DE69101285T2

DE69101285T2 - Bohrwerkzeug.

Info

Publication number: DE69101285T2
Application number: DE69101285T
Authority: DE
Inventors: Takeshi C O Gifu-Seisa Hayashi; Yoneo C O Gifu-Seisakus Hiwasa; Toshiki C O Tokyo-Sh Ishimatsu; Daishiro C O Gifu-Sei Miyazaki; Shigeru Sato; Katsuaki C O Gifu-Se Tsujimoto; Kimiyo Wada
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2011-07-27
Also published as: CA2047874C; AU644195B2; DE69101285D1; FI913590A; FI94891C; US5139099A; FI913590A0; KR960001530B1; AU8132791A; CA2047874A1; EP0468515B1; HK31995A; FI94891B; NO912892L; ZA915804B; NO301348B1; EP0468515A1; ES2052305T3; NO912892D0; KR920002898A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, zum Ausbohren von Erde und Sand, wie es beispielsweise beim Bohren von Bohrlöchern oder beim Ausbilden von Löchern für Rammpfähle von Fundamenten u.ä. verwendet wird.
Es ist ein herkömmliches Bohrwerkzeug zum Ausbohren von Erde und Sand bekannt bei dem am Vorderende eines Bohrrohres ein Führungsmeißel vorgesehen ist, wobei mit Hilfe dieses Führungsmeißels der Boden eines Bohrloches ausgebohrt wird und wobei der Durchmesser des Bohrloches mit Hilfe eines am oberen Teil dieses Führungsmeißels angeordneten exzentrischen Erweiterungsbohrers erweitert wurde, und unter Verwendung des erweiterten Teils des Bohrloches wurde das Bohrrohr vorangetrieben. Jedoch wird bei einem derartigen Bohrwerkzeug ein Teil des Umfangs des Bohrloches durch den exzentrischen Erweiterungsbohrer neuerlich ausgehöhlt, wodurch ein exzentrisches Loch geschaffen wird. Somit bestand darin ein Nachteil, daß sich das Bohrloch leicht durchbog.
In jüngerer Zeit wurden zur Lösung dieses Problems Bohrwerkzeuge wie das in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung, Offenlegungs-Nr Sho. 63-11789 (JP-A- 63-11789) offenbarte entwickelt.
Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist dieses Bohrwerkzeug mit einer Einrichtung 2 versehen, welche die Schlagkraft eines Hammers (in der Figur nicht dargestellt) und die Drehkraft eines Hammerringes 1, aufnimmt. Zwei Achsbohrungen 2a und 2b sind an dessen Bodenfläche ausgebildet die in bezug auf den Mittelpunkt der Einrichtung 2 punktsymmetrisch angeordnet sind. Blockachsen 3a und 3b sind in diese Achsbohrurgen 2a und 2b derart eingesetzt, daß sie frei drehbar und fest befestigt sind. An den vorderen Endteilen dieser Blockachsen 3a und 3b, sind Blöcke 5a und 5b derart vorgesehen, daß deren gerade Randflächen 6a und 6b einander jeweils gegenüberliegen, wobei die Blöcke in etwa den gleichen Durchmesser haben wie die obengenannte Einrichtung 2, im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sind und in deren vorderen Endflächen mehrere Bohrerspitzen 4... eingebettet sind. Wenn sich die obengenannte Einrichtung 2 in Bohrrichtung dreht, sind die Positionen der obengenannten Blockachsen 3a und 8b derart angeordnet, daß ein Ende jedes der obengenannten Blöcke 5a und 5b über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 um einen vorbestimmten Bohrabstand vorsteht, und zu diesem Zeitpunkt werden die geraden Randflächen 6a und 6b der Blöcke vom Mittelpunkt der Einrichtung 2 verschoben, so daß sie in wechselseitigem, Kontakt stehen.
Wenn die Einrichtung 2 mit Hilfe des Hammerrings 1 in Bohrrichtung X gedreht wird, 50 drehen sich bei dem obigen Bohrwerkzeug die Blöcke 5a und 5b um die Blockachsen 3a und 3b, wobei sie den Bohrwiderstand aufnehmen. Ein Ende der geraden Randflächen 6a und 6b der Blöcke 5a und 5c steht dabei um einen vorbestimmten Betrag über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 vor und ein Teil der geraden Randflächen 6a und 6b kommt wechselseitig in Kontakt und stoppt die Drehung der Blöcke 5a und 5b, und in diesem Zustand nehmen die Blocke 5a und 5b die Rotationskraft der Einrichtung 2 auf. Hierbei wird mit Hilfe der Bohrerspitzen 4... Erde ausgegraben und mit Hilfe der Schlagkraft des Hammers wird der Vortrieb in die Erde erreicht.
Zu diesen Zeitpunkt werden die ausgebohrte Erde und Sand u.ä. mit Hilfe von Einblasen von Druckluft von dem Vorderende des Bohrwerkzeuges getrennt, wobei die Druckluft zum Zeitpunkt des Herabfallens des Kolbenhammers innerhalb des Hammerzylinders 1 aus Luftöffnungen 8a und 8b ausgestoßen wird, die in der Bodenfläche der Einrichtung 2 vorgesehen sind. Anschließend werden die Erde und der Sand u.ä. durch Auslaßkanäle 9a in das Innere des Bohrrohres 9 gefördert und schließlich nach oben ausgestoßen.
Bei dem obigen, in Fig. 2 gezeigten Bohrwerkzeug wird Erde mit Hilfe eines Teiles der Blöcke 5a und 5b ausgebohrt, der nach außen über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 (nachfolgend als äußere Umfangsschneide A bezeichnet) vorsteht; diese äußeren Umfangsschneiden A sind nur an zwei um 180 Grad getrennten Punkten und über der äußeren Umfangsfläche der Einrichtung 2 hinaus vorhanden. Dieses Bohrwerkzeug ist beaser als der oben diskutierte Typ von Bohrwerkzeug mit exzentrischem Loch; jedoch schafft dieses kein ausgewogenes Bohren, so daß beispielsweise in dem Fall, in dem Schichten mit ungleicher Beschaffenbeit ausgebohrt werden die Gefahr besteht, daß ein gekrümmtes Bohrloch erzeugt wird.
Wie ferner in Fig. 3 ezeigt ist, ist die Reibung zwischen geraden Randflächen 6a und 6b vernachlässigbar gering, wenn eine Bohrgegenkraft C auf die Blöcke 5a und 5b von der inneren Umfangsfläche des Bohrloches wirkt, die parallel zu den geraden Endflächen 6a und 6b verläuft, so daß nahezu die gesamte Bohrgegenkraft C auf die Blockachsen 3a (3b) durch die Blöcke hindurch wirkt, und somit wirkt auf die Blockachse 3a (3b) eine große Last.
Ferner ist ein geeignetes Spiel zwischen den Achsbohrungen 2a und 2b und den Blockachsen 3a und 3b vorgesehen, so daß sich die Blockachsen drehen können; wenn jedoch die oben beschriebene Bohrgegenkraft C auf die Blöcke 5a und 5b ausgeübt wird, so rattern die Blöcke 5a und 5b entlang der geraden Randflächen 6a und 6b in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des obigen Spiels, und da es unmöglich ist, die Blöcke auf diese Weise fest zu befestigen, ist die Lebensdauer des Werkzeugs verkürzt und die Bohreffizienz ist verringert.
