DE800850C

DE800850C - Grosslochbohrer

Info

Publication number: DE800850C
Application number: DEP4914D
Authority: DE
Inventors: Adolf Meutsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1950-12-11

Description

Großlochbohrer

Gegenstand der Erfindung ist ein Bohrer zum

Bohren insbesondere großer LÜcher in Kohle und

inittelliartem Gestein. Der Bohrer soll vorzugsweise

dort Verwendung finden, wo Sprengarbeit nicht an-

wendbar ist und man den Abbau mittels des Ab-

bauhammers vornehmen inuß. In solchen Fällen

muß man vor dem Abtreiben oder Ankeilen der

Kohle einen Einbruch in die Kohle herstellen, der

besondere Anstrengungen und eine verhältnismäßig

große Arbeitszeit erfordert.

Die Erfindung verkürzt und erleichtert diese Ein-

bruchsarbeit durch Anwendung eines Bohrers, der

in an sich bekannter Weise einen vorderen Zentrier-

hohrer zum Vorbohren und dahinter eine Anzahl

von zur Erweiterung des vorgebohrten Loches

dienenden Erweiterungsflügeln aufweist, deren

Schneiden verschieden weit von der Bohrerachse

ausladen.

Gemäß der Erfindung sind die Erweiterungs-

flügel in ihrer Winkelstellung zueinander um die

l')ohrerachse einstellbar. Man kann dadurch er-

reiche», daß bei einer beliebigen Anzahl von Bohr-

flügeln mit gleicher oder verschiedener Schneid-

kantenbreite und verschieden langen nlebelarmen

lediglich durch Einstellung des Winkels die auf die

einzelnen Fliigel ausgeübten Bohrwiderstände ein-

ander so ausgleichen, daß keine oder nur eine un-

wesentliche Kraft vorhanden ist, die den Bohrer

aus seiner Mittellage

bestrebt

ist. Der Bohrer wird zweckmäßig in Verbindung

mit einer Hohlbohrstange verwendet, die an dem

(lern Bohrkopf zugekehrten Ende mit einer Fi*3r<ler-

scluiecke für das Bohrklein versehen ist.

Die Zeichnung zeigt als Beispiel mehrere Aus-

führun-sfornien der Erfindung. und zwar zeigt

einen Ztisaminen(.resetztenl')ohrerrnitl#olir-

stange in gebrauchsfertigem Zustand in einer An-

sicht,

Fig. 2 eine Aufsicht auf Fig. r,

Fig. 3 die Ansicht eines Erweiterungsflügels.

Fig. a eilte Ansicht von oben auf Fig. 3, Fig. 3 eilte Ansicht von links auf Fig. 3, Fig. 6 eine Aufsicht auf eilte abgeänderte Ausfü hrungsform eines Bohrers mit vier Erweiterungsflügeln, Fig. 7 einen Bohrkopf für Hochbohrungen, F ig. 8 die Arbeitsweise der Bohreinrichtung an einem Kohlenstoß im Bergbau, Fig.9 eine graphische Darstellung der auf den l>ohrer wirkenden Widerstände bei einer Anordnung der Schneiden nach Fig. 6, Fig. io ein ähnliches Diagramm, ebenfalls für einen vierflügligen Bohrer, Fig. r i ein Kräftediagramm bei Anordnung von drei Flügeln, Fig. 12 ein solches bei einer Anordnung von fünf Flügeln und Fig. 13 ein weiteres Diagramm bei einer Anordnung von sechs Flügeln.

