EP0511200A1 - Bohrkrone bzw. -meissel - Google Patents

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Publication number
EP0511200A1
EP0511200A1 EP92890115A EP92890115A EP0511200A1 EP 0511200 A1 EP0511200 A1 EP 0511200A1 EP 92890115 A EP92890115 A EP 92890115A EP 92890115 A EP92890115 A EP 92890115A EP 0511200 A1 EP0511200 A1 EP 0511200A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hard material
drill bit
material insert
recess
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92890115A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Dipl.-Ing. Mocivnik
Günther Melcher
Uwe Melcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rocbo Werkzeug GmbH
Original Assignee
Rocbo Werkzeug GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rocbo Werkzeug GmbH filed Critical Rocbo Werkzeug GmbH
Publication of EP0511200A1 publication Critical patent/EP0511200A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable

Definitions

  • the invention relates to a drill bit or bit, in particular percussion or rotary impact drill bit, with at least one hard material insert, in particular cutting-edge hard material insert, arranged on the end face, an at least partially undercut groove or recess being arranged on the drill bit for receiving the hard material insert is, wherein the groove or recess in at least one partial area has a larger clear width than the width of the base contour of the hard material insert and the hard material insert is displaceable in a position in which the hard material insert is overlapped by the edge of the groove or recess, and wherein in this displacement position of the hard material insert, a locking member is non-positively and / or positively connected to the hard material insert.
  • Known drill bits can be found, for example, in DE-OS 19 44 551.
  • the hard material inserts are fastened in this known embodiment by soldering, in particular hard soldering, or by pressing in corresponding recesses.
  • a further embodiment of a rock drill bit can be found, for example, in DE-OS 28 07 353, in which the base body of the drill bit has holes which are dimensioned for a press fit, the hard material inserts subsequently being pressed into these holes.
  • a special design of the holes receiving the inserts is made in this proposal, whereby the cylindrical outer surface of each insert, which is located near the bottom of the hole, is exposed from the wall of the hole. Such a design is intended to prevent cracks in the steel bearing material and to increase the service life.
  • the tool carrier or the base body of the drill bit is tempered by heat treatment before the insertion of hard material pins or hard material strips. Since the recesses or bores are designed for receiving the hard material parts for a press fit However, there are limits to such a heat treatment.
  • the remuneration is therefore generally not based on the full possible improvement of the material properties of the base body of the drill bit, since remuneration to achieve the full theoretically conceivable values with regard to the strength and wear resistance of the drill bit body would result in the dimensional accuracy of the receiving holes for the Hard material inserts are no longer guaranteed and the tolerances for a press fit are significantly exceeded. Up to now, a larger tolerance could only be permitted if the hard material inserts were soldered to the base body of the drill bit
  • the invention now aims to provide a drill bit of the type mentioned, in which, despite grooves or recesses for receiving hard material inserts, a tempering treatment can be carried out to achieve the full conceivable values with respect to the strength of the base body, and yet one subsequently Determining the use of hard materials without soldering is possible.
  • the assembly of the hard material inserts is to be considerably simplified and the possibility is to be created to connect such hard material inserts to the core bit body in a releasable manner, if necessary.
  • the drill bit according to the invention essentially consists in that the hard material inserts are arranged in the end face and on the side facing the locking member have a surface inclined to the axis of the drill bit and that the locking element has inclined surfaces at least on its side interacting with the hard material insert, which are complementary to the inclination of the side walls of the hard material insert.
  • an at least partially undercut groove or recess is arranged on the end face of the drill bit for receiving each hard material insert, and this groove or recess has a larger clear width than the width of the end face in at least one partial area in the axial view of the end face Basic contour of the use of hard material, the possibility is created to allow relatively large tolerances in the remuneration process and still to ensure a safe way of determining the use of hard material subsequently.
  • the hard material insert is displaceable in a position in which the hard material insert is overlapped by the edge of the groove or recess, so that a press fit is formed, the locking taking place in a particularly simple manner by the fact that in this displacement position of the hard material insert, a locking member is non-positively and / or positively connected to the hard material insert.
  • a locking member is non-positively and / or positively connected to the hard material insert.
  • the locking element at least on its side cooperating with the hard material insert has inclined surfaces which are complementary to the taper of the side walls of the hard material insert, such a locking element is able to ensure a secure fixing.
  • the design according to the invention shows that with the hard material inserts formed with inclined surfaces and the locking members designed with complementary inclined surfaces, a tensioning process and not merely a securing against falling out of the hard material inserts can be undertaken. For this it is necessary that a driving-in effect is exerted on inclined surfaces, so that the locking element simultaneously presses the hard material inserts into their desired position when tightening or hitting, as can be achieved by the mutual position of the interacting inclined surfaces, which in particular facilitates easy assembly the use of hard materials becomes possible.
  • a non-positive connection can be ensured in a simple manner in that the locking element is screwed to the base of the groove or recess in a releasable manner.
  • a non-positive and positive connection can be achieved, for example, by upsetting or riveting, with the locking member is pressed into part of the groove or recess.
  • the hard material inserts lie snugly against the bottom of the recess or groove intended for their reception.
  • the inventive design with the hard material insert at least partially overlapping grooves or recesses' offers a simple possibility to ensure this full contact at the bottom of the recess or groove in that a part of the boundary walls of the groove or recess has generators which have a base with the groove Include an angle of less than 90 °.