Die GB-A-550 100 offenbart einen Bohrer für gemischtes Bohren, bei dem das Bohrwerkzeug einen konischen Kegelstumpf aufweist, der zu einem zylindrischen Teil des Werkzeugs führt, sowie einen weiteren konischen Kegelstumpf am Boden, der an seiner unteren Fläche einen Kreuzbohrfräser trägt. Der zylindrische Abschnitt des Werkzeuges umfaßt vier schwenkbare Sektoren, von denen jeder eine vertikale Schneidkante aufweist, die in die verlängerte oder Schneidposition gebracht werden, wenn die Sektoren um die vertikalen Schwenkachsen gedreht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die obigen Probleme zu lösen; es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Bohrwerkzeug zu schaffen, welches das Auftreten einer ungewünschten Lochkrümmung verringert, eine Reduzierung der auf die Blockachsen wirkenden Kräfte ermöglicht, eine Verlängerung der Lebensdauer des Werkzeugs herbeiführt und die Bohreffizienz vergrößert. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Bohrwerkzeug gemäß Anspruch 1 vorgesehen, bei dem in der Bodenfläche einer Einrichtung, welche die Schlagkraft eines Hammers und die Rotationskraft des Hammerzylinders aufnimmt, mindestens drei Achsbohrungen vorgesehen sind, die von dem Mittelpunkt der Einrichtung beabstandet sind und in gleichen Winkelabständen Umfangsrichtung vorgesehen sind, bei dem Blockachsen frei drehbar mit diesen Achsbohrungen und an dem vorderen Endteil jeder Blockachse in Eingriff stehen, wobei die Blöcke im wesentlichen ein fächerartiges Äußeres aufweisen und wobei deren vorderen Endflächen Bohrerspitzen derart vorgesehen sind, daß deren Seitenflächen einander berühren, und wobei ferner die gekrümmten Teile dieser Blöcke im wesentlichen einen Kreis bilden. Wenn die Einrichtung in Bohrrichtung gedreht wird, drehen sich die Blöcke aufgrund des Bohrwiderstands des Bohrlochgrundes, wobei einer der Kreuzungsteile der Seitenflächen und der gekrümmte Teil jedes Blocks über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung um einen vorbestimmten Bohrbetrag vorsteht, und wobei zu diesem Zeitpunkt das wechselseitige Positionieren der Blockachsen, die den Blöcke entsprechen, derart konstruiert ist, daß die Seitenflächen der Blöcke mit den Seitenflächen der benachbarten Blöcke in Berührung stehen.
Wenn sich bei dem oben beschriebenen Bohrwerkzeug der Hammerzylinder in Bohrrichtung dreht, dreht sich auch die Einrichtung als eine Einheit. Ferner werden aufgrund des Herabfallens des Hammerkolbens die Einrichtung und die Blöcke, die an deren Vorderende befestigt sind, vorgetrieben.
Wenn sich die Einrichtung in Bohrrichtung dreht, drehen sich die Blöcke aufgrund des Bohrwiderstandes um die verschiedenen Blockachsen, einer der Kreuzungsteile der Seitenflächen und des gekrümmten Teils jedes Blocks steht über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung um einen vorbestimmten Bohrabstand vor, dieser Teil wird eine äußere Umfangsschneide und bohrt das Loch. Wenn sich ferner die oben beschriebenen Blöcke drehen, berühren die Seitenflächen jedes Blocks die Seitenflächen eines benachbarten Blocks und dies hat eine wechselseitige Stopperfunktion, so daß eine weitere Drehung jedes Blocks gesteuert wird.
Im vorliegenden Fall sind drei oder mehr Blöcke vorgesehen, so daß drei oder mehr äußere Umfangsschneiden geschaffen sind, von denen jeweils eine einem Block entspricht, und darüber hinaus sind diese äußeren Umfangsschneiden mit einem gleichen Abstand in Umfangsrichtung geschaffen. Demzufolge kann sehr ausgeglichen gebohrt werden, so daß sogar in einem Untergrund mit ungleicher Beschaffenheit eine Krümmung des Bohrlochs nur sehr unwahrscheinlich auftritt.
Ferner ist beim Bohren an drei Punkten eine Lagerung geschaffen als Ergebnis der Kombination der Berührung der linken und rechten Seitenflächen der Blöcke mit den Seitenflächen der benachbarten Blöcke und den in Eingriff stehenden Blockachsen, die an den Blöcke in den Achsenlöchern befestigt sind. Folglich sind die Blöcke sehr fest befestigt, während des Bohrens tritt so gut wie kein Rattern auf und ein hervorragendes Bohren kann erzielt werden.
Ferner ist die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert, da, wieoben beschrieben, eine Reihe von Umfangsschneiden vorgesehen ist und da die Blöcke fest gelagert sind.
Darüber hinaus ist in dem Fall, in dem eine Bohrgegenkraft auf die Blöcke wirkt, die parallel zu den Seitenflächen und den vorderen Endflächen verläuft, diese Bohrgegenkraft auf drei Blockachsen aufgeteilt, welche den Block und die anderen Blöcke lagern, so daß eine Reduzierung der Last, die auf eine Blockachse wirkt, möglich ist.
Ferner wirkt die Bohrgegenkraft, die auf die Blöcke wirkt, letztendlich auf die Blockachsen, welche diese Blöcke lagern; da jedoch mehrere dieser Blockachsen auf ausgewogene Weise Umfangsrichtung an der Bodenfläche der Einrichtung vorgesehen sind, ist insgesamt die Stärke der Lagerung der Blöcke vergrößert.
Da darüber hinaus drei oder mehr Blöcke vorgesehen sind, ist der Drehwinkel der Blöcke zum Bewegungszeitpunkt der Blöcke von einem Zustand, in dem nicht gebohrt wird, zu einem Zustand, in dem gebohrt wird oder umgekehrt, sehr gering, verglichen mit dem Fall, in dem lediglich zwei Blöcke vorgesehen sind, so daß demzufolge die Bewegung gleichmäßig wird. Ferner ist es möglich, entsprechend der Anzahl der Blöcke mehrere Auslaßkanäle für Bohrgut in der Bodenfläche der Einrichtung vorzusehen, so daß sich die Effizienz für das Wegfördern des Bohrgutes erhöht.
Ferner ist ein sich in Axialrichtung erstreckende Luftauslaßkanal in der Mitte der Einrichtung vorgesehen, und Durchlaßöffnungen mit Öffnungen in der vorderen Endfläche der Blöcke sind ausgebildet, die sich in Axialrichtung der Blöcke erstrecken, wobei die Tiefe der Achsbohrungen derart eingestellt ist, daß sie größer als die Länge der Blockachsen ist. In der Einrichtung sind Verbindungskanäle ausgebildet, welche die Luftauslaßkanäle und die Achsbohrungen miteinander verbinden, so daß Luft, welche aufgrund des herabfallenden Hammers komprimiert wird, in die Luftauslaßöffnungen durch die Verbindungskanäle strömt und durch die Durchlaßkanäle nach außen ausgelassen wird, so daß Bohrmaterial wirksam entfernt werden kann. Ferner sind die Luftauslaßkanäle und die Achsbohrungen mit Hilfe von Verbindungsbohrungen verbunden, so daß die Achsbohrungen bezogen auf die Nähe der vorderen Endfläche der Blöcke unter Überdruck stehen, d.h. bezogen auf die Umgebung der Bohrerspitzen, so daß es möglich ist, das Eindringen von Bohrmaterial in die Achsbohrungen zu vermeiden.