Der in Fig. i dargestellte Bohrer, der z. B. durch. eine elektrisch oder pneumatisch betriebene Handb< hrrnaschine angetrieben werden kann, dient zur Herstellung von Löchern von etwa 120 bis 4oo inne 0 und 1,6 bis 3 m Tiefe, obwohl malt durch Verlängerung der Bohrstange auch tiefere I.-Klier damit bohren kann. Art der Spitze des 1iohrers sind zwei Zentrierflügel i und 2 vorgesehen, die mit Hartmetall bestückt sein können und dazu dielten, ein kleineres Loch vorzubohren, das zur Zentrierung dient. Die Schneiden können die Form der üblichen Drehbohrschneiden haben. :1ti diese Flügel schließt sich ein Schaft 3 aus Schlangenbohrstahl an, an dessen Ende eine Grundplatte 4 und anschließend ein Gewindezapfen 5 vorgesehen sind. Schaft, Grundplatte und Zapfen bilden ein starres Stück.
Auf den Gewindezapfen 5 werden die Erweiterungsflügel 6 und 7 aufgesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei solcher Erweiterungsflügel vorhanden. Sie unterscheiden sich voneinander dadurch, daß sie verschieden weit von der Bohrachse aus ausladen. Jeder dieser Erweiterungsflügel besteht, wie insbesondere aus Fig. 3 bis 5 für den Erweiterungsflügel 6 zu ersehen ist, aus entern ringförmigen Teil 8, in welchem außer <hem mittleren Loch 9, das zum Aufsetzen auf den (xewiiiclezahfen 5 dient, rings herum eine Anzahl von Bohrungen io vorgesehen ist. In der Grundplatte .M sind entsprechend den Bohrungen io ebenfalls Bohrungen angebracht, in die Gewinde eingeschnitten ist, und über den letzten auf den Zapfcii 5 aufgesetzten Flügel ist eine Abschlußplatte i i gelegt, in der die gleichen Bohrungen angeordnet sind. hlari kann demnach die Flügel 6 und 7 in der gewünschten Winkellage zueinander auf die Platte :M aufbringen, dann die Platte t i darüber legen und nun durch eine Anzahl von Schrauben 12 die durch die gegeneinander ausgerichteten l11,ohrungen io hindurchgesteckt werden, die Flügel in der eingestellten Lage fest mit dem Bohrschaft verbinden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Bohrungen io vorgesehen, so daß eilte \'ei-stellung der Schneiden gegeneinander uni !, je :13 Grad möglich ist. Die Löcher 9 können innen mit (lewilide versehen sein und die Schneiden ebenso wie die Abschlußplatte i i auf den Zapfen 5 aufgeschraubt werden. Die einzelnen Erweiterungsflügel, von denen natürlich auch mehr als zwei verwendet werden können, unterscheiden sich bei dem ,=Nusführungsbeispiel lediglich durch ihre verschiedene Ausladung. Die Schneiden selbst sind aber in gleicher Weise ausgebildet und zweckmäßig mit flartmetallauflagen 13 versehen. Die Hartmetallplatten sind an fingerartigen Ansätzen 1.1 angeordnet, die so geformt sind, daß ein kräftiger Schnittwinkel von etwa 10 bis 35° entsteht (Fig. ¢), um dadurch die Schneidleistung zu erhöhen.
Weint die Erweiterungsflügel auf den Gewindezapfen 5 aufgesetzt, dann die Abschlußplatte i i aufgelegt oder aufgeschraubt und Schneiden und Abschlußplatte durch Einfügen der Schrauben 12 in der gewünschten Wilikellage zueinander festgestellt sind, wird der überstehende Teil des Gewindezapfens 5 in die Hohlbohrstange 15 eingeschraubt. Die Stange kann mit Durchbrechungen 16 versehen kein, in die man zur Erleichterung des Einschraubens des Kopfes einen Knebel einsetzen kann. Die Bohrstange selbst besteht aus einem Rohr, das an dem der Bohrerspitze zugekehrten Ende mit einer Förderschnecke 17 versehen ist, während der hintere Teil eine glatte Oberfläche hat, so daß man die Bohrstange bequem mit der Hand halten kann bis der Vorbohrer einen festen Anhaltspunkt im Gestein gefunden hat. Die kurze Förderschnecke 17, deren Durchmesser am besten etwa ioo/o kleiner sein soll als der Bohrlochdurchmesser, hat auch den Vorteil einer verringerten Reibung. In das Ende der Stange 15 ist das Einsteckende 18 mittels eines Gewindezapfens i9 eingeschraubt. Dieses Einsteckende besteht wiederum aus Schlangenbohrstahl und besitzt einen Zapfen 20 zur Verbindung mit der Bohrmaschine. Die hohle Bohrstange kann zum Durchlaß des Spülmittels verwendet werden, wenn man ein solches anwenden will.
Fig.6 zeigt die Aufsicht auf eilte etwas abgeänderte Ausführungsform, bei der vier Erweiterungsflügel 21, 22, 23 und 24 Verwendung finden, die um 9o° gegeneinander versetzt sind und ebenso wie die beiden Flügel in Fig.2 verschieden Nveit von der Bohrerachse ausladen, so daß jeder von ihnen nur einen Teil des Loches herstellt, d. h. das Loch wird durch die aufeinanderfolgenden, immer weiter ausladenden Flügel allmählich auf den gewünschten Durchmesser erweitert.