  • a force acting in the direction of the base of the groove on the hard material insert is exerted in this way on the hard material insert, which causes the hard material insert to be pressed against the base of the groove or recess.
  • the design can be such that the hard material insert has conical side winds which diverge to the base contour, as a result of which the contact forces act against the bottom of the groove over a large area.
  • the design can also be such that the locking element is formed by a tube, the drill bit according to the invention preferably being designed such that the locking element can be driven into an axial bore of the drill bit to the end face of the drill bit and that the axial Bore of the drill bit in the area of the essentially radial grooves or recesses for the hard material inserts is of hollow conical design.
  • the drill bit according to the invention preferably being designed such that the locking element can be driven into an axial bore of the drill bit to the end face of the drill bit and that the axial Bore of the drill bit in the area of the essentially radial grooves or recesses for the hard material inserts is of hollow conical design.
  • the design can be such that at least two opposite side edges of the groove or recess run diverging to an end face of the groove or recess.
  • Such a design has the particular advantage that even complex shapes, which differ from simple bars or pins, can be selected for the hard material inserts and a correspondingly improved cutting profile and a correspondingly improved cutting performance is achieved, for which the training can be made with advantage, for example that the hard material insert has at least one cutting area with a parabolic envelope on its cutting surface facing away from the base surface.
  • such shapes differing from simple bar profiles or pins for the hard material inserts are problematic in conventional press seats in recesses or grooves that are precisely matched to the outer contour of the hard material inserts and involve a high risk of breakage of the hard material inserts during assembly.
  • the design according to the invention enables the orientation and arrangement of different hard material inserts which are respectively adapted to the circumstances in a simple manner, a plurality of recesses or grooves advantageously being offset, in particular overlapping, in the direction of rotation of the drill bit.
  • FIG. 1 shows a plan view of a first embodiment of a drill bit according to the invention
  • Fig.2 one Section along the line II-II of Fig.1
  • 3 shows a plan view of a modified embodiment of a drill bit according to the invention
  • 4 shows a section along the line IV-IV of Figure 3
  • 5 shows a plan view of a further modified embodiment of a recess or groove of a drill bit according to the invention
  • 6 shows a section along the line VI-VI of Figure 5
  • 7 shows a side view, partly in longitudinal section, through a modified embodiment of a drill bit according to the invention
  • Figure 8 is a view in the direction of arrow VIII of Figure 7.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of a drill bit or a drill bit 1, a plurality of grooves or recesses 3 being provided on the end face 2 of the drill bit 1, into each of which a hard material insert 4 can be inserted.
  • the recesses or grooves are undercut, as can be clearly seen in FIG. 5.
  • the recesses or grooves 3 have, at least over a partial region 6, a larger clear width than the width of the base contour of the respective hard material insert 4.
  • each groove or recess 3 are in the partial region in which a fixing or locking of the respective hard material insert 4 takes place, diverging from each other in the direction of the partial area 6, so that when a hard material insert 4 is inserted starting from the partial area 6, it is shifted in the direction of the arrow 9 for fixing.
  • Each hard material insert 4, corresponding to the mutually diverging side edges 7 and 8, also has an angle enclosing side edges, with each hard material insert additionally having a correspondingly complementary side shape, at least in the partial area of the definition of the hard material insert, in accordance with the undercut of each recess or groove 3.
  • the side walls of each hard material insert 4 and the side boundaries of each recess or groove 3 have essentially conical side walls.
  • each hard material insert is fixed by riveting or cold upsetting a locking element.
  • a cylindrically halved rivet is used in section 6 and sprained against the bottom of the recess 3 of the drill bit 1 and the hard material insert 4.
  • Characterized in that the side wall 10 of the recess 3 in the area 6 includes an angle ⁇ with the bottom of the recess 3, which is selected to be less than 90 °, the sprained rivet and thus the corresponding hard material insert 4 is fixed in its position.
  • the hard material inserts 4 each rest over their entire base area at the base of the recess or groove 3, the base of the groove including the central axis 11 of the drill bit at an angle ⁇ which is less than 90 ° .
  • the tip angle ⁇ of the drill bit 1 can be kept small.
  • each hard material insert 4 rests over the entire base surface at the bottom of the groove or recess 3, over the entire side surface in the region of the side edges 7 and 8 of the groove or recess by the corresponding complementary profile of the side wall of the Recess 3 and the side wall of the hard material insert so that a large contact area is available for absorbing forces acting on the drill bit 1 or the hard material inserts 4.
  • a plurality of recesses or grooves 3 are provided in the direction of rotation of the drill bit offset from one another for receiving hard material inserts 4, which are arranged to overlap one another in order to be able to reliably machine a corresponding surface.
  • Known rinsing channels 12 also open into the end face 2.
  • a plurality of hard material inserts 4 are in turn fixed in recesses or grooves 3 on the end face of a drill bit or a drill bit 1.
  • the recesses or grooves 3 have diverging side edges 7 and 8 in the direction of the center 11 of the drill bit in the area in which the hard material inserts 4 are fixed in their displacement position.
  • the grooves or recesses 3 are again undercut at least in the area of the fixing position of the hard material inserts and the side walls of the hard material inserts have a shape that is complementary to the side walls of the undercut grooves or recesses 3.
