DE7724350U1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

Description

Hawera Probst GmbH + 'Qoj··. . j j:.. *..*: *: A 36 851/mxa t G 77 24 350.6 ί·.^ ^:1.K..^: ' ^:..^::..^: 13. Mai 198O |

Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer zum Tiefbohren mit kleinem, vorzugsweise 5 ~ 20 mm Durchmesser nach den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Hauptanspruches.

Bei einem bekannten Gesteinsbohrer dieser Art (DE-AS 23 58 447) verläuft der Nutboden nahezu über die ganze Breite der Nut parallel zur Bohrerachse, so daß eine im Axialschnitt etwa rechteckförmige Bohrmehlnut gebildet wird. Der Nutboden geht in den annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisenden Steg über, der die Bohrmehlnut in Axialrichtung des Bohrers begrenzt.

Infolge der rechteckigen Querschnittsausbildung wird der Steg beim Einsatz des Bohrers rasch verschlissen. Mit zunehmendem Verschleiß des Steges nimmt auch die Tiefe der Bohrmehlnut ab, so daß es vorzeitig zu einer schlechten Förderung des Bohrmehls in der Nut kommt. Das Bohrmehl wird dann nicht mehr in ausreichendem Maße aus dem Bohrloch gefördert, und es tritt in der Nut ein Bohrmehlstau auf, wodurch der Bohrfortschritt verlangsamt wird. Unter Umständen kann es sogar zu einem Stillstand der Bohrmaschine kommen. Der nachlassende Bohrfortschritt führt auch zu einer starken Belastung des Bohrers, der dabei sogar zu Bruch gehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszubilden, daß der Bohrer unabhängig von seinem Verschleiß einen stets ausreichend großen Sammelraum für das Bohrmehl aufweist und jeder Ver-

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kleinerung der Stegquerschnitte infolge Verschleisses eine überproportionale Vergrößerung der Rückenbreite der Stege und damit der Führungsflächen des Bohrers gegenüber steht, so daß auch na&h langer Einsatzdauer ein hoher Rohrfortschritt gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Gesteinsbohrer mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst.

Nach der Erfindung ergibt sich eine asymmetrische Ausbildung der Bohrmehlnut, die im Bereich der Bohrmehltragfläche ihre größte radiale Tiefe hat, welche in Richtung auf den Steg stetig abnimmt. Da die Förflerung des Bohrmehls in der Nut in der Regel im unteren Drittel der Nut erfolgt, steht für das Bohrmehl trotz zunehmenden Bohrquerschnittes ein ausreichend großer Aufnahmeraum zur Verfügung, so daß flas Bohrmehl rasch aus dem Bohrloch transportiert werden kann. Die Breite der Stege ist infolge der erfindungsgemässen Ausbildung im Vergleich zur Breite der Nut sehr gering, wodurch sich nur eine geringe Reibung an der Bohrlochwand und damit ein großer Bohrfortschritt ergibt. Im Axialquerschnitt gesehen, steht bei zunehmendem Verschleiß des Steges infolge des schräg und geradlinig verlaufenden Nutbodens in Richtung weg von der Bohrerachse ein stetig sieh vergrößernder Materialquerschnitt zur Verfügung. Dadurch nimmt mit zunehmendem Verschleiß des Steges die Größe seiner Rückenfläche, die die Pührungsflache des Bohrers bildet, überproportional zu, was wiederum eine erhebliche Verschleißminderung bewirkt. Die durch diese Vergrößerung der Steg-Rückenfläche, also der Führungsfläche, erzielte Verschleißminderung hat zur Folge, daß der bei weiterem Gebrauch des Bohrers pro Zeiteinheit erfolgende Materialabtrag des Steges entsprechend ständig kleiner wird, wodurch wiederum nur eine geringe Reduzierung der Bohrmehl-

