DE4419641A1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Einspannschaft, einem wenigstens vier parallel nebeneinander angeordnete Spannuten aufweisenden Bohrerschaft und einem mit dem Bohrschaft verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden Bohr­ kopf mit vier am Umfang verteilt angeordneten Abfuhrnuten, wobei sich die lichten Quer­ schnitte der Abfuhrnuten und Spannuten decken.

Gesteinsbohrer der in Rede stehenden Art dienen der Herstellung von Bohrungen in Gestein, Beton, Mauerwerk und dgl. Es ist bekannt, daß sich die Gesteinsbohrer im Be­ reich der Bohrerspitze beim Bohren in hartem Untergrund außerordentlich schnell ab­ nutzen. Deshalb sind Gesteinsbohrer mit Hartmetall bestückt, wobei unter Hartmetall gesinterte oder geschmolzene Karbide, Silikate, Boride oder deren Legierungen ver­ standen werden.

Ein derartiger Gesteinsbohrer ist aus der US-PS 2,673,716 bekannt. Dieser Gesteins­ bohrer besitzt einen insgesamt aus Hartmetall bestehenden, mit dem Bohrerschaft ver­ bundenen Bohrkopf, der vier gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Abfuhrnuten, die in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufen, aufweist. Für die Verbindung des Bohr­ kopfes mit dem Bohrerschaft besitzt der Bohrkopf einen zentral angeordneten Vor­ sprung, der in eine entsprechende Vertiefung des Bohrerschaftes ragt.

Die stetige Abfuhr des Bohrkleins dieses bekannten Gesteinsbohrers während eines Be­ arbeitungsvorganges erfolgt über die in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufenden Abfuhrnuten zu den Spannuten des Bohrerschaftes. Die Spannuten des Bohrerschaftes sind spiralförmig ausgebildet und decken sich jeweils mit den Abfuhrnuten des Bohrkop­ fes. Da die lichten Querschnitte aller Abfuhrnuten des Bohrkopfes gleich groß sind, wird über jede Abfuhrnut gleich viel Bohrklein während des Bohrvorganges abgeführt. Bei der Abtragung von sehr weichem oder sprödem Material kann es zu einer Verklemmung von großkörnigem Bohrklein in den Abfuhrnuten kommen. Weiteres Bohrklein, das sich in den Abfuhrnuten ansammelt, drückt radial nach außen gegen die Bohrlochwandung, so daß einerseits ein erhöhtes Drehmoment auf den Gesteinsbohrer aufgebracht werden muß, um den Gesteinsbohrer verdrehen zu können und andererseits eine Be­ schädigung der Bohrlochwandung, insbesondere hervorgerufen durch unruhigen Lauf des Gesteinsbohrers, entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer mit einem aus Hartme­ tall bestehenden Bohrkopf zu schaffen, der sich durch hohe Bohrleistung, hohe Stand­ zeiten, ruhigen Lauf und eine gute Bohrkleinabfuhr auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Abfuhrnuten des Bohrkopfes einen unterschiedlich großen, lichten Querschnitt aufweisen.

Aufgrund der unterschiedlich großen Abfuhrnuten kann Bohrklein unterschiedlicher Größe gut abgeführt werden. Die größeren Abfuhrnuten bilden dabei die Hauptabfuhr­ kanäle und die weiteren Abfuhrnuten, welche kleiner ausgebildet sind, die Nebenab­ fuhrkanäle.

Um einen möglichst ruhigen Lauf des Gesteinsbohrers während des Bearbeitungsvor­ ganges erreichen zu können, sind vorzugsweise die lichten Querschnitte von zwei er­ sten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten größer, als die lichten Quer­ schnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

Die unterschiedlich großen lichten Querschnitte der Abfuhrnuten können gebildet sein von Abfuhrnuten, die zweckmäßigerweise einen unterschiedlich großen, radialen Ab­ stand vom Zentrum des Bohrkopfes aufweisen.

