DE967371C - Gesteinsschlagbohrer fuer Sprengbohrloecher u. dgl. mit Vorbohrschneide und daran anschliessender Erweiterungsschneide - Google Patents

Description

Beim Bohren von Sprenglöchern u. dgl. in Gestein ist es zufolge der Schneidenabnutzung nötig, mit einer größeren Schneidenbreite zu beginnen, um einen für die Sprengladung zureichenden Enddurchmesser des Bohrloches zu erhalten. Wird z. B., wie die Abb. ι zeigt, beim Bohren in Granit bei einer vorgesehenen Bohrlochtiefe von 5 m mit einem Bohrer von 60 mm Schneidenbreite begonnen und etwa nach jedem halben Meter Lochtiefe der inzwischen im Kaliber abgenutzte Bohrer gegen einen längeren Bohrer mit kleinerer Schneidenbreite ausgewechselt, so gelingt es, nach zehnmaligem Bohrerwechsel, einen Enddurchmesser von nur noch 35 mm zu erhalten.

Der Rauminhalt dieses von 60 auf 35 mm verjüngten Bohrloches ist um 88% größer als der Rauminhalt eines zylindrischen Loches von 35 mm Durchmesser. Die notwendige Abstufung der Schneidenbreiten des Bohrsatzes verursacht daher entsprechend dem größeren Rauminhalt einen Energiemehraufwand von 88°/o gegenüber der Herstellung eines zylindrischen Sprengloches mit gleichem Durchmesser.

Dieser Übelstand wird durch die Verwendung von Hartmetallschneiden einigermaßen behoben, da sich solche Bohrschneiden bedeutend weniger abnutzen; jedoch konnten die Nachteile, die sich aus dem Kaliberverschleiß ergeben, nicht völlig beseitigt werden.

Für die Herstellung von Sprenglöchern in Gestein ist es erwünscht, mit einem Bohrer einer bestimmten Schneidkantenlänge ein angenähert zylin-

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drisches Bohrloch zu erhalten und gegen das Bohrlochtiefste mit einem Bohrer größeren Durchmessers weiterzubohren, um für die Erreichung einer besseren Sprengwirkung durch konzentrierte Ladung einen größeren Laderaum zu erhalten.

Es sind Bohrer mit einseitig angeordneten Schneiden in der Metallbearbeitung zum Freibohren des Gewindegrundes von Muttergewindesacklöchern, z. B. als einseitige Spitzbohrer, bekannt. In diesem Fall handelt es sich um kurze Erweiterungsstrecken des Bohrlochgrundes, wobei ein seitliches Verlaufen des Bohrers ohne Bedeutung ist. Beim Bohren von Sprenglöchern, also von Bohrungen größerer axialer Länge in Gestein, sind einseitige Spitzbohrer ungeeignet, weil diese Bohrer im Gestein nach einer Seite verlaufen und damit Bohrlöcher mit gekrümmter Achse bohren würden.

Um in einer größeren Tiefe mit einem Bohrer größeren Durchmessers weiterbohren zu können, werden Bohrer mit unsymmetrischer Schneidenanordnung benötigt. Diese Schneiden lassen sich durch enge Bohrlöcher einführen und bohren dann selbst ein Loch mit größerem Durchmesser. Bohrer mit Aufbohrschneiden sind vielfach bekannt. Bei den meisten von ihnen folgen auf eine Vorbohrschneide mit radial gleich langen Schneidkanten Aufbohrschneiden mit zumindest annähernd diametral· angeordneten Schneidkanten größerer Länge. Hierbei weisen die Schneidkanten sternförmig nach verschiedenen Richtungen, wie bei der französischen Patentschrift 476 113, oder es sind nur zwei diametral gegenüberliegende Schneidkanten vorgesehen, die an einer Schmalfläche des plattenförmigen Bohrers angeschliffen sind, wie z. B. an dem Bohrer nach den US A.-Patentschriften 573 808 oder 1 096 134. Bei den letztgenannten Bohrkronen besitzt die Vorbohrschneide keine Mantelfläche, die als Führungsfläche im vorgebohrten Loch dienen könnte. Diese Bohrer vermögen daher nicht die vorbestimmte Bohrrichtung genau einzuhalten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein vorgebohrtes Loch geringeren Durchmessers derart weiterzubohren, daß das Bohrloch der folgenden Bohrstrecke einen größeren Durchmesser besitzt. Die Bohrkrone zum Bohren des Bohrloches mit dem größeren Durchmesser muß daher durch den engeren Lochquerschnitt einführbar sein. Dies ist nur möglich, wenn die Schneidkanten, von der Bohrerachse ausgehend, verschiedene Längen besitzen. Es sind auch solche Bohrkronen bekannt, doch haben diese keine geeigneten Führungsflächen, durch die sie befähigt werden, den Bohrer mit Sicherheit geradezuführen.

