DE4419641A1 - Gesteinsbohrer - Google Patents
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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.
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