DE8915905U1

DE8915905U1 - Bohrkrone mit umfangsverteilt angeordneten Zähnen für Bohrrohre

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Publication number: DE8915905U1
Application number: DE8915905U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 1999-10-12
Also published as: ATA205090A; CH682584A5; DE3933867C2; AT394246B; DE3933867A1

Description

Dipl.-Ing. Theo Fromme "1133 DE

Schützenstraße 26 A/Sz

5407 Boppard

Bohrkrone mit umfangsvertei.It angeordneten Zähnen fUr Bohrrohre

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit umfangsvertei1t mittels Schweißverbindungen angeordneten Zähnen für Bohrrohre.

Bekannt sind Bohrkronen insbesondere für doppe 1 wandige Bohrrohre mit gebräuchlichen Durchmesssern von 600 mm bis 2000 mm. Diese bestehen aus einem Stahlgußkörper mit einer Kronenverzahnung und einem Kupplungsteil zum Verbinden mit dem Bohrrohrstrang. Bei anderen bekannten Bohrkronen sind die Zähne durch Brennschnitte aus einem gewalzten Fl ußs tali 1 -Roh 1 itig geformt und durch Aufschweißen erhöht und darauf mit einer Versch1eiß-Auftragschweißung gepanzert. Bei diesen Kronen werden die verschlissenen oder abgebrochenen Zähne durch sog. Lagensohweißen von unten nach oben neu aufgebaut und gepanzert und nachgeschliffen. Wenn die Verschleißpanzerung nur teilweise zu erneuern ist, wird zunächst die verschlissene Panzerung abgeschliffen, dann durch Aufbauschweißung die Grundzahnform wieder hergestellt und darauf die Verschleißpanzerung aufgebracht. Diese Arbeiten können in den meisten Fällen auf der Baustelle nicht durchgeführt werden, sie erfordern außerdem einen Arbeitsaufwand von ca. 0,5 bis 1,5 Arbeitsstunden pro Zahn.

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Bei anderen bekannten Bohrkronen sind vollständige Zahneinheiten mit äußeren Freischnitträumern und inneren Zahnrücken in tiefen Ausbuchtungen in den Grundkörper der Bohrkrone ei.ngeschwei.pt. Diese Ausbuchtungen sind von der Unterkante des Bohrrohr-Rohlings oder der Bohrkrone nach oben geri eiltet und verlaufen im oberen Bereich halbrund. Durch diese Formgestaltung sind sehr lange und tiefe Schweißnähte erforderlich, die in keinem realistischen Verhältnis zur Eigen Testigkeif des Zahnes stehen. Rollen bei dieser Bauart verschlissene Zähne ersetzt werden, so ist es umständlich und langwierig, diese großen Schweißnähte zu entfernen, die Ausbuchtungen zur- Aufnahme von neuen Zahneinheiten freizumachen und vorzubereiten. Das Einschweißen der neuen Zahneinheiten erfordert einen großen Zeit- und Arbei t savi f wand . Diese umfangreichen Arbeiten können nicht auf der Baustelle durchgeführt werden, sondern die Bohrrohre oder Bohrkronen müssen zum Aufarbeiten in eine Werkstatt.

Als nachteilig beim genannten Stand der Technik erscheint, daß bei vielen Bohrkronen die verschlissenen Zähne nicht ersetzt werden können, sondern zeitaufwendig aufgearbeitet werden müssen oder daß bei anderen Kronentypen das Entfernen und Neu-Einsetzen eines kompletten Fertigzahnes sehr arbeits- und zeitaufwendig ist. Dies liegt daran, daß zum Austauschen der kompletten Bohrzähne die in Rundungen verlaufenden langen Schweißnähte in dem Grundkörper sauber abgebrannt oder abgefiext werden müssen, um das Einschweißen neuer Zahneinheiten vorzubereiten. Diese Art des Regenerierens der- Bohrkronenverzahnung verursacht hohe Kosten.