Ferner ist in der Mitte der Einrichtung ein Luftauslaßkanal vorgesehen, der sich in Axialrichtung erstreckt, und dieser Luftauslaßkanal ist über Seitenkanäle mit Luftkanälen verbunden, die in der Bodenfläche der Einrichtung Öffnungen haben, und darüber hinaus sind Auslaßkanäle für Bohrmaterial in der äußeren Umfangsfläche der Einrichtung vorgesehen und in der Bodenfläche der Einrichtung sind Schlitze vorgesehen die mit den Auslaßkanälen für Bohrmaterial und den Luftöffnungen in Verbindung stehen, so daß die Luft, die durch den herabfallenden Hammer komprimiert wird, durch die Luftauslaßkanäle strömt und durch die Luftkanäle emittiert wird, wodurch das Bohrmaterial entfernt wird. Am Vorderende der Luftöffnungen sind Schlitze ausgebildet, die mit den Auslaßkanälen für Bohrmaterial in Verbindung stehen, so daß ein Teil der komprimierten Luft direkt strömt und das Ausstoßen von Bohrmaterial unterstützt, so daß ein effizientes Entfernen des Bohrmaterials ermöglicht ist. Zum Zeitpunkt der Durchmesserverringerung der Blöcke mit Hilfe des Einblasens von Druckluft auf die Oberflächen der Einrichtung und der sich berührenden Blöcke ist es darüber hinaus möglich, effektiv das Bohrmaterial von diesen Berührungsflächen zu entfernen und somit den Widerstand zum Zeitpunkt der Verringerung des Blockdurchmessers zu entfernen.
Ferner sind gewinkelte Flächen mit einem Winkel bezogen auf die Seitenflächen und die vorderen Endflächen der Blöcke vorgesehen, und zwar an einem Kreuzungspunkt der Flächen der Seitenkante und der Vorderkante jedes Blocks ein Teil der Bohrerspitzen ist in diese gewinkelten Flächen im wesentlichen horizontal bezogen auf diese Flächen eingebettet, so daß die kombinierte Kraft der Rotation- Gegenkraft zum Zeitpunkt des Bohrens und der Gegenkraft zur Schlagkraft, die senkrecht zu dieser Rotations-Gegenkraft verläuft, im wesentlichen im rechten Winkel zu den in den gewinkelten Flächen eingebetteten Bohrerspitzen wirken, so daß eine Beschädigung oder ein Entfernen dieser Bohrerspitzen vermieden ist.
Darüber hinaus ist der Außenumfang der Blöcke durch Bogen gebildet, die unterschiedliche Radien haben, und der Radius des Außenumfangs der Seite des Blocks, die über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung vorsteht, wenn die Einrichtung in Bohrrichtung gedreht wird, ist größer als der Radius des Außenumfangs der Seite des Blocks, die nicht vorsteht, so daß es möglich ist, mehrere Bohrerspitzen in den Teig er vorstehenden Seite einzubetten. Wenn demzufolge der Arbeitsanteil des Teils des Blocks, der vorsteht, d.h. des Teils der einen vorbestimmten Lochdurchmesser erzielt, groß ist, so ist es möglich, die vollständige Abrasion der Bohrerspitzen, die in den vorstehenden Teil eingebettet sind, vor der Abrasion der Bohrerspitzen zu vermeiden, die in den nicht vorstehenden Teil eingebettet sind, so daß die Lebensdauer des Bohrwerkzeugs vergrößert ist.
Darüber hinaus sind die Blockachsen und die Blöcke derart kombiniert, daß sie wechselseitig trennbar sind, so daß die Blockachsen und die Blöcke getrennt hergestellt werden können. Demzufolge gibt es keine Schwierigkeiten bei der einheitlichen Ausbildung der Blockachsen und der Blöcke, so daß die Herstellungskosten des Bohrwerkzeugs niedrig gehalten sind.
Ferner ist die Dauerfestigkeit der Blockachsen so gewählt, daß sie größer ist als die der Blöcke, so daß ein Brechen der Blockachsen vor dem Ende der Lebensdauer der Blöcke vermieden werden kann, sogar wenn eine mit der Zeit fluktuierende Biegespannung zeitweilig auf die Blockachsen wirkt.
Ferner ist zwischen einer ersten geneigten Fläche, sich von der bogenförmigen Gratlinie der flachen Oberfläche des Vorderendes des Blocks in Richtung des Umfangs der Einrichtung neigt, und einer zweiten geneigten Fläche, die sich von der bogenförmigen Gratlinie der Außenseite der ersten geneigten Fläche in Richtung des Unfangs der Einrichtung neigt, eine Stufe vorgesehen, so daß zwischen den in diese erste und zweite geneigte Fläche eingebetteten Bohrerspitzen ein Abstand beibehalten werden kann, so daß eine Anzahl von Bohrerspitzen eingebettet werden kann, womit somit die Bohreffizienz erhöht ist.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Beispiel eines herkömtlichen Bohrwerkzeuges (vgl. JP-A-63-11789); Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht des Bohrwerkzeugs und die Fig. 2 und 3 sind Aufsichten von unten auf die Blöcke.
Die Fig. 4 bis 7 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht der Einrichtung mit den daran befestigten Blöcken, Fig. 5 ist eine Aufsicht von unten auf die Blöcke, wenn kein Bohren durchgeführt wird, Fig. 6 ist eine Aufsicht von unten auf die Blöcke während des Bohrens, und Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der Hauptteile des Bohrwerkzeugs während des Bohrens.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht der Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine Aufsicht auf diesselbe.
Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 12 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 13 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht der Hauptteile eines Bohrwerkzeugs gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Bohrwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Unterschiede zwischen dem in diesen Figuren gezeigten Bohrwerkzeug und dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Bohrwerkzeug liegen im Aufbau der Einrichtung und der Blöcke, so daß lediglich diese Teile beschrieben werden; die Darstellungen der restlichen Konstruktion in den Figuren und deren Beschreibung werden hier weggelassen
In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Einrichtung. Achsbohrungen 2a, 2b und 2c sind in der Bodenfläche der Einrichtung derart ausgebildet, daß diese Bohrungen zum Mittelpunkt der Einrichtung 2 beabstandet sind und in Umfangsrichtung einen gleichen Winkelabstand aufweisen (Intervalle von 120 Grad).