Dieser Nachteil der bekannten Bohrer wird bei Bohrern gemäß der Erfindung vermieden, da an deren Vorbohrschneide eine zylindrische oder eine an einem Teil des Umfanges zylindrische und an dem anderen Teil schwach konische Führungsfläche anschließt. Die Erweiterungsschneiden weisen im wesentlichen in eine zur Vorbohrschneide diametrale Richtung, um die radial wirkende Kraft der geneigten Schneiden gegenseitig aufzuheben.

Der Gegenstand der Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Abb. ι stellt ein Bohrloch dar, wie es mit bekannten Bohrern ohne Vorbohrschneide und

Abb. 2 wie es mit Bohrern gemäß der Erfindung geschlagen wird; die

Abb. 3 zeigt den erfindungsgemäßeii Bohrer im Aufriß,

Abb. 4 im Kreuzriß und
Abb. 5 im Grundriß.

An die Vorbohrschneide a, die in einem spitzen Winkel zur Bohrerachse liegt, schließt eine nach außen zylinderförmige Führungsfläche d an. In der Richtung zu den etwa diametral zur Vorbohrschneide liegenden Erweiterungsschneiden b, c ist die Mantelfläche der Vorbohrschneide etwa konisch angeordnet. In der Abb. 1 ist mit strichlierten Linien das Bohrloch vom Durchmesser 2 r angedeutet, welches die Vorbohrschneide bohrt. Die Erweiterungs- oder Aufbohrschneiden b, c schließen nach Abb. 3 bis 5 entgegen der Richtung des Bohrfortschrittes in einem Abstand an die Vorbohrschneide an. Die Vorbohrschneide selbst und damit der ganze Bohrer werden von der Wand des Bohrloches geführt, die die Vorbohrschneidkante geschlagen hat. Diese Bohrlochwand muß die Schubkräfte aufnehmen, welche durch die Neigung der Schneidkanten zur Bohrerachse in der Ebene senkrecht zur Bohrerachse auftreten. Die Schneiden b und c liegen in einem Winkel zur Bohrerachse und sind gegen den Durchmesser gleicher Richtung um die Strecke e seitlich versetzt. Die Mantelflächen der Erweiterungsschneiden b und c sind zylindrisch, sie können aber auch zur Bohrstange schwach konisch verjüngt sein. Der Durchmesser des Bohrloches, welches von der Aufbohrschneide geschlagen wird, ist in Abb. 3 durch die strichlierte Linie, die mit 2 R begrenzt ist, und in Abb. 5 durch den Kreis R gekennzeichnet; während der Kreis, der die Mantelfläche d und die Enden der Erweiterungsschneidkanten b, c umschließt, einen kleineren Durchmesser D besitzt.

Beim Bohren erzeugt die Schneidkante α ein Loch vom Durchmesser 2 r. In diesem Loch führt sich dieser Vorbohrkopf, da sich seine Schneide von der Bohrachse aus nur nach einer Richtung ererstreckt, ausschließlich mit dem zylindrischen Teil d der Mantelfläche. Der Mantelteil des Vorbohrkopfes nahe der Bohrerachse führt nicht und kann daher konisch sein. Durch die Schneidkanten b und c wird der Lochdurchmesser sr auf den Lochdurchmesser 2 R aufgebohrt. De.r einseitige Druck senkrecht zur Bohrachse der einseitig angeordneten Schneiden b und c wird vom zylindrischen Teil d der Mantelfläche aufgenommen und zum Teil auch durch die Schubkraft der entgegengesetzt geneigten Vorbohrschneide ausgeglichen.