Bei Hochbohrungen, die bis zu Bohrlochtiefen von 6o m gehen Lind bei (leiten Kohlenschichten verschiedener Härte durchbohrt werden müssen, verwendet man zweckmäßig die in Fig.7 gezeigte Ausführung. In solchen Fällen ist es besonders notwendig, ein Abweichen des Bohrers aus der Bohrrichtung zu vermeiden. Aus diesem Grunde ist hier der Vorbohrer 25 als ein glattes Rohr ausgebildet, dessen Länge ein -Mehrfaches des Durchniessers beträgt. Es wird dadurch eine einwandfreie Führung des Bohrers gewährleistet. Die Rohr-

wand ist hei =<> al>gcwitikclt, uni <las von den

Schneidkanten 2; gelöst' Bohrmehl in das Rohr-

innere fallen zu lassen. Das Mir 25 Wut einen

Bund 28. (>Zierhall> und unterhalb dieses Bundes

ist Gewinde eingeschnitten, das auf der einen Seite

des Hundes zur Aufnahme der Erweiterungsflügel

dient, während das hinter dein Bund angeordnete

Gewinde 29 in die Ilc>hrhopfklaue 3o eingeschraubt

wird. Die I>rfestigtiti", der ErweiterungsRügel er-

folgt in der gleichen \\'eise wie vorher beschrielten

durch Arrchmtitigsllolzen, die durch den Bund 31.

die Flügel 32 ulld die Ahschltu3Platte 33 hindurCh-

geschrauht sind. Die Bohrkopfklaue endet in dein

,cstiillge 34 und besitzt @\tlslaßöffnungen 35 für

(las von dc1n \ orl@c@lircr ;11>gcliistc 13@>hrmchl.

Die Einstellung der Erweiterungsflügel zuein-

ander soll so erfolgen, (laß der Bohrwiderstand

nicht oder möglichst wenig auf ein Herausdrängen

der 13olircraclisc aus der Mittellage wirkt. In

Fig. () ist die Wirkung des Bohrwiderstandes hei

])ei Anordnung der Schneiden geinä l3 Fig. 6 in

einem Diagramm veranschaulicht.

Da die Schneidctibrcite und -form hei allen Er-

weiterungsflügeln gleich angenommen wurde, hängt

der auf sie atisgcül>te Bohrwiderstand lediglich von

der Entfernung der Schneide von der Bolirerachse

ab. Man kann deshalll den 13ohraviderstand, der auf

die einzelnen Flügel wirkt, durch der Ausladung

der Flügel 1>l-oliortioilrile, von der Bohrerachse aus-

gehende Strahlen darstellen. In Fig.9 sind diese

Strahlen mit 1't, 1'=. 1'S und 1'1 hezeichnet, deren

Länge der Länge der Scllitcideti 21. 22, 23, 24

proportional ist. \lit dieselt Strahlen entsprechen-

den Kräften wird die 13ollrstange aus ihrer Mittel-

lage herausgedrückt. Setzt matt die Kräfte 1't und

1',- zusammen, so crgilit sich die Resultierende Rt.

Diese finit der Kraft 1',; zusammengesetzt, ergibt die

Resultieren(Ie l?", und diese finit der Kraft 1',i zu-

sainniengesetzt, ergeht schlielilich eine Real -

tierende Rti. Diese Kraft RO zeigt nach Größe und

Richtung die Kraft, mit welcher der Bohrer lief der

liohrarheit aus (fier Bohrrichtung allzuweichei lw-

streht ist, sie ist hei der Ausführung nach diesem

Beispiel verhä ltnisniä Gig groß. sie heträgt etwa

23°/o de- gesamten I>ohrwi(Icrstan(1es. Diese nach-

teilige Wirkung des l;o?irwiderstandes läßt sich nun

geniäti der EI-li1tdung dadurch heseitigen, daß tnaii

die Schneiden nicht, wie in 1' ig. 6 gezeigt ist, u111

9o@ gegeneinander versetzt anordnet, sondern eine

andere \\'inkcllage w:ililt. Wählt inan die Lage so

\de in Fig. io gezeigt, 1>e1 der die Kräfte ]'i, Y=.