Blockachsen 3a, 3b und 3c stehen mit den Achsbohrungen 2a, 2b und 2c frei drehbar und fest befestigt in Eingriff. Die feste Befestigung der Blockachsen 3a, 3b und 3c wird beispielsweise dadurch erreicht, daß ein Tragestift von einem Seitenloch (in der Figur nicht gezeigt) in die Einrichtung in dem Zustand eingesetzt wird, in dem die Blockachsen 3a, 3b unc 3c mit den Achsbohrungen 2a, 2b und 2c in Eingriff stehen, und indem der Tragestift mit einer Ringnut 10 verbunden wird, die an dem Außenumfang der Blockachsen ausgebildet ist.
Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 11a, 11b und 11c Blöcke, die an den Vorderenden der Blockachsen 3a, 3b und 3c vorgesehen sind und die rechtwinklig zu diesen Blockachsen verlaufen. Es ist möglich, diese Blöcke 11a, 11b und 11c einstückig mit den Blockachsen 3a, 3b und 3c auszubilden, oder diese getrennt von diesen auszubilden und sie mit Hilfe von Bolzen o.ä. zu verbinden. Diese Blöcke 11a, 11b und 11c weisen einen gleichen Aufbau auf und haben von der Unterseite her betrachtet das Aussehen eines Fächers, so daß der Radius dieser Fächerformen so eingestellt ist, daß er im wesentlichen gleich dem Radius der Einrichtung 2 ist. Die linke und rechte Seitenfläche 12a und 12b der Blöcke 11a, 11b und 11c liegen einander gegenüber und ferner sind die Bogenteile 12c der Blöcke so angeordnet, daß sie zusammen im wesentlichen eine Kreisform einnehmen. Die linke und rechte Seitenfläche 12a und 12b der Blöcke 11a, 11b und 11c sind mit unterschiedlichen Längen ausgebildet und die durch die Seitenflächen 12a und 12b ausgebildeten Winkel betragen 120 Grad.
Die vorderen Endflächen (Bodenflächen) der Blöcke 11a, 11b und 11c umfassen ebene Oberflächen 111a, 111b und 111c, die neben den Blockachsen 3a, 3b und 3c und senkrecht zu diesen angeordnet sind, erste geneigte Flächen 13c, die sich von der bogenförmigen Gratlinie der ebenen Flächen 111a, 111b und 111c in Richtung des Umfangs der Einrichtung 2 nach unten neigen, und zweite geneigte Flächen 14a, 14b und 14c, die sich von der bogenförmigen Gratlinie der Außenseite der ersten geneigten Flächen 13a, 13b und 13c in Richtung der äußeren Umfangsfläche der Einrichtung 2 nach unten neigen; darüber hinaus ist zwischen den ersten geneigten Flächen 13a, 13b und 13c und den zweiten geneigten Flächen 14a, 14b und 14c eine Stufe 112 vorgesehen. Auf diese leise ist es durch das Vorsehen der Stufe 112 möglich, den Abstand zwischen den Bohrerspitzen 4, die in die ersten geneigten Flächen 13a, 13b und 13c und in die zweiten geneigten Flächen 14a, 14b und 14c eingebettet sind, beizubehalten, so daß es möglich ist, eine Anzahl von Bohrerspitzen 4 einzubetten und somit Bohreffizienz zu erhöhen.
Wenn ferner die Einrichtung 2 in Bohrrichtung gedreht wird und in Drehrichtung Fortschritt gemacht wird, sind geneigte Flächen 15a, 15b und 15c an den Endteilen der Seitenflächen 12a der Blöcke ausgebildet, die über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 vorstehen, wobei sich die geneigten Flächen sanft in Richtung der unteren Endseite der Axialrichtung der Einrichtung 2 neigen. Mehrere Bohrerspitzen 4..., die hochgehärtete Splitter umfassen, sind in die vorderen Endflächen der Blöcke 13a, 13b und 13c eingebettet, wobei die Flächen 14a, 14b und 14c, die Flächen 15a, 15b und 15c und die geneigten Flächen zueinander rechtwinklig verlaufen.
Die Relativpositionen der Blockachsen 3a, 3b und 3c bezogen auf die Blöcke 11a, 11b und 11c sind derart gewählt, daß bei einer Drehung der Einrichtung 2 in Bohrrichtung die Blöcke 11a, 11b und 11c als Folge des Bohrwiderstangs des Bodenteils des Bohrloches rotieren. Der Kreuzungsteil zwischen einer Seitenfläche 12a des Blocks und dem Bogenteil 12c steht über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 um einen vorbestimmten Bohrabstand vor, und zu diesem Zeitpunkt berühren die Seitenflächen 12b und 12a jedes Blocks die Seitenflächen 12a und 12b der benachbarten Blöcke.
Ferner ist der Außenumfang jedes Blocks 11a, 11b und 11c mit einem Bogen mit unterschiedlichem Radius ausgebildet.
D.h., daß wie in Fig. 6 gezeigt, der Außenumfang der Blöcke 11a, 11b und 11c zwei Bögen S1 und S2 und eine Kurve S3 umfaßt, die sanft die Bögen S1 und S2 verbindet. Die Bögen S1 und S2 besitzen den gleichen Mittelpunkt, und der Radius des Bogens S1 ist größer als der Radius des Bogens S2. Wenn ferner der oben beschriebene Bogen S1 in Bohrrichtung der Einrichtung 2 gedreht wird, ist dieser Bogen an der vorstehenden Seite der äußeren Umfangsfläche der Einrichtung 2 angeordnet, während der Bogen S2 derart angeordnet ist, daß er nicht über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 vorsteht.
Mehrere Bohrerspitzen 4 sind in die vordere Endfläche der Blöcke 11a, 11b und 11c eingebettet; jedoch ist der Radius des Außenumfangs des Teils der Blöcke 11a, 11b und 11c, der vorsteht, größer als der Radius des Außenumfangs des Teils, der nicht vorsteht, so daß eine Anzahl von Bohrerspitzen an den vorstehenden Teil eingebettet werden können. Wenn demzufolge die Einrichtung 2 in Bohrrichtung gedrent wird, so ist die Arbeitsmenge des vorstehenden Teils der Blöcke 11a, 11b und 11c groß, jedoch sind in diesem Teil eine Anzahl von Bohrerspitzen 4 eingebettet, so daß eine Abrasion der Bohrerspitzen 4, die in den vorstehenden Teil eingebettet sind, vor der Abrasion der Bohrerspitzen 4, die in den nicht vorstehenden Teil eingebettet sind, vermieden ist und demzufolge ist es möglich, die Lebensdauer des Bohrwerkzeugs zu verbessern.