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tragfläche erfolgt, so daß über eine lange Gebrauchsdauer die schnelle Bohrförderung nicht beeinträchtigt wird. Die Bohrmehltragfläche bleibt insgesamt somit auch bei Verschleiß des Steges ausreichend groß, um eine rasche Bohrmehlförderung und damit einen großen Bohrfortschritt zu gewährleisten. Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer ist infolge der geringen Wandreibung, der guten Bohrmehlförderung, des hohen Bohrfortschrittes für kleine und leistungsstarke Bohrmaschinen besonders geeignet, zumal der Rückenverschleiss der Stege im Vergleich zu den bekannten Rechteckquerschnitten um etwa ein Drittel reduziert wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer,

Fig. 2 den Gesteinsbohrer gemäß Fig.. 1, bei dem nur ein Teil der Bohrnuten dargestellt ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. ü in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 3·

Der in der Zeichnung dargestellte Gesteinsbohrer ist insbesondere für drehschlagendes Bohren geeignet und weist eine Bohrschneide 1 auf, die vorzugsweise durch eine eingelötete Hartmetallplatte gebildet wird. Die Bohrschneide 1 besteht aus zwei dachförmig zueinander angeordneten Schneidenabschnitten la und Ib, denen jeweils eine Bohrmehlnut 2 bzw. 3 zugeordnet ist. Die beiden Bohrmehlnuten 2, 3 verlaufen wendelförmig um die Bohrerachse ^}i und sind in Axialrichtung durch wendelförmig um die Bohrerachse verlaufende Stege 5

und 6 begrenzt. Im Bereich der Bohrerspitze ist der Steganlauf 5'_a 6' geradlinig ausgebildet, wodurch sich eine beidseitig gute Abstützung der Hartmetallplatte und große Lötflächen zur sicheren Befestigung der Kartmetallplatte am Bohrkörper ergeben. Die Bohrmehlnuten 2_s 3 gehen im Bereich des Einspannendes des Bohrers in einen zylindrischen Abschnitt 7 des Bohrers über, der an das Einspannende 8 anschließt.

Der Gesteinsbohrer hat vorzugsweise Durchmesser von 5 bis 20 mm und ist zum Tiefbohren vorgesehen. Vorteilhaft beträgt das Verhältnis der Bohrerlänge L zum Nenndurchmesser D etwa 20 : 1. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Nenndurchmesser D durch die Breite der Hartmetallplatte 1 bestimmt. Die Länge L des Bohrers entspricht dem Abstand zwischen der Bohrerspitze 9 und dem freien Ende des Einspannendes 8 (Fig. 2).

Der Steigungswinkel c( der-beiden Bohrmehinuten 2, 3 beträgt vorteilhaft höchstens 40°. Infolge dieser verhältnismäßig geringen Steigung der Bohrmehinuten wird die Bohrmehlförderung verbessert.

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Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, haben die Bohrmehinuten 2, 3 asymmetrischen Querschnitt. Der Boden 10 der Nut 2j 3 verläuft, im Axialschnitt gesehen, über seine ganze Länge geradlinig und schließt einen Winkel (2> von etwa 15° mit der Bohrerachse ^ ein. Das dem Einspannende 8 zugewandte Ende des Nutbodens 10 schließt winklig an die Rückenfläche 11 des Steges 5» 6 an. Vorteilhaft beträgt der Winkel 0 zwischen dem Nutboden 10 und der Rückenfläche 11 etwa 15° (Fig. 3). Das der Bohrerspitze 9 zugewandte Ende des Nutbodens 10 geht bogenförmig in die Bohrmehltragfläche 12 über. Die Tragfläche 12 ist um einen Winkel ^-von etwa 5 bis 10° unterschnitten. Dadurch schließt die Bohrmehltragfläche im Bereich

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der Rückenfläche des Steges 5,6 mit der Bohrerachse 4 einen in Richtung auf das Einspannende 8 sich öffnenden spitzen Winkel ein. Das auf der Tragfläche liegende Bohrmehl wird infolge der Hinterschneidung während des Bohrens bei auftretenden Axialstößen in Richtung auf den Nutboden 10, also in den Sammelraum 13 der Nut 2, 3 gelenkt. Das Bohr mehl bleibt dadurch während des Bohrens innerhalb der Nut 2, 3 und wird rasch aus dem Bohrloch gefördert.