Hinzu kommt noch, daß bei den bekannten Bohrkronentypen die Schneid-, Fräs- und Räumeffekte nicht, konsequent berücksichtigt worden sind, und daß die Zahnhöhenvariation nicht relativ schnell an den jeweiligen Baugrund anpaßbar ist.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bohrkrone so auszubilden, daß diese leicht von dem Bohrrohr gelöst werden kann und daß die dem stärksten Verschleiß ausgesetzten Zahnteile mit geringstem Zeit- und Arbeitsaufwand ersetzbar sind. Diese Arbeit soll auf der Baustelle durchfuhrbar sein und deshalb ist es bedeutsam, daß der eigentliche Grundkörper der Bohrkrone, der dem Verschleiß minimal unterliegt, von dem Bohrrohr leicht lösbar und an dieses wieder ansetzbar und dazu kostengünstig durch die Wiederverwertbarkeit ist. Insbesondere muß die Herstellung der Ersatzzahnspitzen billiger sein als deren Regenerierung.

Diese Aufgabe wird in erfinderischer Weise gelöst durch einen ringförmigen an ein Bohrrohr oder eine Kupplung anschweißbaren Grundkörper, an den abstandsvertei1t Zahn-Ansätze angeformt sind, an denen austauschbar die Zahnspitzen durch Verschweißen in der Weise angesetzt sind, daß alle Schweißnähte zur Unterkante des Grundkörpers auf einer ebenen Kreislinie liegen.

Da der Grundkörper anschweißbar ist, sind an dem Bohrrohr oder der Kupplung keine Verbindungselemente erforderlich, die sich bei Benutzung infolge Verziehen, Verformen oder Verfüttern nicht mehr oder schwierig trennen lassen.

Die auf einer ebenen Kreislinie zur Unterkante des Grundkörpers verlaufenden Schweißnähte sind gegenüber denen bei kompletten Fertig-Austauschzähnen kürzer und erfordern zum Trennen und zur Herstellung weniger zeitlichen und arbeitstechnischen Aufwand als eine um den kompletten Austauschzahn verlaufende und eingelassene Rundnaht. Dennoch weist die kürzere, ebene Doppel-V-Schweißnaht genügende Festigkeit auf, da sie mindestens der Eigenfestigkeit des Zahnes angepaßt ist.

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Eine weitere erfinderische Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß an dem Grundkörper die erhaben vorstehende Freischnitträumer angeordnet sind, deren Basis einen Abstand von der Grundkörper-Unterkante aufweist, und daß im Bereich an dieser Basis mittels einer Schweißung die Zahnspitzen austauschbar angeschlossen sind.

Weitere erfinderische Merkmale sind, daß die Außenflächen der Zahnspitzen bündig an die Außenfläche des Grundkörpers angeschlossen sind, und daß die Außenfläche der Zahnspitzen fluchtend mit den Außenflächen des Grundkörpers angeordnet sind, und ferner daß die Flanken und Stege der Zahnspitzen geometrisch genau fluchtend an die entsprechenden Flanken- und Stegflächen der Zahn-Ansätze am Grundkörper angeschlossen sind.

Bekannte Bohrkronen weisen stumpfe, beidseitig radial ausgerichtete Stirnflächen der Zähne auf. Das gelöste Bohrgut kann nicht nach innen in das Bohrloch weggeschoben werden. Um Schneid-, Fräs- und Räumeffekte zu nutzen, sind erfindungsgemäß an die äußere ebene Fläche der Zähne beidseits nach innen schrägverlaufende Flankenflächen angeschlossen, die in eine schmale mittige RUcken- bzw. Stegfläche übergehen, wodurch sich ein trapezförmiger Querschnitt in der Horizontal ebene ergibt. Somit können die Schneidwirkungen der Zahnspitzen und der Freischnitträumer aufeinander abgestimmt werden und das Bohrloch so weit bemessen werden, daß die Reibung des Bohrrohres an der Bohrlochwandung entsprechend dem Baugrund z. T. stark vermindert wird.

Eine besonders gute Haltbarkeit wird auf erfinderische Weise dadurch erreicht, daß die Zahnspitzen mittels einer vol1f1ächigen Schweißung an die Gegenflächen der Zahn-Ansätze angeschlossen sind.

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Um die Zahnspitzen gegen Abrieb zu schützen und den Fräseffekt zu begünstigen besteht eine erfinderische Ausgestaltung darin, daß in den Zahnspitzen Hartmetallstifte eingeschlossen sind.

Um den Verschleiß durch Abrieb zu vermindern, sind die Bohrzähne mit Auftragsschweißungen gepanzert.