Ein sich in Axialrichtung erstreckender Luftauslaßkanal 17 ist im Mittelpunkt der Einrichtung 2 ausgebildet. Dieser Luftauslaßkanal 17 öffnet sich an der unteren Endfläche der Einrichtung 2 und wenn der Hammerkolben herabfällt, wird die dadurch komprimierte Luft durch diese Öffnung ausgelassen. Ferner sind in der Einrichtung 2 Seitenkanäle 19 ausgebildet, die sich radial nach außen erstrecken und die mit dem vorderen Endteil des Luftauslaßkanals 17 verbunden sind, wobei die Seitenkanäle 18 zwischen Luftöffnungen 2a, 2b und 2c in Intervallen von 120 Grad verlaufen. In der Nähe der äußeren Endteile der Seitenkanäle 19 sind diese mit Luftöffnungen 20 verbunden, die sich in Axialrichtung zur vorderen Endseite der Einrichtung 2 erstrecken, und an den Öffnungsteilen der Luftöffnungen 211, die sich in der Bodenfläche der Einrichtung öffnen, sind Nuten 21 ausgebildet, die sich in die radial äußere Richtung nach und nach erweitern. Die Außenenden der Kanäle 21 sind mit Auslaßkanälen 23 für Bohrmaterial verbunden, die an der äußeren Umfangsfläche der Einrichtung 2 und zwischen der Einrichtung und der Außenseite des Bohrrohres 9 ausgebildet sind. Ein Auslaßkanal 23 für Bohrmaterial ist einstückig an dem Außenumfang der Einrichtung 2 vorgesehen und ist bogenförmig zwischen Vorsprüngen 22a ausgebildet, die zum Zentrieren verwendet werden, die einen Zustand beibehalten, bei dem der Außenumfang der Einrichtung 2 einen Mittelpunkt hat, der identisch mit dem des Bohrrohres 9 ist; die Auslaßkanäle 23 für Bohrmaterial und die Vorsprünge 22a sind abwechselnd in Umfangsrichtung zwischen der Einrichtung 2 und dem Bohrrohr 9 angeordnet. Die Breite der Auslaßkanäle 23 für Bohrmaterial ist innerhalb eines festen Bereiches so gewählt, daß lediglich Bohrmaterial mit einer geringeren als eine vorbestimmte Größe durch diese gelangen kann, so daß Bohrmaterial, welches durch einen Auslaßkanal 23 für Bohrmaterial und in das Bohrrohr 9 gelangt, nicht das Bohrrohr 9 verstopft und dieses somit unverwendbar macht.
Ferner sind am vorderen Enöteil der Luftauslaßkanäle 17 der Einrichtung 2 Verbindungskanäle 24 ausgebildet, die mit der Bodenfläche der Achsbohrungen 2a, 2b und 2c verbunden sind. Zwischen der Bodenfläche der Blockachsen 3a, 3b und 3c und den Achsbohrungen 2a, 2b und 2c sind Luftzwischenräume 28 ausgebildet; die Luftzwischenräume 25 sind über Durchlaßkanäle 26 mit der Bodenfläche der Blöcke verbunden, wobei die Durchlaßkanäle 26 durch den Mittelteil der Blockachsen 3a, 3b und 3c und durch Durchlaßkanäle 27 geführt sind, die vertikal durch die Blöcke 11a, 11b und 11c verlaufen. Entlang der Bodenfläche der Blöcke ausgebildete Nuten 28 erstrecken sich von den Öffnungen der Durchlaßkanäle 27 in der Bodenfläche der Blöcke 11a, 11b und 11c nach außen.
Nachfolgend wird der Betrieb des Bohrwerkzeugs mit obigem Aufbau beschrieben.
Wenn ein Hammerzylinder 11 eine Antriebskraft aufnimmt und sich in einer Richtung X dreht, so drehen sich die Einrichtung 2, die Blockachsen und die Blöcke einheitlich in der gleichen Richtung.
Wenn ferner der Hammerkolben in Betrieb gesetzt wird, der sich innerhalb des Hammerzylinders 1 befindet, und auf die Einrichtung 2 eine nach unten gerichtete Schlagkraft überträgt, so werden die Blöcke 11a, 11b und 11c in den Boden getrieben und die Bohrerspitzen 4 fördern Erde und Sand aufgrund der Rotationskraft aus.
Wenn sich der Hammerzylinder 1, die Einrichtung 2 und die Blöcke 11a, 11b und 11c in Bohrrichtung drehen, so rotieren die Blöcke 11a, 11b und 11c um die Blockachsen 12a, 12b und 12c aufgrund des Bohrwiderstandes und ein Kreuzungsteil der Seitenflächen 12a und des Bogenteils 12c der Blöcke 11a, 11b und 11c steht über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung 2 vor und dieser Teil dient als äußere Umfangsschneide A. Wenn sich ferner die Blöcke 11a, 11b und 11c drehen, so berühren sich die Seitenflächen 12a und 12b jedes Blocks mit den Seitenflächen 12b und 12a der benachbarten Blöcke und diese Position dient als Stopper, so daß eine weitere Drehung der Blöcke gesteuert wird. In diesem Zustand nehmen die Blöcke 11a, 11b und 11c die Rotationskraft der Einrichtung 2 auf und fördern mit Hilfe der äußeren Umfangsschneiden A Erde u.ä. aus.
Im vorliegenden Fall sind drei Blöcke vorgesehen, so daß drei äußere Umfangsschneiden A vorgesehen sind, die jeweils einem Block entsprechen; ferner sind diese äußeren Umfangsschneiden A in gleichen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet. Demzufolge ist es möglich, ein ausgewogenes Bohren durchzuführen, so daß beispielsweise auch in einem Untergrund mit ungleicher Beschaffenheit eine Bohrlochkrümmung nur mit geringer Wahrscheinlichkeit auftritt.
Ferner berühren die linken und rechten Seitenflächen 12a und 12b der Blöcke 11a, 11b und 11c die Seitenflächen 12b und 12a der benachbarten Blöcke, und die Blockachsen 3a, 3b und 3c, die an den Blöcken befestigt sind, stehen mit den Achsbohrungen 2a, 2b und 2c in Eingriff und werden durch diese gelagert, so daß die Blöcke 11a, 11b und 11c an drei Punkten gelagert werden. Demzufolge ist die Befestigung der Blöcke 11a, 11b und 11c fest und es kann gebohrt werden, ohne daß ein Rattern in diesen auftritt.
Wenn ferner beim Bohren, wie in Fig. 6 gezeigt, eine parallel zu einer Seitenfläche 12a wirkende Bohrgegenkraft C auf einen Block 11a von der inneren Umfangsfläche des Bohrloches wirkt, so wirkt diese Bohrgegenkraft C auf die Blockachse 3a, die mit dem Block einstückig ausgebildet ist, und wirkt darüber hinaus au einen weiteren Block 11b über die Seitenflächen 12b und 12a, die sich wechselseitig berühren. Sogar wenn eine parallele Kraft auf eine Seitenfläche 12a eines Blockes wirkt, wird auf diese Weise diese Kraft auf die Blockachse 3a und einen weiteren Block 11b verteilt, so daß die auf eine Blockachse 3a wirkende Belastung um diesen Betrag verringert wird. Somit ist es möglich die auf eine Blockachse 3a (3b, 3c) wirkende Tast zu reduzieren, so daß dadurch ein Vorteil erzielt wird, daß der Durchmesser der Blockachsen geringer gemacht werden kann.