  • the individual hard material inserts are fixed in their working position by locking elements 14 which can be releasably connected to the drill bit 1 by means of screw connections 13.
  • Each locking element 14 acts with a plurality of hard material inserts 4 inserted and shifted into their locking position together and a locking takes place in that the locking element has at least on the side surfaces facing the hard material inserts 4 15 inclined surfaces which cooperate with correspondingly complementary inclined surfaces 16 of the hard material inserts.
  • each hard material insert in turn lies over its entire base surface at the bottom of the recess or Groove 3 and also cooperates with the undercut side walls for a suitable force absorption.
  • the locking member 14 also faces away from the hard material inserts Side an inclined surface 17 for a suitable centering and fixing on the end face of the drill bit 1.
  • each groove or recess 3 is undercut, as is indicated by the dashed line 18, which represents the contour in the region of the bottom of the recess or 3, respectively the line 19 represents the contour in the region of the end face 2 of the drill bit 1, which is only indicated schematically in FIG.
  • the hard material insert which can be inserted into each groove or recess 3 has, as indicated above, a shape which is complementary to the undercut of the recess or groove.
  • the recess or groove is also undercut in the subarea 10 in order to enable a rivet to be fixed accordingly.
  • the hard material insert also has a cutting area 20 with an essentially parabolic envelope on its cutting surface facing away from the base surface.
  • hard material inserts or drilling tools 4 that can be inserted in at least partially undercut grooves and recesses 3 and can be fixed in a partially releasable manner makes repairs very easy, with the hard material inserts 4 and in particular by arranging the longer active cutting edge on the outside diameter of the Drill bit 1 longer service life can be achieved. Since the hard material inserts 4 are also arranged radially outward in the majority, a large active cutting area is also provided on the outer circumference of the drill bit 1, whereby a much longer service life can also be achieved.
  • a plurality of hard material inserts 4 are in turn stored in recesses or grooves 3 in the region of the end face 2.
  • the recesses or grooves 3 are partially undercut and have a cross-section which widens conically towards the base or the bottom of the groove, the side walls of the hard material inserts 4 having a complementary shape.
  • a pipe 23 is introduced and hammered in through a flushing bore 22 running centrally in the base body 21 on the side facing away from the end face of the drill bit 1.
  • the flushing bore 22 has a conical widening 24 in the area facing the end face.
  • the hard material inserts 4 have an end face or rear wall facing the central axis 11, which includes an angle ⁇ with a parallel to the central axis 11, which is, for example, approximately 7 ° and results in a conical tapering of the passage cross section of the flushing bore in the region of the rear walls of the material inserts.
  • the pipe 23 is hammered in to fix the hard material inserts, they are fixed radially outward in their position, the deformation of the pipe or pipe piece 23 taking place in such a way that in the conically widening regions 24 of the flushing bore 22 there is also an abutment of the pressed-in deformed pipe 23 takes place as on the rear walls 25 of the hard material inserts 4 that define a tapering of the cross section.
  • the position of the hard material inserts 4 is precisely defined, and on the other hand, due to the deformation of the pipe 23 in the conically widening region 24 of the flushing bore 22, the position of the pipe 23 also defined.
  • the deformation in the area of the end face 2 of the drill bit can be reinforced by an appropriately designed mandrel, which is effective in the direction of arrow VIII and is inserted offset from the hard material inserts 4 in order to achieve a defined one Ensure that the pipe 23 abuts against the conically widening regions 24 of the flushing bore 22.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Bohrkrone (1) bzw. -meißel, insbesondere Schlag- bzw. Drehschlagbohrkrone, mit wenigstens einem an der Stirnfläche (2) angeordneten Hartmaterialeinsatz (4), insbesondere schneidenförmigen Hartmaterialeinsatz, ist für die Aufnahme des Hartmaterialeinsatzes (4) jeweils eine zumindest teilweise hinterschnittene Nut oder Ausnehmung (3) an der Bohrkrone (1) angeordnet, wobei die Nut oder Ausnehmung (3) in der Achsansicht auf die Stirnfläche (2) in wenigstens einem Teilbereich (6) eine größere lichte Weite aufweist als die Breite der Basiskontur des Hartmaterialeinsatzes (4) und der Hartmaterialeinsatz (4) in eine Lage verschiebbar ist, in welcher der Hartmaterialeinsatz (4) vom Rand der Nut oder Ausnehmung (3) übergriffen wird, wobei weiters in dieser Verschiebelage des Hartmaterialeinsatzes (4) ein Verriegelungsglied (14) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Hartmaterialeinsatz (4) verbunden ist. Dabei ist die Ausbildung so getroffen, daß die Hartmaterialeinsätze (4) in der Stirnfläche (2) angeordnet sind und an der dem Verriegelungsglied (14,23) zugewandten Seite eine zur Achse (11) der Bohrkrone (1) geneigte Fläche aufweisen und daß das Verriegelungselement (14,23) zumindest an seiner mit dem Hartmaterialeinsatz (4) zusammenwirkenden Seite Schrägflächen (15) aufweist, welche zur Neigung der Seitenwände (16) des Hartmaterialeinsatzes (4) komplementär ausgebildet sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone bzw. -meißel, insbesondere Schlag- bzw. Drehschlagbohrkrone, mit wenigstens einem an der Stirnfläche angeordneten Hartmaterialeinsatz, insbesondere schneidenförmigen Hartmaterialeinsatz, wobei für die Aufnahme des Hartmaterialeinsatzes jeweils eine zumindest teilweise hinterschnittene Nut oder Ausnehmung an der Bohrkrone angeordnet ist, wobei die Nut oder Ausnehmung in wenigstens einem Teilbereich eine größere lichte Weite aufweist als die Breite der Basiskontur des Hartmaterialeinsatzes und der Hartmaterialeinsatz in eine Lage verschiebbar ist, in welcher der Hartmaterialeinsatz vom Rand der Nut oder Ausnehmung übergriffen wird, und wobei in dieser Verschiebelage des Hartmaterialeinsatzes ein Verriegelungsglied kraft- und/oder formschlüssig mit dem Hartmaterialeinsatz verbunden ist.