Bei sehr harten Böden kann der spezifische Fräsdruck der Zahn-Stirnfläche dadurch vergrößert werden, daß die Zahnspitzen unterschiedliche Spitzenhöhen aufweisen. Es ist möglich, diese gestaffelt versetzt anzuschweißen.

Die Haltbarkeit der Freischnitträumer wird dadurch erhöht, daß diese mit einer Verschleißschweißung oder Metal 1 stiften gepanzert sind.

Die Anzahl der Zähne ist durch zwei teilbar. Daher sind längere und kUrzere Ausführungen von Zahnspitzen abwechselnd auf dem Grundkörper angebracht, und zwar längere Fräszähne und kürzere Räumzähne.

Der Grundkörper ist als ein mit wenig Aufwand austauschbares Teil von geringem Gewicht gestaltet, der mittels einer Heftschweißnaht an einem Massivrohr oder einem Doppelwandrohr befestigt ist. Dabei müssen die Ringhöhe und Wanddicke des Grundkörpers für die Aufnahme und übertragung der Horizontal- Radialsowie Biegekräfte aus der Schneid- und FrMsarbeit der Zähne ausgelegt sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, die sehr zeit- und kostenintensiven Brenn- und Schweißarbeiten zum Austauschen von verschlissenen oder zerstörten Zähnen zu vereinfachen und zu verkürzen, so daß das Austauschen auf den

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Baustellen ermöglicht wird, wobei der verschleißärmere Grundkörper z.B. aus einem Spezialguß bestellt, in den die Zahnansätze integriert sind und wobei lediglich die verschleißanfäl1 igen Zahnspitzen ausgetauscht werden.

Außerdem soll die Vielzahl der Kronentypen für die unterschiedlichen Böden auf zwei Zahnspitzenformen und einen Grundkörper standartisiert werden.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung sind den Aus — führungsbeispie 1 en zu entnehmen, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen

Fig. .1 das Ende eines Bohrrohres mit angeschweißter Bohrkrone und angeschweißten Zahnspitzen in perspektivischer Sicht,

Fig. 2 einen Zahn-Ansatz und eine Zahnspitze aus radial von innen zum Bohrrohr gerichteter Sicht,

Fig. 3 einen Zahn-Ansatz und eine Zahnspitze in Seitensicht,

Fig. 4 einen Zahn-Ansatz und eine versetzte Zahnspitze in Seitens icht,

Fig. 5 eine Zahnspitze in Draufsicht von oben,

Fig. 6 ein Bohrrohrunterteil mit Bohrrohrmassivteil, Doppelwandrohr und Kupplungsteil, im Schnitt

Fjg. 7 eine Bohrkrone, angeschweißt an einem Kupplungsteil, im Schnitt

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Fig. 8a bis d verschiedene Ausführungen von Freischnitträumern,

Fig. 9a bis c eine besondere Ausführung einer Zahnspitze aus verschiedenen Blickrichtungen.

Die Bohrkrone besteht aus dem Grundkörper 1 mit den Zahnspitzen 4. In Fig. 1 ist der mit drei Vorschweiß-Zahnspitzen dargestellte Grundkörper 1 mit einer unterbrochenen Schweißnaht 2 an das Bohrrohr 5 angeschweißt. Der mit einer von innen nach außen schrägen, konischen Unterkante 18 versehene Grundkörper 1 mit den Zahn-Ansätzen 3 ist als Spezia1gußtei1 so geformt, daß die Zahn-Ansätze 3, welche nicht so sehr dem Verschleiß unterliegen, in den Grundkörper 1 integriert sind. So wird beim Austauschen der Zahnspitzen 4 ein Anschweißen an derselben Stelle ermöglicht. Die Zahnspitzen 4 sind mit der Befestigungsschweißnaht 14 an dem Grundkörper 1 angeschweißt. Außen sind erhaben vorstehende, dreieckförmige Freischnitträumer 10 angegossen oder aufgeschweißt .