Wenn darüber hinaus der Kolben innerhalb des Hammerzylinders 1 herabfällt, so strömt die Luft, die durch diesen Hammerkolben komprimiert wird, in den Versorgungskanal 17 und wird auf die Bodenflächen der Blöcke 11a, 11b und 11c über die Luftzwischenräume 25 geblasen, die zwischen den Achsbohrungen und den Blockachsen und den Durchlaßkanälen 26 und 27 ausgebildet sind, und somit wird Bohrmaterial von den Blöcken entfernt. Dann bewegt sich das Bohrmaterial, das von den Blöcken entfernt worden ist, mit dem komprimierten Gas von den Auslaßkanälen 23 für Bohrmaterial und in das Bohrrohr 9 und wird anschließend nach oben ausgestoßen. Ein Teil der Druckluft, die dem Luftversorgungskanal 17 zugeführt wird, wird durch die Seitenkanäle 19 und die vertikalen Kanäle 20 auf den Auslaßkanal 23 für Bohrmaterial geblasen, der sich am Außenumfang der Einrichtung 2 befindet, so daß das Ausstoßen von Bohrmaterial gleichmäßig durchgeführt wird.
Wie ferner in Fig. 7 gezeigt, wirkt die aus der Rotations- Gegenkraft und der Gegenkraft zur Schlagkraft kombinierte Kraft F, die senkrecht zur Rotations-Gegenkraft verläuft, bezogen auf die vertikale Achse, äußerst geneigt zu den Bohrerspitzen 4, die in den geneigten Flächen 15a, 15b und 15c eingebettet sind; jedoch sind diese Bohrerspitzen 4 in den geneigten Flächen 15a, 15b und 15c derart eingebettet, daß sie im wesentlichen senkrecht zu den Flächen verlaufen, so daß die oben beschriebene kombinierte Kraft F in einem echten Winkel zu den Bohrerspitzen 4 wirkt und folglich kann eine Beschädigung oder ein Entfernen der Bohrerspitzen 4 vermieden werden.
Nachdem der Bohrvorgang vollendet worden ist, wird der Hammerzylinder entgegen der Bohrrichtung gedreht; jedoch drehen sich zu diesem Zeitpunkt die Blöcke 11a, 11b und 11c entgegengesetzt zur Bohrrichtung, und wie in Fig. 2 gezeigt, haben die Bogenteile 12c, die sich am äußersten Umfang der Blöcke befinden, eine Stellung, die der der Bodenfläche der Einrichtung 2 entspricht oder sich innerhalb dieser Stellung befindet. Da es auf diese Weise möglich ist, das Werkzeug entlang des Inneren des Bohrrohres 9 zu gleiten, kann das Bohrwerkzeug durch Nach-oben-Ziehen des Hammerzylinders 1 herausgezogen werden.
Ferner sind die Auslaßkanäle 23 für Bohrmaterial und die Vorsprünge 22a, die zum Zentrieren dienen und einstückig entlang des Außenumfangs der Einrichtung 2 ausgebildet sind, abwechselnd in Umfangsrichtung zwischen der Einrichtung 2 und dem Bohrrohr 9 vorgesehen, das sich an deren Außenseite befindet, so daß die erforderliche Zahl an Auslaßkanälen zum Führen des Bohrmaterials in das Bohrrohr 9 entlang des Außenumfangs der Einrichtung 2 vorgesehen werden kann, so daß die Effizienz für den Auslaß von Bohrmaterial verbessert werden kann.
Darüber hinaus ist, verglichen mit dem Fall, bei dem Vorsprünge 22a zum Zemtrieren der Einrichtung und Auslaßkanäle 23 für Bohrmaterial bezogen auf die Längsrichtung der Einrichtung 2 versetzt angeordnet sind, z.B. verglichen mit dem Fall, bei dem die Vorsprünge zum Zentrieren der Einrichtung an der unteren Endseite der Einrichtung und eine Ringnut für den Auslaß von Bohrmaterial an dem Vorderende der Einrichtung vorgesehen ist, das Rattern der Einrichtung 2 während des Bohrens verringert und ein Einschließen von Bohrmaterial zwischen der Einrichtung und dem Bohrrohr 8 ist vermieden.
Darüber hinaus kann verglichen mit dem oben beschriebenen Fall, bei dem die Vorsprünge 22A zum Zentrieren der Einrichtung 2 und die Auslaßkanäle 23 für Bohrmaterial bezogen auf die Längsrichtung der Einrichtung 2 versetzt angeordnet sind, die Länge der Einrichtung 2 verringert werden und die Gesamtkonstruktion kann kompakter gemacht werden.
Bei dem obigen beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Fall beschrieben, bei dem drei Blöcke 11A, 11B und 11C vorgesehen sind; jedoch ist dies nicht notwendigerweise auf diese Anzahl beschränkt und die vorliegende Erfindung kann ebenfalls mit vier oder mehr Blöcken angewendet werden.
Ferner sind bei dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel die linksseitigen und rechtsseitigen Flächen 12a und 12b der Blöcke 11a, 11b und 11c flach ausgebildet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine derartige Ausbildung beschränkt und die Seitenflächen 12a und 12b können auch als wechselseitig verbundene Bögen ausgebildet werden.
Ferner ist bei dem oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel entweder eine Konstruktion möglich, bei der die Blöcke und die Blockachsen einstuckig ausgebildet sind, oder auch eine Konstruktion, bei der die Blöcke und Blockachsen getrennt ausgebildet sind.
Nachfolgend wird ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform für einen Fall geschildert, bei dem die Blöcke und Blockachsen getrennt ausgebildet sind und dann verbunden werden.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 40 einen Bohrkopf. Dieser Bohrkopf 40 umfaßt im wesentlichen einen Block 42 und eine Blockachse 43, die entfernbar an diesem Block 42 befestigt ist.
Der oben beschriebene Block 42 besitzt eine tellerartige Form mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Ausbildung, gesehen von dessen flacher Seitenfläche aus, und an seiner oberen Fläche sind mehrere Bohrerspitzen 4... eingebettet, die hochgehärtete Splitter umfassen. Ferner ist in dem Block 42 eine Gewindebohrung 44 ausgebildet, die von der oberen Fläche des Blocks 42 zur unteren Fläche des Blocks reicht.
Andererseits hat die oben beschriebene Blockachse 43 ein zylindrisches Aussehen und an deren Vorderende sind Bohrerspitzen 4... eingebettet. Ferner ist am Außenumfang des Vorderendes der Blockachse 43 ein Gewinde 45 ausgebildet, das sich in die oben beschriebene Gewindebohrung 44 schraubt. In Umfangsrichtung der Blockachse ist am Außenumfang von deren Basis eine Nut 46 ausgebildet, die mit einem Stift in Eingriff steht, um ein Entfernen der Blockachse von der Einrichtung 2 zu verhindern.
Der oben beschriebene Bohrkopf 40 wird durch Einsetzen der Blockachse 43 in das Schraubgewinde 44 des Blockes 42 erhalten und durch das Einschrauben der Schraube 45, die am Außenumfang des oberen Endes ausgebildet ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Bohrwerkzeug hat der Bohrkopf 43 eine Blockkonstruktion, die einen Block 42 und eine Blockachse 43 umfaßt, die entfernbar in diesen Block 42 geschraubt ist, so daß bei der Herstellung des Bohrkopfes 40 der Block 42 und die Blockachse 43 getrennt hergestellt werden können. Folglich können die üblichen Probleme, die bei der einstückigen Ausbildung des Bohrkopfes 40 auftreten, gelöst werden, so daß demzufolge die Herstellungskosten des Bohrwerkzeuges niedrig gehalten sind.
