EP0003815B1 - Drill bit for a rotary percussion drilling machine - Google Patents
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- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B21/16—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using gaseous fluids
Definitions
- the invention relates to the drill head of a rotary impact drill, which has the features mentioned in the preamble of claim 1.
- a rotary hammer drill of this type is known from US-A-3,434,553.
- Rotary impact drills are also to be understood here as the drills sometimes referred to as hammer drills, the center drills of drill bits and the like.
- the clear diameter of the branch bore must not be less than a certain dimension so that the largest pieces of drilling dust can be sucked off through the branch duct.
- this has the consequence that rotary impact drills with a suction channel cannot be made as thin as desired, since in thin drills the drill head near the cutting body is weakened by the branch bore so that it can no longer absorb the forces that occur during drilling.
- FR-A-1 022 567 also discloses a drilling head for producing bores in rock, which has a channel with branch bores.
- the duct with a branch bore is not used to suck off the drilling dust, but rather to supply a flushing medium.
- the channel with branch hole is also not suitable for extracting the drilling dust from the drilling site.
- This known drill head has a wedge-shaped end face formed from flat surfaces. The flat surfaces of this end face are aligned with corresponding flat, cutting edge end faces of the cutting knife, so that the entire end face of the drill head rests on the bottom of the bore with each impact and thus prevents suction of the cuttings located there.
- Another drill head of this type is known from DE-U-68 04 690, which is equipped with hard metal pins, the end faces of which, together with the end face of the drill head, form a smooth surface, so that the same applies here as for the subject of FR A-10 22 567.
- the invention is based on the object of designing the aforementioned drill head of a rotary impact drill with a suction channel in such a way that it is weakened as little as possible through the branch bore.
- the drill head 1 forms the end of a drill shank 2 which has a smooth cylindrical shape over the working length of the drill Has peripheral surface 3.
- the drill is shown in FIG. 1 within a bore 4 drilled by it in a rock, for example in a masonry.
- the drill At its rear end, the drill has a thread 5 which can be screwed into the chuck of a drilling machine.
- the drill At the end facing away from the thread 5, the drill has a conical end face 6, which is interrupted by a slot 7, in which a cutting body 8 is fastened, which has a cutting edge 9 on its wedge-shaped end face, which has a transverse cutting edge 11 in its center forms.
- the drill is provided with a suction channel 12, 13, which has an axial bore 12 designed as a cylindrical blind bore, which at its inner end merges into a cylindrical branch bore 13, which connects the axial bore 12 with a mouth opening 14 in the end face 6.
- the mouth opening 14 is arranged on the edge of the end face 6 so that it extends with its larger part over the subsequent cylindrical peripheral surface 3 of the drill head 1, so that this part of the mouth opening 14 initially widens with increasing distance from the end face 6 until the cylindrical peripheral surface 3 intersects the branch hole 13 in two diametrically opposite points.
- the inner end 15 of the axial bore 12 is located at an axial distance from the slot 7 for the cutting body 8.
- the branch bore 13 connects so that the cross section of the inner end 15 is at least about half of that section of the Branch hole 13, which lies in the plane of the cross section of the inner end, so that the branch hole 13 can expand freely at the inner end of the axial bore in this immediately.
- the mouth 14 is arranged so that it is adjacent to the leading side 18 of the cutting body 8 during drilling in the direction of the arrow 17, as can be seen from FIG. 2.
- the distance 19 of the cutting edge 9 from the end face 6 is smaller than the greatest radial distance 22 of the edge of the mouth opening 14 which results in the clear width of the mouth opening 14 from the flight circle 23 of the radially outermost edge of the cutting body 8.
- the protrusion 21 of the cutting body 8 over the peripheral surface 3 of the drill is also smaller than the distance 22.
- branch bore 13 is open radially outwards in the region of the mouth opening 14, there is a relatively enlarged actual mouth opening of the suction channel 12, 13 without the drill head 1 in the vicinity of the cutting body 8 being weakened by the entire clear opening of the actual mouth opening .
Description
Die Erfindung betrifft den Bohrkopf eines Drehschlagbohrers, der die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. Ein Drehschlagbohrer dieser Art ist durch die US-A-3 434 553 bekannt.The invention relates to the drill head of a rotary impact drill, which has the features mentioned in the preamble of claim 1. A rotary hammer drill of this type is known from US-A-3,434,553.
