
-
Asymmetrische
Anordnungen von Nebenschneidplatten sind an sich bekannt, z.B. aus
der DE-OS 38 20 695. Dieser bohrkopf mit einer radialen Nebenschneidplatte
zeigt jedoch praktisch keine Zertrümmerwirkung für Stege
durch die Nebenschneidplatte, so dass der Bohrfortschritt sehr unbefriedigend
bleibt. Demgegenüber
erzeugt der erfindungsgemäße Bohrer
mit der außenradialen
Nebenschneidplatte einen sehr guten Bohrfortschritt.
-
Bei
der Erfindung mit der nicht-radialen Nebenschneide verbleibt in
radialer Richtung gesehen der überwiegende
Teil der von der Hauptschneide stehengelassenen Stege radial außerhalb
der Mitte des Radius des Bohrers. Dies liegt darin begründet, dass
der Abstand zwischen Punkten auf den Bohrgrundnuten im radial äußeren Bereich
am größten ist. Eine
günstige
Räum- und
Zertrümmerwirkung
für die Stege
lässt sich
beispielsweise erzeilen, wenn die sich beidseitig der Hauptschneide
erstreckenden Nebenschneidplaten soweit von dem sich senkrecht zur Hauptschneidplatte
erstreckenden Querradius seitlich beabstandet sind, dass sie den
Flächenschwerpunkt
der im Bohrgrund verbleibenden, stehengelassenen Stege treffen.
Bei Schlagbohrmaschinen mit 6 Winkelstellungen für die Hauptschneide pro Umdrehung
erstrecken sich die Bohrgrundnuten je um 60° versetzt zueinander, so dass
für jeden
Steg ein Kreissektor verbleibt, dessen Flächenschwer punkt radial etwas
außerhalb
des Flächenschwerpunkts
eines entsprechenden, durch die Eckpunkte des Kreissektors gebildeten
gleichseitigen Dreiecks liegt. Entsprechendes gilt auch für Schlagbohrmaschinen,
bei denen 4 oder 8 Winkelstellungen vorgesehen sind.
-
Besonders
günstig
ist es bei einer erfindungsgemäßen Anordnung
von Nebenschneidplatten, wenn die Schneide der Nebenschneidplatte
in der von der Hauptschneidplatte aufgespannten Kegel- oder Kegelmantelfläche liegt.
Bei dieser Ausgestaltung läuft
der Bohrer besser zentrisch, und es entstehen geringere Durchmesserabweichungen.
Die Nebenschneidplatte kann mit ihrer Nebenschneide hierzu an die
Kegelmantelfläche
heranreichen oder vorher enden. Wichtig ist zudem, dass sie deutlich gegenüber der
Bohrerstirnfläche
vorspringt, so dass sie die erwünschte
Zerspaltungswirkung für
die Bohrgrundstege ausüben
kann.
-
Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers, in einer
Ansicht von vorne; und
-
2 eine
schematisierte Darstellung eines Bohrgrundes.
-
Ein
erfindungsgemäßer Gesteinsbohrer 10 weist
einen Bohrkopf 12 auf, dessen Stirnfläche 14 in 1 ersichtliche
ist. Gegenüber
der Stirnfläche
erhaben erstreckt sich eine Hartmetallplatte 16, die die Hauptschneidplatte
bildet und eine Hauptschneide 18 aufweist. Senkrecht zu
der Hauptschneidplatte 16 mit der Hauptschneidenachse 19 erstrecken
sich in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
Nebenschneidplatten 20 und 22 auf einer Nebenschneidenachse 23,
die in der Zeichnungsebene nach links gegenüber der Bohrerachse 32 versetzt
angeordnet sind. Die Nebenschneidplatten 20 und 22 sind
in an sich bekannter Weise in dem Bohrkopf 12 befestigt entsprechend
der Befestigung der Hauptschneidplatte 16.