um einen möglichst großen Bohrmehl-Sammelraum im Bereich der Tragfläche 12 zu erhalten, liegt die Tragfläche 12 über nahezu ihre gesamte Länge auf einem Kreisbogen mit einem Radius r, dßr etwa das 0,7 bis 0,3-fache des Abstandes t zwischen dem Bohrerkern 1Ά und der Bohrerhüllfläche 15 beträgt (Fig. 2). Dadurch hat der Bohrer bei großem Sammelraum 13 noch eine ausreichende Dicke, so daß er in diesem Bereich eine ausreichende Knickfestigkeit hat. De_° Keilwinkel C zwischen der Bohrmehltragfläche 12 und dem Boden 10 der in Richtung auf die Bohrerspitze 9 folgenden Nut liegt zwischen etwa 70° und 80°.

Im Axialschnitt nimmt die Tiefe der Nut von der Bohrmehltragfläche 12 aus in Richtung auf das Einspannende 8 stetig ab. Infolge des verhältnismässig kleinen Winkels (f zwischen der Rückenfläche 11 des Steges 5j S und dem Nutboden 10 findet bei Verschleiß, also bei radialer Verkleinerung der Querschnittsfläche der Stege 5>6 eine starke Vergrößerung der Rückenfläche F der Stege und damit der Bohrerführungsfläche statt. Wie in Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, nimmt im Axialschnitt die Rückenbreite F_Q über F.. und F_? bis F, über eine kleine radiale Länge rasch zu. Infolge einer solchen Verbreiterung der Rückenfläche in axialer Richtung

beim Verschleiß des Steges 5 bzw. 6 wird der Verschleiß pro Zeiteinheit mit zunehmender Einsatzdauer stark verringert. Dadurch bleibt ein großer Bohrfortschritt und eine rasche und einwandfreie Bohrmehlförderung auch nach langer Einsatzdauer des Bohrers erhalten. Der Rückenverschleiß des Steges 5 bzw. 6 nimmt also durch die asymmetrische Gestaltung der Bohrmehlnuten 2, 3 nicht linear zu, da dieser Verschleiß infolge der überproportionalen Verbreiterung der Rückeobreite P (vergl. Schnitte F_Q bis P, in Pig. H) stark vermindert wird und somit auch nach langer Einsatzdauer nur eine geringe radiale Dickenabnahme der Stege 5 bzw. 6 und eine entsprechend geringe radiale Verkleinerung der Bohrmehltragflache 12 erfolgen. Die BoVirmehlförderung wird dadurch auch nach längerer Gebrauchsdauer praktisch reicht beeinträchtigt, so daß ein hoher Bohrfortschritt erhalten bleibt.

Zur Verringerung der Wandreibung ist das Verhältnis der Bohrmehlnutenbreite N zur Rückenbreite P vorteilhaft größer als 5:1. Bei einem solchen Verhältnis haben die Stege 5»6 nur eine geringe Breite, wodurch die Reibung an der Bohrlochwand verringert und die Größe der Bohrmehlnuten 2,3 vergrößert werden. Die verringerte Stegbreite und die damit erreichte Vergrößerung der Bohrmehlnuten 2,3 erhöhen die Einsatzda-uer des Bohrers und verbessern den Bohrfortschritt. Zweckmässig beträgt die Rückenbreite F etwa 1/5 bis 1/10 des Nenndurchmessers D des Bohrers. Dadurch ist die Rückenbreite der Stege auch bei großem Fenndurchmesser klein und die Bohrmehlnuten 2, 3 entsprechend groß, so daß das bei größeren Bohrern verstärkt anfallende Bohrmehl einwandfrei aus dem Bohrloch gefördert wird.