  • Bekannte Bohrkronen sind beispielsweise der DE-OS 19 44 551 zu entnehmen. Die Hartmaterialeinsätze werden bei dieser bekannten Ausbildung durch Lötung, insbesondere Hartlötung, oder auch durch Pressung in entsprechenden Ausnehmungen befestigt. Eine weitere Ausbildung einer Gesteinsbohrspitze ist beispielsweise der DE-OS 28 07 353 zu entnehmen, bei welcher der Grundkörper der Bohrspitze für einen Preßsitz bemessene Löcher aufweist, wobei nachfolgend die Hartmaterialeinsätze in diese Löcher eingepreßt werden. Um die Lebensdauer der Bohrspitze zu erhöhen, wird bei diesem Vorschlag eine spezielle Ausbildung der die Einsätze aufnehmenden Löcher getroffen, wodurch die zylindrische Mantelfläche jedes Einsatzes, die sich in der Nähe des Bodens des Loches befindet, von der Wand des Loches freiliegt. Durch eine derartige Ausbildung sollen Risse im Lagermaterial aus Stahl verhindert werden und die Lebensdauer erhöht werden.
  • Bei allen bekannten Bohrkronen erfolgt vor dem Einsetzen von Hartmaterialstiften bzw. Hartmaterialleisten eine Vergütung des Werkzeugträgers bzw. des Grundkörpers der Bohrkrone durch eine Wärmebehandlung. Da die Ausnehmungen bzw. Bohrungen für die Aufnahme der Hartmaterialteile für einen Preßsitz ausgelegt sein sollen, sind einer derartigen Wärmebehandlung allerdings Grenzen gesetzt. Die Vergütung erfolgt daher in der Regel nicht auf die volle mögliche Verbesserung der Materialeigenschaften des Grundkörpers der Bohrkrone, da eine Vergütung zur Erzielung der vollen theoretisch denkbaren Werte in bezug auf die Festigkeit und Verschleißbeständigkeit des Bohrkronenkörpers zur Folge hätte, daß die Maßhaltigkeit der Aufnahmebohrungen für die Hartmaterialeinsätze nicht mehr gewährleistet ist und die Toleranzen für einen Preßsitz wesentlich überschritten werden. Eine größere Toleranz konnte bisher nur dann zugelassen werden, wenn die Hartmaterialeinsätze mit dem Grundkörper der Bohrkrone verlötet wurden
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Bohrkrone der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher trotz Nuten bzw. Ausnehmungen für die Aufnahme von Hartmaterialeinsätzen eine Vergütungsbehandlung zur Erzielung der vollen denkbaren Werte in bezug auf die Festigkeit des Grundkörpers vorgenommen werden kann und dennoch nachfolgend eine Festlegung der Hartmaterialeinsätze ohne Löten möglich wird. Insbesondere soll die Montage der Hartmaterialeinsätze hiebei wesentlich vereinfacht werden und es soll die Mäglichkeit geschaffen werden, derartige Hartmaterialeinsätze gegebenenfalls läsbar mit dem Bohrkronengrundkörper zu verbinden. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Bohrkrone im wesentlichen darin, daß die Hartmaterialeinsätze in der Stirnfläche angeordnet sind und an der dem Verriegelungsglied zugewandten Seite eine zur Achse der Bohrkrone geneigte Fläche aufweisen und daß das Verriegelungselement zumindest an seiner mit dem Hartmaterialeinsatz zusammenwirkenden Seite Schrägflächen aufweist, welche zur Neigung der Seitenwände des Hartmaterialeinsatzes komplementär ausgebildet sind. Da für die Aufnahme jedes Hartmaterialeinsatzes jeweils eine zumindest teilweise hinterschnittene Nut oder Ausnehmung an der Stirnfläche der Bohrkrone angeordnet ist und diese Nut oder Ausnehmung in der Achsansicht auf die Stirnfläche in wenigstens einem Teilbereich eine größere lichte Weite aufweist als die Breite der Basiskontur des Hartmaterialeinsatzes, wird die Möglichkeit geschaffen, beim Vergütungsvorgang relativ große Toleranzen zuzulassen und eine sichere Art der Festlegung von Hartmaterialeinsätzen in der Folge dennoch zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wird weiters vorgeschlagen, daß der Hartmaterialeinsatz in eine Lage verschiebbar ist, in welcher der Hartmaterialeinsatz vom Rand der Nut oder Ausnehmung übergriffen wird, so daß ein Klemmsitz gebildet wird, wobei die Verriegelung in besonders einfacher Weise dadurch erfolgt, daß in dieser Verschiebelage des Hartmaterialeinsatzes ein Verriegelungsglied kraft- und/oder formschlüssig mit dem Hartmaterialeinsatz verbunden ist. Dadurch, daß das Verriegelungselement zumindest an seiner mit dem Hartmaterialeinsatz zusammenwirkenden Seite Schrägflächen aufweist, welche zur Konizität der Seitenwände des Hartmaterialeinsatzes komplementär ausgebildet sind, ist ein derartiges Verriegelungselement in der Lage, eine sichere Festlegung zu gewährleisten. Insgesamt ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung, daß mit den mit Schrägflächen ausgebildeten Hartmaterialeinsätzen und den mit komplementären Schrägflächen ausgebildeten Verriegelungsgliedern unmittelbar ein Spannvorgang und nicht bloß eine Sicherung gegen Herausfallen der Hartmaterialeinsätze vor-genommen werden kann. Hiefür ist erforderlich, daß über Schrägflächen eine Eintreibwirkung ausgeübt wird, so daß die Verriegelungselement bei ihrem Festziehen oder Festschlagen gleichzeitig die Hartmaterialeinsätzte in ihre gewünschte Lage pressen, wie dies durch die gegenseitige Lage der miteinander züsammenwirkenden schräg verlaufenden Flächen erzielbar ist, wodurch insbesondere eine einfache Montage der Hartmaterialeinsätze mäglich wird.