Die Zahnspitzen 4, die besonders dem großen Verschleiß unterliegen, werden mit dem Grundkörper 1 gemäß den Fig. 2 bis 4 mittels der Befestigungsschweißnaht 14 vollflächig an den Gegenflächen 21 der Zahnansätze 3 verschweißt. Die mit der Auftragsschweißung 9 versehenen Außenflächen 24 der Zahnspitzen 4 können wie in Fig. 3 bündig an die Außenwand 16 des Grundkörpers 1 oder wie in Fig. 4 fluchtend mit den nicht dargestellten Oberflächen 25 der Freischnitträumer 10 anschließen. Zusätzlich sind die Zahnflanken 11, 12 und der Steg 27 der Zahnspitzen 4 genau fluchtend an die entsprechenden Flächen der Zahnansätze 3 angeschlossen. Die in Fig. 5 dargestellte rechte Zahnflanke 11 und die linke Zahnflanke 12 umschließen die Zahnspitze 4 mit der rechten Zahnflankenfläche 19 und der linken Zahnflankenfläche 20 in etwa trapez-

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förmig, sie schneiden und transportieren beim Drehen oder oszillieren des Bohrrohres den abgefrästen Boden nach oben und zur
Innenseite des Bohrloches weg. Mit dieser Form wird ein optimaler Fräs-, Schneid- und Räumeffekt erzielt.

Die Teilung auf dem Umfang ist so gewählt, daß die Zähnezahl
immer durch zwei teilbar ist. Reicht bei härteren Böden der
spezifische Anpressdruck der Zahnspitzen 4 auf den Boden nicht
aus, um einen Fräseffekt zu bewirken, dann können die Zahnspitzen 4 unterschiedliche Spitzenhöhen hl/h2 aufweisen und gestaffelt versetzt an dem Grundkörper 1 angeschweißt sein. Ein Fräszahn hat die Höhe hl und ein Räumzahn mit der kleineren Höhe h2 füllt die Lücke zwischen zwei Fräszähnen aus. Der Räumzahn hat
gleichzeitig eine Räumfunktion.

Der Grundkörper 1 ist in Fig. 6 an dem Bohrrohr 5 mittels der
Heftschweißnaht 2 befestigt. Das Bohrrohr 5 wird von dem Doppelwandrohr 6 verlängert, das an ein Kupplungsteil 7 angesetzt
ist. In Fig. 7 ist der Grundkörper 1 an das Kupplungsteil 7 angeschweißt .

In den Fig. 8a, 8b, 8c, 8d sind vier AusfUhrungsformen verschiedener Freischnitträumer 10 und Zahnspitzen 4 mit zwei verschiedenen Spitzenhöhen hl, h2 dargestellt. Die Freischnitträumer 10 sind zusätzlich gegen Verschleiß mit einer Schutzschweißung 17
als Panzerung versehen, die wie in Fig. 8a und 8c in verschiedener Stärke vollflächig oder wie in Fig. 8b dargestellt nur an
den Rändern der dreieckigen Freischnitträumer 10 angebracht ist Die Schutzschweißung dient als Panzerung. In Fig. 8d sind die
Freischnitträumer 10 mit Hartmetal1einlagen 28 verstärkt. Anstatt einer Schutzschweißung 17 können auch hier nicht dargestellte Panzerbleche 13 aufgeschweißt werden. Die Basis 23 der Freischnitträumer 10 ist von der Unterkante 18 des Grundkörpers 1 in einem Abstand a beabstandet.

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Die in Fig. 9a dargestellte Zahnspitze 4 kann in der Stirnfläche mit Hartmetall-Stirnstiften 29 Abrieb verstärkt sein. In Fig. 9b ist die Zahnspitze 4 mit dem Hartmetall-Stirnstift 29 und Hartmetall st i f ten 8 aus seitlicher Sicht und in Fig. 9c zusätzlich mit der Schutzschweißung 17 in Draufsicht dargestellt. Die rechte Zahnflanke 11, die linke Zahnflanke 12 und der Steg der Zahnspitze 4 sind ebenfalls dargestellt.