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 10 gezeigt. Das in dieser Figur gezeigte dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel ist eine Modifizierung der Konstruktion des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels; die Blockachse 54 ist mit dem Block 52 durch Preßsitz verbunden.
Gemäß dem Bohrwerkzeug nach der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform müssen keine Schraubgewinde auf den Blockachsen 54 und den Blöcken 52 ausgebildet werden, wie in dem Fall des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels, so daß insofern ein Vorteil erzielt ist, daß die Herstellung des Blocks 52 und der Blockachsen 54 einfacher wird.
Ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 11 gezeigt. Die in dieser Figur gezeigte vierte bevorzugte Ausführungsform stellt eine Modifizierung der Konstruktion des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels dar. In dem Block 62 in Fig. 11 ist eine konische Öffnung 64 ausgebildet, deren Durchmesser sich in Richtung der vorderen Endfläche allmählich vergrößert. Ein konisches Teil 68 ist an dem oberen Ende der Blockachse 66 ausgebildet, das mit der oben beschriebenen kegelförmigen Öffnung 64 in Berührung kommt.
Gemäß dem Bohrwerkzeug nach der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist verglichen mit dem Fall des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels darin ein Vorteil erzielt, daß die Genauigkeit der Befestigung und die Stärke der Blockachse 66 bezogen auf den Block 62 verbessert sind.
Fig. 12 zeigt ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Die in dieser Figur gezeigte bevorzugte Ausführungsform ist eine Modifizierung der Konstruktion der dritten bevorzugten Ausführungsform.
An der vorderen Endfläche des Blocks 72 ist eine kreisförmige Öffnung 74 ausgebildet, deren Tiefe ein Drittel des Blockes 72 beträgt, und in der Bodenfläche dieser Öffnung 74 ist eine Öffnung 76 ausgebildet, die eine Öffnung an der unteren Endfläche des Blocks 72 hat und die koaxial zur Öffnung 74 verläuft und einen geringeren Durchmesser als die Öffnung 74 aufweist.
Andererseits umfaßt die Blockachse 78, die mit dem oben beschriebenen Block 72 kombiniert wird, einen Axialteil 82, der ein zylindrisches Äußeres hat und an deren Außenumfang des unteren Endes eine Nut 80 ausgebildet ist und einen Kopfteil 84, der am Vorderende dieses Axialteils 82 ausgebildet ist und der einen größeren Durchmesser als der Axialteil 82 hat.
Der Block 72 wird durch Einsetzen des Axialteils 82 der Blockachse 78 in die Öffnung 74 befestigt und durch Eingreifen des Kopfteils 84 der Blockachse 78 in die Öffnung 74 des Blockes 72.
Gemäß dem Bohrwerkzeug nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Block 72 zwischen dem Kopfteil 84 der Blockachse 75 und der Bodenflächen der oben beschriebenen Einrichtung 2 gelagert, so daß dadurch ein Vorteil erzielt ist, daß keine Schraubgewinde zwischen dem Kopfteil 82 der Blockachse 78 und der Öffnung 74 des Blockes 72 wie bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildet werden müssen, oder daß wie bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel Verfahren wie Preßsitz u.ä. durchgeführt werden müssen.
Fig. 13 zeigt ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Das in dieser Figur gezeigte sechste Ausführungsbeispiel umfaßt ebenso wie das oben beschriebene fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Block 92 und eine Blockachse 93.
An der äußeren Umfangsfläche des unteren Endes der Blockachse 93 ist ein Schraubgewinde 94 ausgebildet und diese Blockachse umfaßt einen Axialteil 96, der frei gleitend in die Öffnung 95 des oben beschriebenen Blockes 92 eingesetzt wird. Ein Kopfteil 97, der an dem vorderen Endteil des Axialteils 96 ausgebildet ist, hat einen größeren Durchmesser als der Axialteil 96 und ist frei gleitend in die Öffnung 74 des Blockes 92 eingesetzt.
Die Ausführungsform wird hergestellt, indem der Axialteil 96 der Blockachse 93 in die Öffnung 95 des Blockes 92 eingesetzt wird und durch Eingreifen des Kopfteiles 97 der Blockachse 93 in die Öffnung 74 des Blocks 92. Ferner wird der Axialteil 96 durch Einschrauben des Schraubgewindes 94 des Axialteils 96 in die Schrauböffnung 99 befestigt, die in der Bodenfläche der Einrichtung 2 vorgesehen ist. Wenn die Einrichtung 2 sich in Bohrrichtung dreht, so dreht sich der Block 92 um die Blockachse 93 und steht über den Außenumfang der Einrichtung um einen vorbestimmten Betrag vor.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Blockachse 93 durch Einschrauben in die Einrichtung 2 befestigt, so daß dadurch ein Vorteil erzielt wird, daß in der Blockachse 93 und im Block 92 kein Rattern erzeugt wird.
Fig. 14 zeigt ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Bei dem in dieser Figur gezeigten Bohrwerkzeug ist an der unteren Endfläche des Blockes 100 ein Loch 101 ausgebildet, das nicht dessen vordere Endfläche erreicht. Der vordere Endteil einer zylindrischen Blockachse 103, an dessen Außenumfang des unteren Endes ein Schraubgewinde ausgebildet ist, ist in diese Öffnung 101 eingesetzt, wobei eine Nut 134 an diesem vorderen Endteil in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Ein Stift 105 ist in diese Nut 134 durch eine Stiftöffnung eingesetzt, die in dem Block 100 ausgebildet ist und dadurch wird die Blockachse verbunden; das Entfernen der Blockachse 103 von dem Block 100 wird durch den Stift 105 verhindert, und somit ist der Block 130 um die Blockachse 103 drehbar.
Bei dem Bohrwerkzeug dieser bevorzugten Ausführungsform liegt die Blockachse 103 an der vorderen Endfläche des Blockes 100 nicht frei, so daß dadurch ein Vorteil erzielt ist, daß eine Abnutzung vermieden ist, die aus einer Berührung mit dem Bohrmaterial resultiert.
Bei den Bohrwerkzeugen gemäß der zweiten und der siebten Ausführungsform sind die Blöcke und die Blockachsen als separate Teile ausgebildet. Durch sorgfältige Kombination der Materialien für diese Teile kann die Zuverlässigkeit des Werkzeugs erhöht werden.
Im folgenden werden Beispiele für die erforderliche Qualität für die Blöcke beschrieben.
(1) Die Abnutzung aufgrund der Berührung mit steinigen Schichten im Boden sollte gering sein (Abnutzungsfestigkeit).
(2) Da es notwendig ist, eine Reihe von Öffnungen für das Einsetzen der Bohrerspitzen auszubilden, sollten diese maschinenbearbeitbar sein (Maschinenbearbeitbarkeit).