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Zur Verbesserung der Bohrraehlförderung ist der Bohrerkern 14 über nahezu die gesamte Länge der Bohrmehlnuten 2,3 zylindrisch ausgebildet (Fig. 2), wobei die Zylinderachse durch die Bohrerachse 4 gebildet wird. Der Bohrerkern 14 wird durch den von den Bohrmehlnuten 2,3 umschlossenen Abschnitt des Bohrers gebildet. Der Durchmesser d des Bohrerkerns 14 ist höchstens halb so groß wie der Nenndurchmesser D. Der Bohrer besitzt dadurch einen äußerst geringen Stirnwiderstand, der zusätzlich einen hohen Bohrfortschritt sicherstellt. Außerdem gibt der geringe Kerndurchiiesser d in Verbindung mit der asymmetrischen Fördernut 2,3 dem Bohrer hohe Elastizität und äamit eine große Knickfestigkeit. Schliesslich hat der erfindungsgemässe Bohrer einen außergewöhnlichen Schlankheitsgrad. Lediglich im Sndbereich des Bohrers verbreitert sich der Bohrerkern 14 in Richtung auf den Bohrerschaft 8. Vorteilhaft erfolgt die Verbreiterung des Bohrerkernes Ik₃ im Axialschnitt gesehen, nicht linear, sondern parabolisch oder hyperbolisch. Dadurch wird der Faserverlauf des Bohrers in diesem Bereich nur wenig gestört. In vorteilhafter V/eise erfolgt die Zunahme des Kernquerschnittes über eine Axiallänge 16 von höchstens 30 % der gesamten axialen Länge der Stege 5j6. Vorteilhaft verbreitert sich der Bohrerkern 14, im Axialschnitt gesehen, kreisbogenförmig mit einem Radius R, der mindestens 100 mm beträgt. Durch diese über eine kurze Länge des Bohrers erfolgende hohe Kernstärkenzunahme im Bereich des Auslaufes der Bohrroehlnuten 2,3 unmittelbar unterhalb des zylindrischen Bohrerabschnittes 7 kann dar Bohrer im Betrieb auftretende hohe Biegewechselbelastungen sicher aufnehmen, die beispielsweise durch unsauberes Führen der Bohrmaschine bei nahezu voller Bohrtiefe auftreten können. Die hohen Biegewechselbelastungen müssen dann über eine verhältnismässig kurze freie Biegelänge aufgenommen v/erden, was dureh die hohe Kernstärkenzunahme erreicht wird. Dadurch

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werden trotz der schlanken Ausbildung des Bohrers Schaftbrüche vermieden. Wie Fig. 2 zeigt, wird, im Axialschnitt gesehen, die Tangentialebene, die in der zylindrischen Übergangsstelle 17 vom erweiterten Bohrerkernabscbnitt Ii) an den die Außenseite des erweiterten Bohrerkernabschnittes enthaltenden Kreis gelegt wird, durch die Außenseite des zylindrischen Bohrerkernabschnittes Ik gebildet. Der zylindrische Bohrerkern geht also stetig in den erweiterten Bereich über, so daß der Paserverlauf nur wenig gestört und die Festigkeit in diesem Bereich ausreichend hoch ist.

Der Gesteinsbohrer hat bei schlanker Ausbildung einen verhältnismäßig großen Raum zur Bohrmehlförderung, was die Bohrgeschwindigkeit begünstigt. Die asymmetrische Ausbildung der Bohrmehlnuten 2,3 ergibt eine Verringerung der Viandreibung bei gleichzeitig ausreichend "großem Raum zur Bohrmehlförderung. Da der Bohrerkern 14 über nahezu die gesamte Länge der Bohrmehlnuten konstanten Durchmesser d hat, wird die Tiefe der Bohrmehlnuten 2,3 über die Länge des Bohrers nicht verändert, so daß über die gesamte Bohrerlänge ein einwandfreier Bohrmehltransport stattfindet.