Gute Rundlaufeigenschaften des Gesteinsbohrers werden dadurch erreicht, daß zweckmäßigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnu­ ten eine kleinere radiale Ersteckung aufweisen als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

Die radiale Erstreckung der zwei ersten Abfuhrnuten entspricht vorteilhafterweise dem 0,05- bis 0,25-fachen Außendurchmesser des Bohrkopfes. Die radiale Erstreckung der zwei zweiten Abfuhrnuten entspricht dabei vorzugsweise dem 0,1- bis 0,35-fachen Außendurchmesser des Bohrkopfes. Durch die relativ tief ausgebildeten Abfuhrnuten kann die Erstreckung der Abfuhrnuten in Umfangsrichtung des Bohrkopfes klein und jener Teil des Umfanges des Bohrkopfes, der sich an der Bohrlochwandung abstützt, groß gehal­ ten werden.

Unterschiedlich große, lichte Querschnitte der Abfuhrnuten können auch dadurch er­ reicht werden, daß vorteilhafterweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberlie­ genden Abfuhrnuten eine größere, in Umfangsrichtung eines Bohrkopfes verlaufende Erstreckung aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

Gute Rundlaufeigenschaften werden dadurch erreicht, daß zweckmäßigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhrnuten gegen­ über den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten unter einem Winkel von 60° bis 90° angeordnet sind. Bei einer Ausrichtung beider einander diametral gegenüberliegender Abfuhrnuten unter einem Winkel von ca. 60° können zwei besonders groß ausgebildete, einander diametral gegenüberliegende Abfuhrnuten ge­ schaffen werden, die der guten Abfuhr des Bohrkleins dienen und die einen hohen Bohrfortschritt gewährleisten.

Um eine schnelle Abfuhr des Bohrkleins aus dem Bereich des Bohrkopfes gewährleisten zu können, sind die Abfuhrnuten in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufend angeord­ net. Von den Abfuhrnuten des Bohrkopfes gelangt das Bohrklein zu den Spannuten des Bohrerschaftes, wobei die Spannuten des Bohrerschaftes vorteilhafterweise spiralförmig ausgebildet sind. Die spiralförmig ausgebildeten Spannuten gewährleisten einen Wei­ tertransport des abgetragenen Bohrkleins aus dem Bereich des Bohrlochtiefsten an die Oberfläche des Bohrloches.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele wieder­ geben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer mit Einspannschaft, Boh­ rerschaft und Bohrkopf;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Bohrkopf des Gesteinsbohrers gemäß Fig. 1, in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3, 4 Querschnitte durch Bohrköpfe weiterer erfindungsgemäßer Ge­ steinsbohrer, in vergrößerter Darstellung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gesteinsbohrer besitzt einen Einspannschaft 1, einen Bohrschaft 2 mit vier parallel nebeneinander angeordneten Spannuten 4, 5, 6, 7, die spiralförmig ausgebildet sind und einen mit dem Bohrschaft 2 verbundenen, insge­ samt aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf 3 mit vier gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Abfuhrnuten 8, 9, 10, 11. Die radialen Abstände R1 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 3 von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 8, 10 sind kleiner als die radialen Abstände R2 von zwei zweiten, einander diametral ge­ genüberliegenden Abfuhrnuten 9, 11.

Im freien Endbereich des Bohrkopfes 3 des in Fig. 1 dargestellten Gesteinsbohrers ist wenigstens eine Schneidkante 12 angeordnet, die sich wenigstens teilweise entlang der Stirnseite über den gesamten Durchmesser des Bohrkopfes 3 erstreckt. Diese Schneid­ kante 12 dient dem Abtragen von nicht dargestelltem Bohrklein.