KURT ALLGEIER, Patentanwalt, C-7888	STICHWORT - key-word	Rhei	&eegr; fe1 den	BENENNUNG / DESIGNATION
	anschweißbare Bohrkrone	BEZUGS-ZETCHEN-LISTE Bl.
AKTE -	BENENNUNG / DESIGNATION	ANMELDER
	Grundkörper	Theo Fromme, Dipl.-Ing.
- CASE	Heftschweißnaht	POS.
5133 DE	Zahn-Ansatz
POS.	Zahnspitze	59
1	Bohrrohr, massiv	60
2	Doppe 1wandbohrrohr	61
3	Kupplungstei1	62
4	Hartmetallstift
5	Auftragsschwei ßung
6	Frei schnitträumer
7	rechte Zahnflanke
8	linke Zahnflanke
9	Panzerblech nicht dargst.
10	Befestigungsschweißnaht
11
12	Außenfläche Grundkörper	63
13	Verschleißschweißung	64
14	Unterkante Grundkörper	65
15	rechte Flankenfläche	66
16	linke Flankenfläche	67
17	Gegenfläche Zahnansätze	68
18		69
19	Basis	70
20		71
21		72
22		73
23		74
24		75
25		76
26		77
27		78
28		79
29		80
30		81
31		82
32		83
33		84
34		85
35		86
36
37		87
38		88	hohe Spitzenhöhe
39		89	niedrige Spitzenhöhe
40		90	Ringhöhe
41		91	Abstand
42		92	Wanddicke
43		93
44	Außenfläche der Zahnspitze	94
45	Oberfläche von 10	95
46		96
47	Steg	97
48	Hartmetalleinlage	98
49	Hartmetal1-Stirnsti ft	99
50
51
52		hl
53		h2
54		r
55		a
56		d
57
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Claims

Dipl.-Ing. Theo Fromme 5133 DE SchUtzenstr. 26 A/ba 5407 Boppard Bohrkrone mit umf angsvertei 11 angeordneten Zähnen fllr Bohrrohre Ansprüche

1. Bohrkrone mit umfangsverteiIt mittels Schweißverbindungen angeordneten Zähnen für Bohrrohre,

gekennzeichnet durch

einen ringförmigen an ein Bohrrohr oder eine Kupplung anschweißbaren Grundkörper (1), an dem abstandsvertei1t Zahn-Ansätze (3) angeformt sind, an denen austauschbar die Zahnspitzen (4) durch Verschweißen in der Weise angesetzt sind, daß alle Befestigungsschweißnähte (14) zur Unterkante (18) des Grundkörpers (1) auf einer ebenen Kreislinie liegen.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (1) erhaben vorstehende Freischnitträumer

(10) angeordnet sind, deren Basis (23) einen Abstand (a) von der Grundkörper-Unterkante (18) aufweist, und daß im Bereich dieser Basis (23) mittels einer Schweißung die Zahnspitzen (4) austauschbar angeschlossen sind.

3. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (24) der Zahnspitzen (4) bündig an die Außenfläche (16) des Grundkörpers (1) angeschlossen sind.

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4. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (24) der Zahnspitzen (4) fluchtend mit den Oberflächen (25) der Freischnitträumer (10) angeordnet sind.

5. Bohrkrone nach Anspruch J dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (11, 12) und Stege (27) der Zahnspitzen (4) geometrisch fluchtend in die entsprechenden Flächen der Zahn-Ansätze (3) am Grundkörper (1) übergehen.

6. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen (4) mittels einer vol1flächigen Befestigungsschweißnaht (14) an die Gegenflächen (2.1) der Zahn-Ansätze (3) angeschlossen sind.

7. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in den Zahnspitzen (4) Hartmeta 11 stifte (8) eingeschlossen sind.

8. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen (4) unterschiedliche Spitzenhöhen (hl/h2) aufweisen.

9. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Freischnitträumer (10) mit einer Versch 1 eißschwei ssiing (17)

oder Hartmetalleinlage (28) gepanzert sind.

10. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zähne (4) durch zwei teilbar ist.

11. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (I) mittels einer Heftschweißnaht (2) an einem

Massivrohr (5) oder einem Doppelwandrohr (6) befestigt ist.

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12. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ringhöhe (r) und Wanddicke (d) des Grundkörpers (1) für die

Aufnahme und Übertragung der Horizontal-, Radial- sowie Biegekräfte aus der Schneid- und Fräsarbeit der Zahnspitzen (4) ausgelegt sind.

13. Bohrkrone nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an die äußere ebene Fläche (2A) der Zahnspitzen (4) beidseits

nach innen schrägverlaufende Fl arikenf 1 ächen (19, 20) angeschlossen sind, die in eine schmale, mittige Rücken- bzw. Stegfläche übergehen, wodurch sich ein trapezförmiger Querschnitt in der Horizontalebene ergibt.