Unter Drehschlagbohrer sind hier auch die gelegentlich als Hammerbohrer bezeichneten Bohrer, die Zentrierbohrer von Bohrkronen und dergleichen zu verstehen.Rotary impact drills are also to be understood here as the drills sometimes referred to as hammer drills, the center drills of drill bits and the like.
Der lichte Durchmesser der Abzweigbohrung darf bei einem Bohrkopf dieser Art ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten, damit die größten anfallenden Stücke des Bohrmehls durch den Abzweigkanal abgesaugt werden können. Das hat aber zur Folge, daß Drehschlagbohrer mit einem Absaugkanal nicht beliebig dünn hergestellt werden können, da bei dünnen Bohrern durch die Abzweigbohrung der Bohrkopf in der Nähe des Schneidkörpers so geschwächt wird, daß er die beim Bohren auftretenden Kräfte nicht mehr aufnehmen kann.With a drill head of this type, the clear diameter of the branch bore must not be less than a certain dimension so that the largest pieces of drilling dust can be sucked off through the branch duct. However, this has the consequence that rotary impact drills with a suction channel cannot be made as thin as desired, since in thin drills the drill head near the cutting body is weakened by the branch bore so that it can no longer absorb the forces that occur during drilling.
Durch die DE-C-1 944 551 ist ein dem eingangs Genannten ähnlicher Bohrkopf bekannt, bei dem jedoch der Kanal mit seiner Abzweigbohrung nicht zum Absaugen des Bohrmehls, sondern als Spülkanal dient, durch den Wasser oder Druckluft der Bohrstelle zugeführt und dadurch das Bohrklein am Umfang des Bohrkopfes abgeführt wird. Dieser bekannte Bohrkopf unterscheidet sich von dem eingangs genannten bekannten Bohrkopf dadurch, daß bei ihm die Abzweigbohrung nicht bis zur Stirnfläche des Bohrkopfes durchgeführt ist, sondern in einen radialen Kanal mündet. Dieser radiale Kanal macht es jedoch unmöglich, die Abzweigbohrung dieses bekannten Bohrkopfes zum Absaugen des Bohrmehls zu verwenden, da sich in diesem radialen Kanal langgestreckte Stücke des Bohrkleins festsetzen können, die nicht in die Abzweigbohrung eingesaugt werden können und dadurch die Mündung der Abzweigbohrung verstopfen würden.From DE-C-1 944 551 a similar to the aforementioned drill head is known, but in which the channel with its branch hole is not used to extract the drilling dust, but serves as a flushing channel, through the water or compressed air to the drilling site and thereby the cuttings on Circumference of the drill head is discharged. This known drill head differs from the known drill head mentioned at the outset in that the branch bore is not made up to the end face of the drill head, but rather opens into a radial channel. However, this radial channel makes it impossible to use the branch bore of this known drill head to extract the drilling dust, since elongated pieces of the cuttings can settle in this radial channel and cannot be sucked into the branch bore and would thereby clog the mouth of the branch bore.
Durch die FR-A-1 022 567 ist auch ein Bohrkopf zum Herstellen von Bohrungen in Gestein bekannt, der einen Kanal mit Abzweigbohrungen aufweist. Auch bei diesem bekannten Bohrkopf dient der Kanal mit Abzweigbohrung nicht zum Absaugen des Bohrmehls, sondern zum Zuführen eines Spülmediums. Bei diesem bekannten Bohrkopf ist der Kanal mit Abzweigbohrung ebenfalls nicht dazu geeignet, das Bohrmehl von der Bohrstelle abzusaugen. Dieser bekannte Bohrkopf weist eine aus ebenen Flächen gebildete keilförmige Stirnfläche auf. Die ebenen Flächen dieser Stirnfläche fluchten mit entsprechenden ebenen, die Schneide bildenden Stirnflächen des Schneidmessers, so daß die ganze Stirnfläche des Bohrkopfes bei jedem Schlag auf den Bohrungsgrund an diesem anliegt und so ein Absaugen des dort befindlichen Bohrkleins verhindert. Würde man diesen bekannten Bohrkopf als Drehschlagbohrer und den Kanal als Absaugkanal benutzen, dann könnte das Bohrklein nur in den kurzen Augenblicken von dem Bohrungsgrund abgesaugt werden, in denen sich der Bohrkopf vom Bohrungsgrund abhebt. Das bedeutet aber, daß die weiter von der Mündung der Abzweigbohrung abliegenden Stücke des Bohrkleins in der kurzen Zeit nicht bis zur Bohrungsöffnung gelangen und beim nächsten Schlag dadurch die Bewegung des Bohrkopfes auffangen würden. In kurzer Zeit würde sich daher am Bohrungsgrund so viel Bohrmehl ansammeln, daß ein weiteres Bohren unmöglich wäre.FR-A-1 022 567 also discloses a drilling head for producing bores in rock, which has a channel with branch bores. In this known drill head, too, the duct with a branch bore is not used to suck off the drilling dust, but rather to supply a flushing medium. In this known drill head, the channel with branch hole is also not suitable for extracting the drilling dust from the drilling site. This known drill head has a wedge-shaped end face formed from flat surfaces. The flat surfaces of this end face are aligned with corresponding flat, cutting edge end faces of the cutting knife, so that the entire end face of the drill head rests on the bottom of the bore with each impact and thus prevents suction of the cuttings located there. If one were to use this known drill head as a rotary impact drill and the channel as a suction channel, then the cuttings could only be sucked off the bottom of the hole in the brief moments in which the drill head lifts off the bottom of the hole. However, this means that the pieces of cuttings further away from the mouth of the branch bore do not reach the bore opening in the short time and would thus catch the movement of the drill head on the next stroke. In a short time, so much drilling dust would accumulate at the bottom of the hole that further drilling would be impossible.