Der in Fig. 3 dargestellte Bohrkopf 13 hat vier Abfuhrnuten 14, 15, 16, 17, die regelmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind. Die lichten Querschnitte von zwei ersten, einan­ der diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 14, 16 sind größer als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 15, 17. Die Erstreckungen B1, B3 der Abfuhrnuten 14, 16 in Umfangsrichtung des Bohrkop­ fes 13 sind größer, als die Erstreckungen B2, B4 der Abfuhrnuten 15, 17. Die Abfuhr­ nuten 14, 16 sind gegenüber den Abfuhrnuten 15, 17 unter einem Winkel W von 90° angeordnet.

Der in Fig. 4 dargestellte Bohrkopf 23 besitzt vier am Umfang verteilt angeordnete Ab­ fuhrnuten 24, 25, 26, 27, die in Längsrichtung des Bohrkopfes 23 verlaufen. Die Abfuhr­ nuten 24, 25, 26, 27 weisen einen unterschiedlich großen, lichten Querschnitt auf. Da­ her besitzen die Abfuhrnuten 24, 25, 26, 27 einen unterschiedlich großen radialen Ab­ stand R3, R4, R5, R6 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 23.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bohrkopf 3 besitzt einen Außendurchmesser D, der im wesentlichen gleich groß ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Bohrer­ schaftes 2.

Der Bohrkopf 3 ist beispielsweise durch eine Lötverbindung mit dem Bohrerschaft 2 ver­ bunden. Der besseren Zentrierung während des Lötvorganges und der Bildung einer größeren Verbindungsfläche dienen nicht dargestellte Zentriermittel in Form von Vor­ sprüngen am Bohrkopf 3, die in entsprechend ausgebildete, nicht dargestellte Vertie­ fungen des Bohrerschaftes 2 ragen. Diese Vorsprünge bzw. Vertiefungen sind insbe­ sondere im zentralen Bereich des Gesteinsbohrers angeordnet. Solche Vorsprünge können beispielsweise kegelförmig ausgebildet sein.

Claims (9)

1. Gesteinsbohrer mit einem Einspannschaft (1), einem wenigstens vier parallel ne­ beneinander angeordnete Spannuten (4, 5, 6, 7) aufweisenden Bohrerschaft (2) und einem mit dem Bohrerschaft (2) verbundenen, insgesamt aus Hartmetall be­ stehenden Bohrkopf (3, 13, 23) mit vier am Umfang verteilt angeordneten, in Längsrichtung des Bohrkopfes (3, 13, 23) verlaufenden Abfuhrnuten (8, 9, 10,11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27), wobei sich die lichten Querschnitte der Abfuhrnuten (8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27) und Spannuten (4, 5, 6, 7) decken, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhrnuten (8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27) einen unterschiedlich großen lichten Querschnitt aufweisen.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichten Quer­ schnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10, 14, 16) größer sind, als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (9, 11, 15, 17).

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ fuhrnuten (8, 9, 10, 11, 24, 25, 26, 27) einen unterschiedlich großen, radialen Ab­ stand (R1, R2, R3, R4, R5, R6) vom Zentrum (Z) des Bohrkopfes (3, 23) aufwei­ sen.

4. Gesteinsbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10) einen kleineren ra­ dialen Abstand (R1) aufweisen, als die zwei zweiten einander diametral gegen­ überliegenden Abfuhrnuten (9, 11).

5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Ab­ stand (R1) der zwei ersten Abfuhrnuten (8,10) dem 0,05- bis 0,25-fachen Außendurchmesser (D) des Bohrerkopfes (3) entspricht.

6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Ab­ stand (R2) der zwei zweiten Abfuhrnuten (9, 11) dem 0,1- bis 0,35-fachen Außendurchmesser (D) des Bohrerkopfes (3) entspricht.

7. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10, 14, 16) eine größere, in Umfangsrichtung des Bohrkopfes (3, 13) verlaufende Er­ streckung (B1, B3) aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüber­ liegenden Abfuhrnuten (9, 11, 15, 17).

8. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhrnuten (14, 16) gegenüber den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (15, 17) unter einem Winkel (W) von 60° bis 90° angeordnet sind.

9. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannuten (4, 5, 6, 7) spiralförmig ausgebildet sind.