-
Die
Hauptschneidplatte 16 erstreckt sich rechts über den
Durchmesser des Bohrkopfs 12 nach außen hinaus. Auf der in der
Zeichnungsebene linken Seite endet die Hauptschneidplatte 16 vor
dem Durchmesser des Bohrkopfs 12 an einer Bohrmehlabfuhrnut 25.
Die Bohrmehlabfuhrnut 25 ist ziemlich breit und tief und
weist einen Nutengrund mit einem relativ großen Radius auf. Im Beispielsfalle
beträgt die
Tiefe 35% des Bohrkopfradius und die Breite der Bohrmehlabfuhrnut
110% des Bohrkopfradius. Die Bohrmehlabfuhrnut 25 wirkt
zugleich kompensierend gegenüber
der zusätzlichen
Masse der zu ihr hin verlagerten Nebenschneidplatten 20 und 22.
-
Die
Hauptschneidplatte 16 überragt
die Nebenschneidplatten 20 und 22 sowohl in der
Höhe als auch
seitlich.
-
Ferner
sind seitlich neben den Nebenschneidplatten 20 und 22 zwei
Bohrmehlabfuhrnuten 24 und 26 vorgesehen.
-
Die
Nebenschneidplatten 20 und 22 sind in der dargestellten
Ausführungsform
in Längsrichtung – durch
die Hauptschneidplatte 16 unterbrochen – aneinander anschließend angeordnet.
Es versteht sich, dass auch ein unterschiedliches seitliches Versatzmass
realisiert werden kann, um Stege an unterschiedlichen Stellen zu
treffen. Im Beispielsfalle sind die Nebenschneidplatten 20 und 22 um
15% des Radius gegenüber
dem Querradius 28 des Bohrkopfs 12, der sich senkrecht
zur Hauptschneidplatte 16 erstreckt, versetzt, und zwar
in der Zeichnungsebene nach links, also zu der Bohrmehlabfuhrnut 25 hin.
-
Es
ist vorgesehen, dass die Nebenschneidplatten 20 und 22 mit
ihren Nebenschneiden 30 innerhalb einer Kegelmantelfläche liegen,
die von der sich drehenden Hauptschneide 18 aufgespannt
wird. Der Spitzenwinkel der Hauptschneide 18 kann beispielsweise 130° und der
der Nebenschneidplatten 20 und 22 140° betragen,
wobei die Bemassungen in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpassbar sind.
-
Auch
die Entfernung der Nebenschneide 30 der Nebenschneidplatten 20 und 22 von
der Kegelmantelfläche
lässt sich
an die Erfordernisse anpassen; bei weiter zurücktretender Nebenschneide 30 ist die
Räumwirkung
für die
zu zertrümmernden
Stege zwischen den Bohrlochnuten entsprechend geringer, während die
Belastung der Nebenschneide 30 dann am größten ist,
wenn die Nebenschneide 30 genau in der Kegelmantelfläche liegt.
-
In 2 ist
der Bohrgrund 40 in schematisierter Form dargestellt. Ein
derartiger Bohrgrund 40 wird durch eine Schlagbohrmaschine
mit 6er-Teilung erzeugt, wobei sich 6 Bohrgrundnuten 42 in
gleichmäßigen Winkelabständen, also
je um 60° voneinander
beabstandet, im Bohrgrund 40 erstreckt. Zwischen den Bohrgrundnuten
verbleiben bei üblichen Gesteinsbohrern
nicht geräumte
Stege 44, die etwas keilförmig ausgebildet sind, nachdem
der Abstand zwischen einander benachbarten Bohrnuten am Außenumfang
des Bohrgrundes 40 am größten ist, während die Bohrgrundnuten 42 sich
im Bereich der Bohrerachse 32 treffen.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Nebenschneidplatte 20 bzw. 22 werden
die Stege 44 je getroffen, und das dortige Gestein zertrümmert, wobei
ein Eingriff in die Bohrmaschine nicht erforderlich ist.