Demgegenüber berühren verglichen mit den Blöcken selbst die Blockachsen nur selten Felsen, und somit ist hier ein niedriger Abnutzungswiderstand erlaubt. Ferner haben die Blockachsen verglichen mit den Blöcken einen einfachen Aufbau, so daß hier eine schlechte Maschinenherstellbarkeit akzeptabel ist. Da jedoch die Blockachsen durch Bohren wiederholt deformiert werden ist eine hohe Dauerfestigkeit erforderlich. Demzufolge wenden für die Blöcke zur Erreichung idealer Abnutzungsfestigkeit grundsätzlich gehärtete, getemperte Materialien verwendet und zur Erhöhung der Dauerfestigkeit ist es bei den Blockachsen bevorzugt, oberflächengehärtete Materialien zu verwenden, bei denen lediglich die Oberfläche durch ein Karburierungsverfahren o.ä. gehärtet worden ist.
Beispielsweise sind die Blöcke aus Stahl hergestellt, das Nickel, Chrom, Molybdän und einen hohen Kohlenstoffanteil enthält und der einem Härtungs- und Tempervorgang unterworfen wird, und die Blockachsen sind aus Stahl hergestellt, der Nickel, Chrom, Molybdän und einen niedrigen Kohlenstoffanteil enthält und der einer Karburierung unterworfen worden ist.

Claims

1. Bohrwerkzeug mit einer Einrichtung (2), die eine Schlagkraft eines Hammers und eine Rotationskraft eines Hammerzylinders (1) aufnimmt, in deren Bodenfläche mindestens drei Axialbohrungen (2a, 2b, 2c) vorgesehen sind, die in einem Abstand zum Mittelpunkt der Einrichtung (2) und mit gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung vorgesehen sind, wobei in den Achsbohrungen (2a, 2b, 2c) Blockachsen (3a, 3b, 3c), frei drehbar eingesetzt sind, wobei im wesentlichen fächerartige Blöcke (11a, 11b, 11c) mit an deren vorderen Endflächen eingebetteten Bohrerspitzen (4) an den vorderen Endteilen der Blockachsen (3a, 3b, 3c) derart vorgesehen sind, daß linke und rechte Seitenflächen (12a, 12b) der Blöcke (11a, 11b, 11c) sich wechselseitig gegenüberliegen und Bogenteile sämtlicher Blöcke (11a, 11b, 11c) zusammen im wesentlichen ein kreisförmiges Außeres bilden; und wobei

bei einer Drehung der Einrichtung (2) in Bohrrichtung die Blöcke (11a, 11b, 11c) aufgrund des Bohrwiderstanges eines Bodenteils des Bohrloches rotieren, wobei ein Kreuzungsteil der Seitenflächen (12a, 12b) und der Bogenteile (12c) der Blöcke (11a, 11b, 11c) über eine äußere Umfangsfläche der Einrichtung (2) um einen vorbestimmten Bohrabstand vorsteht, und woher wechselseitigen Positionen der Blockachsen (3a, 3b, 3c) bezogen auf die Blöcke (11a, 11b, 11c) derart festgelegt sind, daß beide Seitenflächen (12a, 12b) jedes Blocks die Seitenflächen (12a, 12b) der benachbarten Blöcke zu diesem Zeitpunkt berühren.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaßkanäle (23) für Bohrmaterial und zum Zentrieren verwendete Vorsprünge (22a), die einstückig an einem Außenumfang der Einrichtung (2) vorgesehen sind, abwechselnd in Umfangsrichtung zwischen der Einrichtung (2) und einem Bohrrohr (9) an einer Außenseite derselben angeordnet sind.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Einrichtung (2) eine sich in Axialrichtung erstreckende Luftauslaßöffnung (17) ausgebildet ist, in den Blockachsen (3a, 3b, 3c) sich in Axialrichtung erstreckende Durchlaßöffnungen (26, 27), mit Öffnungen in vorderen Endflächen der Blöcke (11a, 11b, 11c) ausgebildet sind, eine Tiefe der Achsbohrungen (2a, 2b, 2c) derart gewählt ist, daß sie größer ist als eine Länge der Blockachsen (3a, 3b, 3c), und daß Verhindungskanäle (24) in der Einrichtung (2) ausgebildet sind, welche den Luftauslaßkanal (17) und die Achsbohrungen (2a, 2b, 2c) verbinden.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorderen Endfläche der Blöcke (11a, 11b, 11c) Nuten (28) vorgesehen sind, die von den Ränder dem Öffnungen der Durchlaßkanäle (26, 27) zu den Auslaßkanälen (23) für Bohrmaterial führen.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Einrichtung (2) eine in Axialrichtung verlaufende Luftauslaßöffnung (17) ausgebildet ist, die durch Seitenkanäle (19) mit Luftkanälen (20) verbunden ist, die in einer Bodenfläche der Einrichtung (2) Öffnungen haben und erreichen, und daß an einer äußeren Umfangsfläche der Einrichtung (2) Auslaßkanäle (23) für Bohrmaterial und Schlitze (21) ausgebildet sind, welche die Auslaßkanäle (23) für Bohrmaterial verbinden, und daß Luftöffnungen (20) an einer Bodenfläche der Einrichtung vorgesehen sind.

6. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Kreuzungspunkt der Seitenflächen und der vorderen Endflächen der Blöcke (11a, 11b, 11c) geneigte Flächen (15a, 15b, 15c) vorgesehen sind, die sich bezogen auf diese Flächen neigen, und daß ein Teil der Bohrerspitzen (4) in die geneigten Flächen (15a, 15b, 15c) bezogen auf die geneigten Flächen (15a, 15b, 15c) vertikal eingebettet ist.

7. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Blöcke (11a, 11b, 11c) durch Bogen (S1, S2) mit unterschiedlichen Radien gebildet wird, und daß bei Drehung der Einrichtung (2) in Bohrrichtung ein Radius eines Außenumfangs des Blockes (11a, 11b, 11c) an einer Seite, die über die äußere Umfangsfläche der Einrichtung (2) vorsteht, derart gewählt wird, daß er größer ist als der Radius eines Außenumfangs des Blockes (11a, 11b, 11c) an einer Seite, die nicht vorsteht.

8. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockachsen (3a, 3b, 3c) und die Blöcke (11a, 11b, 11c) jeweils lösbar befestigt sind.

9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockachsen (3a, 3b, 3c) und die Blöcke (11a, 11b, 11c) unterschiedliche Materialien umfassen.

10. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerfestigkeit der Blockachsen (3a, 3b, 3c) so gewählt wird, daß sie größer ist als die Dauerfestigkeit der Blöcke (11a, 11b, 11c).

11. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Endflächen der Blöcke (11a, 11b, 11c) mit ebenen Flächen (111a, 111b, 111c) versehen sind, die auf der Seite mit Blockachsen angeordnet sind und die senkrecht zu den Blockachsen (3a, 3b, 3c) verlaufen, sowie mit ersten geneigten Flächen (13a, 13b, 13c) die sich von bogenförmigen Gratlinien der ebenen Flächen (111a, 111b, 111c) in Richtung einer äußeren Umfangsseite der Einrichtung (2) nach unten neigen, und zweite geneigte Flächen (14a, 14b, 14c), die sich von außenseitigen bogenförmigen Gratlinien der ersten geneigten Flächen in Richtung der außeren Umfangsseite der Einrichtung (2) nach unten neigen, und daß zwischen den ersten und zweiten geneigten Flächen eine Stufe (112) vorgesehen ist.