EP0452255A2 - Gesteinsbohrer - Google Patents

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EP0452255A2
EP0452255A2 EP91810185A EP91810185A EP0452255A2 EP 0452255 A2 EP0452255 A2 EP 0452255A2 EP 91810185 A EP91810185 A EP 91810185A EP 91810185 A EP91810185 A EP 91810185A EP 0452255 A2 EP0452255 A2 EP 0452255A2
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cutting
pins
rock drill
diameter
cutting pins
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Gerhard Rumpp
Josef Obermeier
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Hilti AG
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58—Chisel-type inserts

Definitions

  • the invention relates to a rock drill with a shank and a drill head, which on its end face pointing in the direction of advance has an insert that extends at least over the diameter and at least two cutting pins.
  • Rock drills are used to make holes in rock, concrete, masonry and the like, which are used to hold fasteners, pass through pipes and cables and to blow up.
  • Rock drills which represent a combination of cutting insert and cutting pins, have the advantage that the drilling material removed from the cutting insert is further reduced by the cutting pins.
  • Such rock drills are known for example from DE-OS 35 44 433.
  • the invention has for its object to provide a rock drill that ensures additional crushing of the drilling material with high mining performance and enables increased removal of the cuttings.
  • this is achieved in that the cutting pins lie on a diameter which forms an angle deviating from 90 ° with the diameter of the cutting plate.
  • the arrangement of the cutting pins according to the invention results in an enlargement of discharge grooves.
  • the cutting pins are advantageously arranged on the diameter on both sides of the cutting plate. This opens up the possibility of a symmetrical arrangement.
  • the arrangement of two cutting pins, in particular in the edge zone of the drill head, permits additional centering of the rock drill during the drilling process.
  • the cutting pins are advantageously arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis of the shaft. This ensures an increased smoothness of the rock drill and compliance with an exact drilling geometry.
  • the acute angle enclosed between the two diameters is advantageously between 40 ° and 70 °. Such an angle has proven particularly useful because, in the area of the complementary obtuse angle, the arrangement of sufficiently large discharge grooves on the end face is particularly favored.
  • a helix is regularly connected to the discharge grooves, which determines the direction of rotation of the rock drill.
  • the acute angle which is formed by the diameter of the cutting plate and the diameter on which the cutting pins lie is preferably arranged on the side of the cutting plate facing away from the direction of rotation.
  • the free ends of the cutting pins preferably do not lie in the rotational surface formed by the cutting edges of the cutting plate, but are set back slightly, for example 0.3 mm to 1.5 mm in the drilling direction.
  • the feed rate during the drilling process is thereby more evenly, since the cutting pins come into contact with the surface at almost the same time as the cutting plate. This means that the subsoil is dismantled more evenly.
  • the cutting pins support the drill head in the feed direction.
  • the rock drill shown in FIGS. 1 to 3 essentially consists of a shaft 1 and a drill head 2 connected to it.
  • the shaft 1 is provided with a conveying helix 9, which on the one hand serves to guide the drill in the borehole and on the other hand to remove the cuttings.
  • the drill head 2 is provided with discharge grooves 6, 10 which run in the longitudinal direction and which serve for the passage of the cuttings from the end face 3 of the drill head 2 pointing in the feed direction to the shank 1.
  • the drill head 2 is provided with a centrally arranged cutting plate 4.
  • the cutting plate 4 projects beyond the drilling head 2 both in the radial direction and in the feed direction.
  • cutting pins 5 are arranged, which lie on a diameter that includes an acute angle a with the diameter of the cutting plate 4. This acute angle a is - as shown in FIG. 3 - arranged on the side of the cutting plate 4 facing away from the direction of rotation D.
  • the section shown in Fig. 3 clearly shows the arrangement of the cutting pins 5 in an inclined direction to the longitudinal axis of the shaft.
  • the cutting pins 5 are inserted so deeply into the drilling head 2 that the free end faces of the cutting pins 5 lie below the rotational surface formed by cutting edges 7, 8 of the cutting plate 4.