Claims (1)

1. Bawera Probst GmbH + J2g.^: _r.^: ' ^:,.^: _r,.^: ' '\Λ'?β 851/mxa

   Ansprüche

   1. Gesteinsbohrer zum Tiefbohren mit kleinem, vorzugsweise 5-20 mm Durchmesser für Drehschlag- und J Hammerbohrmaschinen, mit Bohrschneiden und mit mindestens einer Bohrmehlnut, die in Axialrichtung von einem wendelförmig um die Bohrerachse verlaufenden, mit einer Rückenfläche versehenen Steg begrenzt ist, dessen eine dem Einspannende des Bohrers ; zugewandte Seitenfläche eine Bohrmehltragfläche bil- j det, die in den Boden der Bohrmehlnut übergeht und j dessen Rückenfläche parallel zur Bohrerachse verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (10) der Bohrmehlnut (2, 3) von der Bohrmehltragfläche (12) aus unter einem spitzen Winkel (ß ) zur Bohrerachse (4) geradlinig bis zur Rückenfläche (11) des Steges (5j 6) verläuft, derart, daß das dem Einspannende (8) zugewandte Ende des Nutbodens (10) an die Rückenfläche .(H-) .ües Steges. (5,6) mit geradlinigen..Winkelschenkeln (10_rll) anschließt und daß das Verhältnis der in Achsrichtung des Bohrers gemessenen Breite (N) der Bohrmehlnut (2, 3) zur Rückenbreite (F) des Steges (5, 6) größer als 5:1 ist.

   2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückenbreite (F) des Steges (5, 6) zwischen etwa 1/5 bis 1/10 des Nennd.urchmessers (D) des Bohrers beträgt.

   5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutboden (10) 'in an sich bekannter We: se bogenförmig in die Bohrmehltragfläche (12) übergeht.

   *}. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrmehltragfläche (12) Um einen spitzen Winkel (*$*)> vorzugsweise von 5° bis 10°, unterschnitten ist.

   5. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel .(E ) zwischen dem
   Nutboden (10) und dem Auslaufende der Bohrmehltragfläche

   (12) zwischen etwa 70 bis 80° liegt.

   6. Gesteinsbohrer, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser .(d) des von den Bohrmehlnuten (2,3) umschlossenen Bohrerkerns (14) im zylindrischen Bereich höchstens gleich dein halben Nenndurchmesser (D) des Bohrers beträgt.

   7. Gesteinsbohrer noch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß. der Bohrerkern (14) im Bereich des

   • . Einspannendes (8) des Bohrers in Richtung auf das Einspannende sich erweitert.

   8. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche -1 bis .7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkern (14) über nahezu die
   gesamte, die Nuten (2,3) aufweisende Bohrerlänge zylindrisch ist, wobei die Zylinderachse durch die Bohrerachse

   . (4) gebildet ist.

   9. Gesteinsbohrer .nach einem der Ansprüche 1 bis 8,.dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrmehltragfläche .(12) , im Axialschnitt gesehen, auf einem Teil eines Kreisbogens liegt, dessen Radius (ir) etwa das 0,7 - 0,8-fache des Abstandes zwischen dem Bohrerkern (14) und der Hüllfläche des Bohrers beträgt.

   10. Gesteinsbohrer nach einerr» car Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bohrerkarn (14) im Bereich
   des Einspannendes (8) des Bohrers _r im Axialschnitt gesehen, in Richtung auf das Einspannende parabolisch oder hyperbolisch, vorzugsweise kreisbogenförmig, erweitert,

   11. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Kernquerschnittes über

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   eine Axiallänge (l6) von höchstens 30 % der Gesamtspirallänge erfolgt.

   12. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß, im Axialschnitt gesehen, die Tangentiale an den die Außenseite des erweiterten Bohrerkernabschnittes enthaltenen Kreis in der Übergangsstelle (17) vom zylindrischen Bohrerkernabschnitt (I¹I) zum erweiterten Bohrerkernabschnitt durch die Außenseite des zylindrischen Bohrerkernabschnittes (I¹I) gebildet ist (Fig. 2).

   13· Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

   dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bohrer- j spitze der Steg (5¹, 6¹) geradlinig ausgebildet j

   ist. \