  • Eine kraftschlüssige Verbindung kann hiebei in einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, daß das Verriegelungselement mit dem Grund der Nut oder Ausnehmung läsbar verschraubt ist. Eine kraft- und formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Stauchen oder Vernieten erzielt werden, wobei das Verriegelungsglied in einen Teil der Nut oder Ausnehmung eingepreßt wird.
  • Für die Lebensdauer einer derartigen Bohrkrone hat es sich als entscheidend herausgestellt, daß die Hartmaterialeinsätze satt am Grunde der für ihre Aufnahme bestimmten Ausnehmung bzw. Nut aufliegen. Die erfindungsgemäße Ausbildung mit den Hartmaterialeinsatz zumindest teilweise übergreifenden Nuten oder Ausnehmungen 'bietet hier eine einfache Möglichkeit diese satte Anlage am Grund der Ausnehmung oder Nut dadurch zu gewährleisten, daß ein Teil der Begrenzungswände der Nut oder Ausnehmung Erzeugende aufweist, welche mit dem Grund der Nut einen Winkel kleiner 90° ein-schließen. Beim Verschieben des Hartmaterialeinsatzes in seine Verriegelungslage wird auf diese Weise durch die Begrenzungswände der Nut eine in Richtung zum Grund der Nut wirkende Kraft auf den Hartmaterialeinsatz ausgeübt, welcher eine Anpressung des Hartmaterialeinsatzes an den Grund der Nut bzw. Ausnehmung bewirkt. Dabei kann die Ausbildung so getroffen sein, daß der Hartmaterialeinsatz konische Seitenwinde aufweist, welche zur Basiskontur divergieren, wodurch die Anpreßkräfte gegen den Grund der Nut über eine große Fläche zur Wirkung gelangen.
  • Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Ausbildung auch so getroffen sein, daß das Verriegelungselement von einem Rohr gebildet ist, wobei vorzugsweise die erfindungsgemäße Bohrkrone derart ausgebildet ist, daß das Verriegelungselement in einer axialen Bohrung der Bohrkrone zur Stirnfläche der Bohrkrone eintreibbar ist und daß die axiale Bohrung der Bohrkrone im Bereich der im wesentlichen radialen Nuten oder Ausnehmungen für die Hartmaterialeinsätze hohlkonisch ausgebildet ist. Derart sind mit einem einfachen Verriegelungselement eine Mehrzahl von Hartmaterialeinsätzen gleichzeitig festlegbar, wobei durch entsprechende konische bzw. geneigte Flächen bzw. Teilbereiche eine sichere Verankerung durch das Verriegelungselement erzielt wird.
  • Bei entsprechend geneigten Wänden der Nut oder Ausnehmung kann aber auch in besonders einfacher Weise eine Kaltstauchung oder Nietung erfolgen, wobei mit Vorteil das Verriegelungselement durch Kaltstauchen oder Nieten in einem Bereich der Nut oder Ausnehmung mit zum Grund derselben divergierenden Wänden verpreßt ist. Um in der Verriegelungslage einen spielfreien Sitz der Hartmaterialeinsätze zu gewährleisten, kann die Ausbildung so getroffen sein, daß wenigstens zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten der Nut oder Ausnehmung divergierend zu einer Stirnseite der Nut oder Ausnehmung verlaufen. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, daß auch komplexe Formgebungen, welche von einfachen Stangen oder Stiften abweichen, für die Hartmaterialeinsätze gewählt werden können und ein entsprechend verbessertes Schneidprofil sowie eine entsprechend verbesserte Schneidleistung erzielt wird, wofür beispielsweise mit Vorteil die Ausbildung so getroffen sein kann, daß der Hartmaterialeinsatz an seiner der Basisfläche abgewandten Schneidfläche wenigstens einen Schneidbereich mit parabolischer Hüllkurve aufweist. Insbesondere derartige, von einfachen Stangenprofilen oder Stiften abweichende Formgebungen für die Hartmaterialeinsätze sind bei konventionellen Preßsitzen in exakt auf die Außenkontur der Hartmaterialeinsätze abgestimmten Ausnehmungen oder Nuten problematisch und bergen eine hohe Bruchgefahr der Hartmaterialeinsätze bei der Montage in sich.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht in einfacher Weise die jeweils den Verhältnissen angepaßte Orientierung und Anordnung unterschiedlicher Hartmaterialeinsätze, wobei mit Vorteil eine Vielzahl von Ausnehmungen oder Nuten in Drehrichtung der Bohrkrone versetzt, insbesondere überlappend angeordnet sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1; Fig.3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.3; Fig.5 eine Draufsicht auf eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer Ausnehmung bzw. Nut einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; Fig.6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.5; Fig.7 eine Seitenansicht teilweise im Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; und Fig.8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII der Fig.7.