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Abstract

Der aus Schaft (1) und Bohrkopf (2) bestehende Gesteinsbohrer ist an der in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite (3) des Bohrkopfes (2) mit einer Schneidplatte (4) sowie Schneidstiften (5) versehen. Der Durchmesser auf dem die Schneidplatte (4) und der Durchmesser auf dem die Schneidstifte (5) angeordnet sind, bilden einen, von 90° abweichenden, Winkel. Durch die Abweichung des Winkels beider Durchmesser wird eine Vergrösserung von Abfuhrnuten (6) ermöglicht. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit Schaft und einem Bohrkopf, der auf seiner in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite eine zumindest über den Durchmesser sich erstreckende Schneidplatte und mindestens zwei Schneidstifte aufweist.
  • Gesteinsbohrer werden zur Herstellung von Bohrungen in Fels, Beton, Mauerwerk und dergleichen eingesetzt, welche der Aufnahme von Befestigungselementen, dem Durchführen von Rohren und Kabeln sowie zum Sprengen dienen. Gesteinsbohrer, die eine Kombination von Schneidplatte und Schneidstiften darstellen, haben den Vorteil, dass durch die Schneidstifte das von der Schneidplatte abgetragene Bohrgut weiter zerkleinert wird. Solche Gesteinsbohrer sind zB aus der DE-OS 35 44 433 bekannt.
  • Unter mannigfaltigen Arbeitsbedingungen stellt die Leistungsfähigkeit dieser bekannten Gesteinsbohrer zufrieden. Bei gewissen Einsatzverhältnissen ist jedoch die Abfuhr des Bohrkleins und der Bohrfortschritt nicht optimal.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer zu schaffen, der bei hoher Abbauleistung eine zusätzliche Zerkleinerung des Bohrgutes gewährleistet und eine erhöhte Abfuhr des Bohrkleins ermöglicht.
  • Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Schneidstifte auf einem Durchmesser liegen, der mit dem Durchmesser der Schneidplatte einen von 90° abweichenden Winkel bildet.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Schneidstifte ergibt sich eine Vergrösserung von Abfuhrnuten.
  • Vorteilhafterweise sind die Schneidstifte auf dem Durchmesser beidseits der Schneidplatte angeordnet. Dies öffnet die Möglichkeit einer symmetrischen Anordnung.
  • Dies gilt besonders für den Fall, dass die Anzahl der Schneidstifte auf beiden Seiten gleich ist. Durch die zahlenmässige Gleichheit der Schneidstifte auf beiden Seiten erreicht man eine gleichmässigere Zerkleinerung des Bohrgutes und einen ruhigeren Lauf des Gesteinsbohrers.
  • Die Anordnung zweier Schneidstifte, insbesondere in der Randzone des Bohrkopfes, lässt eine zusätzliche Zentrierung des Gesteinsbohrers während des Bohrvorganges zu.
  • Vorteilhafterweise sind die Schneidstifte rotationssymmetrisch zur Schaftlängsachse angeordnet. Damit wird eine erhöhte Laufruhe des Gesteinsbohrers und die Einhaltung einer genauen Bohrgeometrie gewährleistet.
  • Der zwischen den beiden Durchmessern eingeschlossene spitze Winkel liegt vorteilhafterweise zwischen 40° und 70°. Ein solcher Winkel hat sich deshalb besonders bewährt, weil im Bereich des komplementären stumpfen Winkels die Anordnung von ausreichend grosser Abfuhrnuten an der Stirnseite besonders begünstigt wird.
  • An die Abfuhrnuten ist regelmässig ein Wendel angeschlossen, aus dem sich die Drehrichtung des Gesteinsbohrers ergibt. Der spitze Winkel der gebildet wird von dem Durchmesser der Schneidplatte und dem Durchmesser auf dem die Schneidstifte liegen, ist bevorzugt auf der der Drehrichtung abgewandten Seite der Schneidplatte angeordnet.
  • Aus der Sicht der Zerkleinerung des Bohrgutes, hat es sich besonders bewährt, wenn die Schneidstifte geneigt zur Schaftlängsachse angeordnet sind. Auch eine Anordnung der Schneidstifte parallel zur Schaftlängsachse ist durchaus möglich.