Aus der DE-U-68 04 690 ist ein weiterer Bohrkopf dieser Art bekannt, der mit Hartmetallstiften bestückt ist, deren Endflächen zusammen mit der Stirnfläche des Bohrkopfes eine glatte Oberfläche bilden, so daß hier auch das gleiche gilt wie für den Gegenstand der FR-A-10 22 567.Another drill head of this type is known from DE-U-68 04 690, which is equipped with hard metal pins, the end faces of which, together with the end face of the drill head, form a smooth surface, so that the same applies here as for the subject of FR A-10 22 567.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den eingangs genannten Bohrkopf eines Drehschlagbohrers mit einem Absaugkanal so auszubilden, daß er durch die Abzweigbohrung möglichst wenig geschwächt wird.The invention is based on the object of designing the aforementioned drill head of a rotary impact drill with a suction channel in such a way that it is weakened as little as possible through the branch bore.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch den Bohrkopf nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch, daß sich die von der bis zur Stirnfläche des Bohrkopfes durchgeführten Abzweigbohrung selbst begrenzte Mündungsöffnung teilweise auch über die anschließende Umfangsfläche des Bohrkopfes erstreckt, werden dadurch die Stirnflächen des Bohrkopfes und seine angrenzenden Teile wesentlich weniger geschwächt als wenn die Mündungsöffnung ganz in der Stirnfläche liegen würde. Dies wird durch die Erfindung erreicht, ohne daß dabei die tatsächlich lichte Mündungsöffnung der Abzweigbohrung verkleinert wird. Dadurch ist es möglich, Bohrer der eingangs genannten Art für wesentlich kleinere Bohrungsdurchmesser auszuführen, als das bisher möglich war. Man kann dabei für den Außendurchmesser des Bohrerschaftes die maximal mögliche Größe, nämlich die Größe des Durchmessers des Bohrkopfes, wählen, so daß bei einer angemessenen Größe der lichten Öffnung des Absaugkanals Bohrer mit Absaugbohrungen für Bohrungen bis herunter zu etwa 6 mm herstellbar sind.This object is achieved according to the invention by the drill head according to claim 1. Characterized in that the mouth opening limited by the branch bore made up to the end face of the drill head itself also extends partially over the adjoining circumferential surface of the drill head, the end faces of the drill head and its adjoining parts are thereby weakened considerably less than if the mouth opening were completely in the end face . This is achieved by the invention without reducing the actual clear opening of the branch hole. This makes it possible to design drills of the type mentioned at the outset for much smaller bore diameters than was previously possible. You can choose the maximum possible size for the outer diameter of the drill shank, namely the size of the diameter of the drill head, so that, with an appropriate size of the clear opening of the suction channel, drills with suction holes for bores down to about 6 mm can be produced.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles angegeben.Further advantageous features of the invention are specified in the claims and in the following description of an exemplary embodiment.
Es zeigt
- Fig. 1 einen unterbrochen dargestellten Diametralschnitt des Ausführungsbeispieles des Drehschlagbohrers nach der Linie I-I in Fig. 2;
- Fig. 2 eine Ansicht der Stirnfläche des Bohrers nach Fig. 1.
- Figure 1 is a broken diametrical section of the embodiment of the rotary impact drill along the line II in Fig. 2.