11 und 1't dicselhe Grite hallen wie in Fig. 9, so

crgolt sich zmlä 'lest für (Nu lusammensetzitug von

1'l un(1 1'" eine IZcsultieremlc Nu die ritt L'.- ztt-

sa innren eine Resultierwide 1Y.= ergibt, und (Ziese

Izestilticl-cii(le I,_ ist fast genau tim 18o° gegeneitler

der Kraft ]'i versetzt. Es crgil)t sich hier nur die

sehr kleine Resultierende NO, die so gering ist, daß

eine Gefahr für ein Almweichen des Bohrers aus

der 13@lllrrichtung flicht mehr hesteht.

I?s lä tat sich für jede Mlhrtlügclzahl und für jede

].ochgröße eine solche Winkellage finden, hei der

die IZesultieren(?e aller 1kIrwiderstände in nächster

N;ihe (lcs 13c>Ilrcrmittelliutil<tcs cl lclct. icclctlfali:,

nicht ühcr den auch in Fig, q und to atige(lcumwii

\ri@cita<reis des Vorhohrers hinausgeht.

Fig. 1 t zeit noch ein Diagranitn für drei Er-

weiterttugsflügel. I-lier ist die Anordnung so gc-

troffen, daß die beiden kürzeren Flügel in der

gleichen Richtung stehen und uni i So' gegc;iiillci-

dem längeren Flügel versetzt sind. IMese Anord-

ilung kann man dann wählen, wend die Summe von

1't mu1 1', nicht viel größer oder kleiner ist als

1'3, also eine Resultierende IYo ergeht, die klein

:;einig ist, um die Gefahr eines Mweicheus beine

l>c@hrcn zu vermeiden.

Fig. 12 und 13 schließlich zeigen @r@if@e<@ia-

graTlinie 1>e1 cler Verwendung von fünf llzw. sechs

Schneiden. 1)1e Figuren sind ohne weiteres ver-

st'inc(lich und hedürfen keiner näheren 13escllrci-

limig. Iss ist zu erw@ihnen, da13 auch hier die schließ-

lichen Resultierenden Rcl klein genug ,1n(1, utn eilte

störende `Arlmug auf den Bohrer auszuschlieMei.

Man ist lwi bestimmten Flügelzahlen nicht all

eitle einzige \\'itikellage der einzelneu Flügel gegen-

eillander geliull(lcll, vielmehr lassen sich mehrere

verschiedene Lagen finden, für die ;ich 1>c1 den

gleichen Fhigelzahlen und Ausladungcii Resul-

dereid1 ergehen clie die "ewünsclite geringe (Ade

haben. lni allgemeinen wird es ausreichen, we1)11

die Willkclstellungen der Flügel zueinander in

Stufen von d5' einstellbar sind, Juan kann aller

auch (huch Anordnung einer gröElerc°n Zahl voll

Bohrungen 10 dieEinstellmöglichkeiten vergri>ßcni.

\\-iil man die Schlleidclihreite der cinzclncn Er-

weiterungsschneiden verschieden machen, (tann ist

der 13cllirwiderstruid leicht der Ausla(Inng der Schnei-

den, sondern dein Produkt aus Ausladung und

Schneidenbreite lwollortional. In diesem Fall mu13

umn natürlich hei der Ermittlung der LZeailtieren-

(len RO die Länge der Kraftlinien ]'i. 1'.= usw. sei

wählen, daß sie dellt Produkt aus Ausladung und

Breite der betreffenden Schneide Inollortional sind.