  • In Fig.1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer Bohrkrone bzw. eines Bohrmeißels 1 dargestellt, wobei an der Stirnfläche 2 der Bohrkrone 1 eine Mehrzahl von Nuten bzw. Ausnehmungen 3 vorgesehen sind, in welche jeweils ein Hartmaterialeinsatz 4 einsetzbar ist. Die Ausnehmungen bzw. Nuten sind dabei hinterschnitten ausgebildet, wie dies deutlich aus Fig.5 ersichtlich ist. Die Ausnehmungen bzw. Nuten 3 weisen zumindest über einen Teilbereich 6 eine größere lichte Weite auf als die Breite der Basiskontur des jeweiligen Hartmaterialeinsatzes 4. Zusätzlich sind zwei einander gegenüberliegende Kanten 7 und 8 jeder Nut bzw. Ausnehmung 3 in dem Teilbereich, in welchem eine Festlegung bzw. Verriegelung des jeweiligen Hartmaterialeinsatzes 4 erfolgt, zueinander divergierend in Richtung zum Teilbereich 6 ausgebildet, so daß bei einem Einsetzen eines Hartmaterialeinsatzes 4 ausgehend vom Teilbereich 6 ein Verschieben in Richtung des Pfeiles 9 für eine Festlegung erfolgt. Jeder Hartmaterialeinsatz 4 weist entsprechend den zueinander divergierenden Seitenkanten 7 und 8 ebenfalls einen Winkel miteinander einschließende Seitenkanten auf, wobei zusätzlich entsprechend der Hinterschneidung jeder Ausnehmung bzw. Nut 3 zumindest im Teilbereich der Festlegung des Hartmaterialeinsatzes jeder Hartmaterialeinsatz eine entsprechend komplementäre Seitenform aufweist. In einfachster Weise weisen dabei die Seitenwände jedes Hartmaterialeinsatzes 4 sowie die Seitenbegrenzungen jeder Ausnehmung bzw. Nut 3 im wesentlichen konische Seitenwände auf.
  • Nach Einsetzen eines Hartmaterialeinsatzes 4 in jede Ausnehmung bzw. Nut 3 erfolgt bei der Ausführungsform gemäß den Fig.1 und 2 eine Festlegung jedes Hartmaterialeinsatzes durch eine Vernietung bzw. ein Kaltstauchen eines Verriegelungselementes. Es wird im Teilbereich 6 ein zylindrisch halbierter Niet eingesetzt und gegen den Grund der Ausnehmung 3 der Bohrkrone 1 sowie den Hartmaterialeinsatz 4 verstaucht. Dadurch, daß auch die Seitenwand 10 der Ausnehmung 3 im Bereich 6 einen Winkel α mit dem Grund der Ausnehmung 3 einschließt, welcher kleiner als 90° gewählt ist, wird der verstauchte Niet und somit der entsprechende Hartmarterialeinsatz 4 in seiner Lage fixiert.
  • Wie insbesondere aus Fig.2 deutlich ersichtlich, ruhen die Hartmaterialeinsätze 4 jeweils über ihre gesamte Basisfläche am Grund der Ausnehmung bzw. Nut 3 auf, wobei der Grund der Nut mit der Mittelachse 11 der Bohrkrone einen Winkel β einschließt, welcher kleiner als 90° ist. Dadurch kann der Spitzenwinkel γ der Bohrkrone 1 klein gehalten werden. Eine entsprechende Kraftaufnahme erfolgt neben der Tatsache, daß jeder Hartmaterialeinsatz 4 über die gesamte Basisfläche am Grund der Nut bzw. Ausnehmung 3 aufliegt, über die gesamte Seitenfläche im Bereich der Seitenkanten 7 und 8 der Nut bzw. Ausnehmung durch die entsprechende komplementäre Profilgebung der Seitenwand der Ausnehmung 3 sowie der Seitenwand des Hartmaterialeinsatzes, so daß eine große Kontaktfläche für die Aufnahme von auf die Bohrkrone 1 bzw. die Hartmaterialeinsätze 4 einwirkenden Kräften zur Verfügung steht.