- 2 is a view of the end face of the drill of FIG. 1st
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Drehschlagbohrer bildet der Bohrkopf 1 das Ende eines Bohrerschaftes 2, der über die Arbeitslänge des Bohrers eine glatte zylindrische Umfangsfläche 3 aufweist. Der Bohrer ist in Fig. 1 innerhalb einer von ihm in einem Gestein zum Beispiel in einem Mauerwerk, gebohrten Bohrung 4 dargestellt.In the rotary impact drill shown in the drawing, the drill head 1 forms the end of a
An seinem hinteren Ende weist der Bohrer ein Gewinde 5 auf, das in das Futter einer Bohrmaschine einschraubbar ist. An dem dem Gewinde 5 abgekehrten Ende weist der Bohrer eine kegelförmige Stirnfläche 6 auf, die von einem Schlitz 7 unterbrochen ist, in dem ein Schneidkörper 8 befestigt ist, der auf seiner keilförmig verlaufenden Stirnfläche eine Schneide 9 aufweist, die in ihrer Mitte eine Querschneide 11 bildet.At its rear end, the drill has a
Der Bohrer ist mit einem Absaugkanal 12, 13 versehen, der eine als zylindrische Sackbohrung ausgeführte axiale Bohrung 12 aufweist, die an ihrem inneren Ende in eine zylindrische Abzweigbohrung 13 übergeht, die die axiale Bohrung 12 mit einer Mündungsöffnung 14 in der Stirnfläche 6 verbindet. Die Mündungsöffnung 14 ist so am Rande der Stirnfläche 6 angeordnet, daß sie sich mit ihrem größeren Teil über die anschließende zylindrische Umfangsfläche 3 des Bohrkopfes 1 erstreckt, so daß sich dieser Teil der Mündungsöffnung 14 zunächst mit zunehmender Entfernung von der Stirnfläche 6 erweitert, bis die zylindrische Umfangsfläche 3 die Abzweigbohrung 13 in zwei einander diametral gegenüberliegenden Punkten schneidet. Das innere Ende 15 der axialen Bohrung 12 befindet sich in einem axialen Abstand vom Schlitz 7 für den Schneidkörper 8. An dieses innere Ende 15 schließt sich die Abzweigbohrung 13 so an, daß sich der Querschnitt des inneren Endes 15 mindestens etwa der Hälfte desjenigen Schnittes der Abzweigbohrung 13 deckt, der in der Ebene des Querschnittes des inneren Endes liegt, so daß sich die Abzweigbohrung 13 sofort am inneren Ende der axialen Bohrung frei in diese erweitern kann.The drill is provided with a
In Bezug auf den Schlitz 7 ist die Mündung 14 so angeordnet, daß sie der beim Bohren in Richtung des Pfeiles 17 voreilenden Seite 18 des Schneidkörpers 8 benachbart ist, wie das aus Fig. 2 ersichtlich ist.With respect to the
Um mit Sicherheit ein Verstopfen des durch die Abzweigbohrung 13 und die axiale Bohrung 12 gebildeten Absaugkanals zu verhindern, ist der Abstand 19 der Schneide 9 von der Stirnfläche 6 kleiner als der die lichte Weite der Mündungsöffnung 14 ergebende größte radiale Abstand 22 des Randes der Mündungsöffnung 14 von dem Flugkreis 23 der radial äußersten Kante des Schneidkörpers 8.In order to reliably prevent the suction channel formed by the branch bore 13 and the
Um den Bohrer auch als Zentrierbohrer für eine Bohrglocke verwenden zu können, ist der Überstand 21 des Schneidkörpers 8 über die Umfangsfläche 3 des Bohrers ebenfalls kleiner als der Abstand 22.In order to be able to use the drill as a centering drill for a drilling bell, the
Dadurch, daß die Abzweigbohrung 13 im Bereich der Mündungsöffnung 14 radial nach außen offen ist, ergibt sich eine verhältnismäßig vergrößerte tatsächliche Mündungsöffnung des Absaugkanals 12, 13 ohne daß der Bohrkopf 1 in der Nähe des Schneidkörpers 8 um die ganze lichte Öffnung der tatsächlichen Mündungsöffnung geschwächt ist.Characterized in that the
Dadurch, daß sich die Mündungsöffnung 14 der beim Bohren voreilenden Seite 18 des Schneidkörpers 8 benachbart angeordnet ist, wird durch sie nur der beim Bohren am wenigsten belastete Teil des Bohrkopfes 1 geschwächt.The fact that the mouth opening 14 of the leading
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