Man kann also in ungünstigen Fällen, 1lL wenn

man Iwi eitler bestimmten Sclineidetizalll und cineni

1>cstininiteii Lochdurchmesser die gewünschte ge-

ringe (@r<il.ie der Resultierenden RO 1>e1 gleicher

Scliticidcnllrcitc der einzelneu Schneiden nicht

kann. die eine oder die andere Schneide ver-

breitern oder verschmälern, urn dadurch eine eilt-

sllreMt(le \1ergrößerung oder Verringerung der

zugehörigen Kratthnie in dem Diagramm zu er-

reichen.

In I# ig. S ist schließlich noch gezeigt, wie der

Bohrer hei der Benutzung angewendet wird. hier

ist 36 die 13ohrniasclibm, in welche die 13ohrstatige i 5

eingesteckt ist und die an einem Seil 37 aufgehängt

ist. Das Seil läuft üher eine an einen- 1 Icdzstempcl

38 angehrachte ]Zolle 39 und trägt an Wein

zweiten Eilde ein Gegengewicht 40. 111 diesem Fall

hat der I>ergmann kein Gewicht zu UM. soiulern

(Lee ilolirmaschine lediglich zu führen.

Natürlich kann die Ertitidullg Maulich ini ein-

zelnen auch anders ausgeführt werden, so würde

z.l,wenn matt die Anzahl der :\rrcticrschraulicn 12

verringert. also z.13. nur zwei oder (frei solcher

Schrauben anwendet, auch nur eine entsprechend geringere Zahl von Löchern in den ringförmigen Platten 8 erforderlich sein. Auch kann man an Stelle der Löcher Aussparungen von anderer Form vorsehen.

Der Zentrierbohrer kann in beliebiger, bekannter 1\'eise ausgebildet werden, also auch ein solcher mit einer Schneide oder mit mehr als zwei Flügeln Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Bohrer zum Bohren insbesondere großer Löcher in Kohle und mittelhartem Gestein mit einem vorderen Zentrierbohrer zum Vorbohren und einer Anzahl zur Erweiterung des vorgebohrten Loches dienenden Erweiterungsflügeln, deren Schneiden verschieden weit von der Bohrerachse ausladen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsflügel in ihrer Winkelstellung zueinander um die Bohrerachse einstellbar sind. z. Bohrer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsflügel in einer solchen Winkellage zueinander an dem Bohrerschaft angebracht sind, daß die Resultierende der durch den Bohrwiderstand auf die Bohrerachse ausgeübten Kräfte zu klein ist, um ein in Betracht kommendes Abdrücken des Bohrers aus seiner zentrischen Lage zu bewirken. 3. Bohrer nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung oder Verkleinerung des auf eine Erweiterungsschneide ausgeübten Bohrwiderstandes zwecks Erzielung der gewünschten Resultierenden die Schneidenbreite entsprechend einstellbar sind. 4. Bohrer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsflügel einen ringförmigen Teil (8) aufweisen, der außer einer zentrischen, zum Aufsetzen auf den Bohrerschaft dienenden Bohrung (c9) noch mindestens eine innerhalb der Ringfläche liegende Bohrung oder Aussparung (io) aufweist, mittels der die Flügel in der eingestellten Winkellage gegenüber einer mit dem Schaft verbundenen Grundplatte (4) festgestellt werden können. 5. Bohrer nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf aus dem nach Art eines üblichen Gesteinsbohrers ausgebildeten Zentrierbohrer mit einem oder mehreren Flügeln, daran anschließend einem Schlangenbohrstahlteil (3) und einer Grundplatte (4) besteht, an die sich ein Zapfen (5) anschließt, der zum Aufsetzen der Erweiterungsflügel und zum Befestigen an der Bohrstange dient. 6. Bohrer nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Holilbohrstange verwendet wird, die lediglich an dem dem Bohrkopf zugekehrten Ende mit einer Förderschnecke (17) versehen ist und an der einerseits der Bohrkopf, anderseits ein Einsteckende befestigt ist. 7. Bohrer nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze der Erweiterungsflügel einen Schnittwinkel von io bis 35° besitzen. B. Bohrer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere für Hochbohrungen der Schaft des Vorbohrers über eine Länge, die einem Vielfachen des Durchmessers des vorgebohrten Loches entspricht, aus einem etwa dem Durchmesser des vorgebohrten Loches entsprechenden Rohr besteht.