  • Wie insbesondere aus Fig.1 deutlich ersichtlich, sind in Drehrichtung der Bohrkrone zueinander versetzt eine Mehrzahl von Ausnehmungen bzw. Nuten 3 zur Aufnahme von Hartmaterialeinsätzen 4 vorgesehen, welche einander überlappend angeordnet sind, um eine entsprechende Fläche sicher bearbeiten zu können.
  • In die Stirnfläche 2 münden zusätzlich an sich bekannte Spülkanäle 12.
  • Bei der Ausführungsform gemäß den Fig.3 und 4 sind an der Stirnfläche einer Bohrkrone bzw. eines Bohrmeißels 1 wiederum eine Mehrzahl von Hartmaterialeinsätzen 4 in Ausnehmungen bzw. Nuten 3 festgelegt. Wie bei der vorangehenden Ausführungsform weisen die Ausnehmungen bzw. Nuten 3 in Richtung zum Zentrum 11 der Bohrkrone divergierende Seitenkanten 7 und 8 in dem Bereich auf, in welchem die Hartmaterialeinsätze 4 in ihrer Verschiebelage festgelegt werden. Die Nuten bzw. Ausnehmungen 3 sind wiederum zumindest in dem Bereich der Festlegeposition der Hartmaterialeinsätze hinterschnitten ausgebildet und es weisen die Seitenwände der Hartmaterialeinsätze eine zu den Seitenwänden der hinterschnittenen Nuten bzw. Ausnehmungen 3 komplementäre Form auf. Bei der in den Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungsform erfolgt eine Festlegung der einzelnen Hartmaterialeinsätze in ihrer Arbeitsposition durch über Verschraubungen 13 lösbar mit der Bohrkrone 1 verbindbare Verriegelungselemente 14. Dabei wirkt jedes Verriegelungselement 14 mit einer Mehrzahl von eingesetzten und in ihre Verriegelungsposition verschobenen Hartmaterialeinsätzen 4 zusammen und es erfolgt eine Verriegelung dadurch, daß das Verriegelungselement zumindest an der den Hartmaterialeinsätzen 4 jeweils zugewandten Seitenflächen 15 Schrägflächen aufweist, welche mit entsprechend komplementär ausgebildeten Schrägflächen 16 der Hartmaterialeinsätze zusammenwirken. Bei einer Festlegung eines Verriegelungselementes 4 im Bereich der Stirnfläche der Bohrkrone 1 erfolgt über die miteinander zusammenwirkenden Schrägflächen 15 und 16 eine Beanspruchung des Hartmaterialseinsatzes wiederum in Richtung des Pfeiles 9 in seine Festlegeposition und jeder Hartmaterialeinsatz liegt wiederum über seine gesamte Basisfläche am Grund der Ausnehmung bzw. Nut 3 auf und wirkt zusätzlich mit den hinterschnittenen Seitenwänden für eine geeignete Kraftaufnahme zusammen. Neben den Schnittflächen 15 weist das Verriegelungsglied 14 auch an der den Hartmaterialeinsätzen abgewandten Seite eine Schrägfläche 17 für eine geeignete Zentrierung und Festlegung an der Stirnfläche der Bohrkrone 1 auf.
  • Bei der Darstellung gemäß den Fig.5 und 6 ist deutlich ersichtlich, daß die Ausnehmungen bzw. Nuten 3 hinterschnitten ausgebildet sind, wie dies durch die strichlierte Linie 18 angedeutet ist, welche die Kontur im Bereich des Grundes der Ausnehmung bzw. 3 darstellt, während die Linie 19 die Kontur im Bereich der Stirnfläche 2 der in Fig.6 nur schematisch angedeuteten Bohrkrone 1 darstellt. Der in jede Nut bzw. Ausnehmung 3 einsetzbare Hartmaterialeinsatz weist, wie oben angedeutet, eine der Hinterschneidung der Ausnehmung bzw. Nut entsprechend komplementäre Formgebung auf. Bei der Darstellung gemäß Fig.6 ist nochmals deutlich ersichtlich, daß für eine Verpressung eines Verriegelungselementes durch Kaltstauchen oder Nieten im Teilbereich 6 der Ausnehmung bzw. Nut diese im Teilbereich 10 ebenfalls hinterschnitten ausgebildet ist, um eine entsprechende Festlegung eines Niets zu ermöglichen.
  • Für eine entsprechende Schneidleistung weist darüberhinaus der Hartmaterialeinsatz an seiner der Basisfläche abgewandten Schneidfläche einen Schneidbereich 20 mit im wesentlichen parabolischer Hüllkurve auf.
  • Durch die Ausbildung von in zumindest teilweise hinterschnitten ausgebildeten Nuten bzw. Ausnehmungen 3 einsetzbaren und zum Teil läsbar festlegbaren Hartmaterialeinsätzen bzw. Bohrwerkzeugen 4 ist eine Instandsetzung sehr einfach möglich, wobei durch die Ausbildung der Hartmaterialeinsätze 4 und insbesondere durch Anordnung der längeren aktiven Schneidkante am Außendurchmesser der Bohrkrone 1 höhere Standzeiten erzielt werden können. Da die Hartmaterialeinsätze 4 darüberhinaus in der Mehrzahl radial nach außen gerichtet angeordnet sind, ist ein großer aktiver Schneidbereich auch am Außenumfang der Bohrkrone 1 gegeben, womit weiters eine wesentlich höhere Standzeit erzielbar ist.