  • Die freien Stirnenden der Schneidstifte liegen vorzugsweise nicht in der von den Schneiden der Schneidplatte gebildeten Rotationsfläche, sondern sind geringfügig, zB 0,3 mm bis 1,5 mm in Bohrrichtung gesehen, zurückversetzt. Die Vorschubgeschwindigkeit während des Bohrvorganges wird dadurch gleichmässiger, da die Schneidstifte fast zur gleichen Zeit wie die Schneidplatte mit dem Untergrund in Kontakt kommen. Dies bedeutet ein gleichmässigeres Abbauen des Untergrundes. Zusätzlich übernehmen die Schneidstifte eine Abstützfunktion des Bohrkopfes in Vorschubrichtung.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen erfindungsgemässen Gesteinsbohrer, in Ansicht,
    • Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Gesteinsbohrers,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch den Gesteinsbohrer gemäss Fig. 1 und 2, entlang der Linie III-III in Fig. 2.
  • Der aus Fig. 1 bis 3 ersichtliche Gesteinsbohrer besteht im wesentlichen aus einem Schaft 1 und einem damit verbundenen Bohrkopf 2. Der Schaft 1 ist mit einer Förderwendel 9 versehen, die einerseits der Führung des Bohrers im Bohrloch und andererseits der Abfuhr des Bohrkleins dient.
  • Der Bohrkopf 2 ist mit in Längsrichtung verlaufenden Abfuhrnuten 6, 10 versehen, welche dem Durchlass des Bohrkleins von der in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite 3 des Bohrkopfes 2 zum Schaft 1 dienen. Der Bohrkopf 2 ist mit einer zentral angeordneten Schneidplatte 4 versehen. Die Schneidplatte 4 überragt den Bohrkopf 2 sowohl in radialer Richtung als auch in Vorschubrichtung. Auf der restlichen Stirnseite 3 des Bohrkopfes 2 sind Schneidstifte 5 angeordnet, die auf einem Durchmesser liegen, der mit dem Durchmesser der Schneidplatte 4 einen spitzen Winkel a einschliesst. Dieser spitze Winkel a ist - wie Fig. 3 zeigt - auf der der Drehrichtung D abgewandten Seite der Schneidplatte 4 angeordnet.
  • Der in Fig. 3 dargestellte Schnitt zeigt deutlich die Anordnung der Schneidstifte 5 in einer geneigten Richtung zur Schaftlängsachse. Die Schneidstifte 5 sind so tief in den Bohrkopf 2 eingelassen, dass die freien Stirnenden der Schneidstifte 5 unterhalb der von Schneiden 7, 8 der Schneidplatte 4 gebildeten Rotationsfläche liegen.

Claims (8)

  1. Gesteinsbohrer mit Schaft (1) und einem Bohrkopf (2) der auf seiner in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite (3) eine zumindest über den Durchmesser sich erstreckende Schneidplatte (4) und mindestens zwei Schneidstifte (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidstifte (5) auf einem Durchmesser liegen, der mit dem Durchmesser der Schneidplatte (4) einen von 90° abweichenden Winkel bildet.
  2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidstifte (5) auf dem Durchmesser beidseits der Schneidplatte (4) angeordnet sind.
  3. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schneidstifte (5) auf beiden Seiten der Schneidplatte (4) gleich ist.
  4. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schneidstifte (5) insgesamt zwei beträgt.
  5. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidstifte (5) zur Schaftlängsachse rotationssymmetrisch angeordnet sind.
  6. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von den beiden Durchmessern eingeschlossene spitze Winkel (a) zwischen 40° und 70° beträgt.
  7. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidstifte (5) zur Schaftlängsachse geneigt angeordnet sind.
  8. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnenden der Schneidstifte (5) gegenüber der von den Schneiden (7, 8) der Schneidplatte (4) gebildeten Rotationsfläche zurückgesetzt sind.
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