Beim Wechsel der Bohrer kann jedesmal ein Bohrer mit gleich großer Schneide in das zufolge Kaliberabnutzung verjüngte Bohrloch eingeführt werden, da der Durchmesser D des um die Schnei-

denecken umschriebenen Kreises zufolge einseitiger Anordnung der Schneidkanten b und c wesentlich kleiner ist als der Durchmesser 2 R des Bohrloches.

Diese Ausbildung von Gesteinsbohrschneiden ermöglicht es bei Verwendung von Stahlschneiden auf die durch die Kaliberabnutzung bedingte Schneidenabstufung bei Satzbohrern zu verzichten, so daß sich in vielen Fällen die Anwendung von Hartmetall erübrigt, was wegen der Legierungseinsparung besonders erwünscht ist. Weiter wird dadurch die Bohrleistung wesentlich gesteigert, da das zu zerkleinernde Gesteinsvolumen weitaus geringer ist als bei normalen Schneiden, weil von Anfang an kleinere Lochdurchmesser gewählt werden können. Hierdurch ist zur Herstellung eines Bohrloches von bestimmtem Enddurchmesser auch die Anwendung leichterer Bohrhammer möglich. Schließlich ist auch durch die vereinfachte Lagerhaltung und Beschränkung auf eine Schneidengröße und einen kleineren Bohrstahldurchmesser eine bedeutende Stahleinsparung gegeben. Mit derartigen Bohrern ist es möglich, ein Bohrloch mit erweiterter Sprengkammer herzustellen, wie dies Abb. 2 zeigt. Es kann zu diesem Zweck nach Erreichung einer bestimmten Bohrlochtiefe ein Bohrer mit noch kleineren einseitigen Schneiden b, c mit einem umschriebenen Kreis, dessen Durchmesser D sogar dem Durchmesser 2 R des vom vorangegangenen Bohrer erzeugten Loches entspricht, zur Anwendung kommen. Beim Bohren führt sich diese Schneide anfangs im Loch von Durchmesser 2 R und geht dann zufolge allmählich zur Wirkung kommender Zentrierung durch die Vorbohrschneide mit einem konischen Übergang auf den der größeren Schneide entsprechenden Lochdurchmesser 2 R₁ über.

Die erweiterte Sprengkammer ermöglicht die Unterbringung einer konzentrierten Sprengladung und einer besseren Verdammung der Ladung, wodurch die Sprengwirkung erhöht wird oder zur Erzielung einer bestimmten Sprengwirkung an Sprengstoff gespart werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gesteinsschlagbohrer für Sprenglöcher u. dgl. mit Vorbohrschneide und daran anschließender Erweiterungsschneide, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (α) der Vorbohrschneide von der Bohrerachse aus nur nach einer Seite verläuft, sich an die Schneidkante (a) ein Bohrkopf (d) mit zylindrischer oder an einem Teil des Umfanges zylindrischer und an dem anderen Umfangsteil konischer Mantelfläche anschließt und daran eine oder mehrere Erweiterungsschneiden mit je einer etwa diametral zur Vorbohrschneide verlaufenden Schneidkante (c, b) von größerer Länge als die Vorbohrschneide (a) einseitig angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Französische Patentschrift Nr. 476 113;

   britische Patentschrift Nr. 189 021;

   USA.-Patentschriften Nr. 573 808, 1 096 134, 2183466;

   Heise und Herbst, »Lehrbuch der Bergbaukunde«, 5. Auflage, Berlin, 1923, Bd. 1, S. 113;

   Weihe, »Handbuch der Ingenieur-Wissenschaften«, IV. Teil, Bd. II, »Tiefbohrwesen«, S. 20, 21, 48 bis 50.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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