  • Bei der in den Fig.7 und 8 dargestellten abgewandelten Ausführungsform einer Bohrkrone 1 sind im Bereich der Stirnfläche 2 wiederum eine Mehrzahl von Hartmaterialeinsätzen 4 in Ausnehmungen bzw. Nuten 3 gelagert. Wie bei vorangehenden Ausführungsformen sind die Ausnehmungen bzw. Nuten 3 teilweise hinterschnitten ausgebildet und weisen einen zur Basis bzw. zum Grund der Nut sich im wesentlichen konisch erweiternden Querschnitt auf, wobei die Seitenwände der Hartmaterialeinsätze 4 eine komplementäre Form aufweisen. Zur Festlegung der Hartmaterialeinsätze 4 wird bei dieser Ausführungsform durch eine im Grundkörper 21 zentral verlaufende Spülbohrung 22 ein Rohr 23 an der der Stirnfläche der Bohrkrone 1 abgewandten Seite eingebracht und eingeschlagen. Die Spülbohrung 22 weist in dem zur Stirnfläche gewandten Bereich eine konische Erweiterung 24 auf. Demgegenüber weisen die Hartmaterialeinsätze 4 eine zur Mittelachse 11 weisende Stirnfläche bzw. Rückwand auf, welche mit einer Parallelen zur Mittelachse 11 einen Winkel δ einschließt, welcher beispielsweise etwa 7° beträgt und im Bereich der Rückwände der Materialeinsätze eine konische Verjüngung des Durchtrittsquerschnittes der Spülbohrung ergibt. Beim Einschlagen des Rohres 23 zur Festlegung der Hartmaterialeinsätze werden diese radial nach außen in ihrer Lage festgelegt, wobei die Deformation des Rohres bzw. Rohrstückes 23 derart erfolgt, daß in den sich konisch erweiternden Bereichen 24 der Spülbohrung 22 ebenso eine Anlage des eingepreßten deformierten Rohres 23 erfolgt, wie an den eine Verjüngung des Querschnittes definierenden Rückwänden 25 der Hartmaterialeinsätze 4. Damit sind einerseits die Hartmaterialeinsätze 4 in ihrer Lage genau festgelegt und andererseits ist durch die Deformierung des Rohres 23 im sich konisch erweiternden Bereich 24 der Spülbohrung 22 die Lage des Rohres 23 ebenso definiert. Die Deformierung im Bereich der Stirnfläche 2 der Bohrkrone kann durch einen entsprechend ausgebildeten Dorn verstärkt werden, welcher in Richtung des Pfeiles VIII wirksam wird und versetzt zu den Hartmaterialeinsätzen 4 eingesetzt wird, um eine definierte Anlage des Rohres 23 an den sich konisch erweiternden Bereichen 24 der Spülbohrung 22 sicherzustellen.

Claims (6)

  1. Bohrkrone bzw. -meißel, insbesondere Schlag- bzw. Drehschlagbohrkrone, mit wenigstens einem Hartmaterialeinsatz (4), insbesondere schneidenförmigen Hartmaterialeinsatz, wobei für die Aufnahme des Hartmaterialeinsatzes (4) jeweils eine zumindest teilweise hinterschnittene Nut oder Ausnehmung (3) an der Bohrkrone angeordnet ist, wobei die Nut oder Ausnehmung (3) in wenigstens einem Teilbereich eine größere lichte Weite aufweist als die Breite der Basiskontur des Hartmaterialeinsatzes (4) und der Hartmaterialeinsatz in eine Lage verschiebbar ist, in welcher der Hartmaterialeinsatz (4) vom Rand der Nut oder Ausnehmung (3) übergriffen wird, und wobei in dieser Verschiebelage des Hartmaterialeinsatzes (4) ein Verriegelungsglied (14,23) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Hartmaterialeinsatz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmaterialeinsätze (4) in der Stirnfläche (2) angeordnet sind und an der dem Verriegelungsglied (14,23) zugewandten Seite eine zur Achse (11) der Bohrkrone (1) geneigte Fläche aufweisen und daß das Verriegelungselement (14,23) zumindest an seiner mit dem Hartmaterialeinsatz (4) zusammenwirkenden Seite Schrägflächen (15) aufweist, welche zur Neigung der Seitenwände (16) des Hartmaterialeinsatzes (4) komplementär ausgebildet sind.
  2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (23) von einem Rohr gebildet ist.
  3. Bohrkrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (23) in einer axialen Bohrung (22) der Bohrkrone (1) zur Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) eintreibbar ist und daß die axiale Bohrung (22) der Bohrkrone (1) im Bereich der im wesentlichen radialen Nuten oder Ausnehmungen (3) für die Hartmaterialeinsätze (4) hohlkonisch ausgebildet ist.
  4. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement durch Kaltstauchen oder Nieten in einem Bereich der Nut oder Ausnehmung (3) mit zum Grund derselben divergierenden Wänden verpreßt ist.
  5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmaterialeinsatz (4) an seiner der Basisfläche abgewandten Schneidfläche wenigstens einen Schneidbereich (20) mit parabolischer Hüllkurve aufweist.
  6. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Ausnehmungen oder Nuten (3) in Drehrichtung der Bohrkrone (1) versetzt, insbesondere überlappend angeordnet sind.
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