EP0730082B1 - Drill bit for percussive drilling - Google Patents

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Publication number
EP0730082B1
EP0730082B1 EP96102389A EP96102389A EP0730082B1 EP 0730082 B1 EP0730082 B1 EP 0730082B1 EP 96102389 A EP96102389 A EP 96102389A EP 96102389 A EP96102389 A EP 96102389A EP 0730082 B1 EP0730082 B1 EP 0730082B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill bit
drill
contour
base
drilling
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96102389A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0730082A3 (en
EP0730082A2 (en
Inventor
Bernhard Moser
Hans P. Meyen
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.)
Robert Bosch Power Tools GmbH
Original Assignee
Hawera Probst 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 Hawera Probst GmbH filed Critical Hawera Probst GmbH
Publication of EP0730082A2 publication Critical patent/EP0730082A2/en
Publication of EP0730082A3 publication Critical patent/EP0730082A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0730082B1 publication Critical patent/EP0730082B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles
    • 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
    • E21B10/02—Core bits
    • E21B10/04—Core bits with core destroying means
    • 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
    • E21B10/44—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
    • 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
    • E21B10/48—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type
    • E21B10/485—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type with inserts in form of chisels, blades or the like
    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24—Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

Definitions

  • the invention relates to a drill bit for rotary impact Drilling preferably rock, concrete or the like after the preamble of claim 1.
  • Drill bits of the type listed above are already known become where the drill bit bottom is essentially in a straight line perpendicular to the axis of rotation or slightly to Drilling side inclined, extending radially outwards. With these Embodiments generally follow the outer contour of the Core bottom in essential sections of the contour of the Inside of the bottom of the drill bit.
  • the present invention therefore has the problem of Optimization of a drill bit, especially when rotary drilling. In essence, it should the impact energy applied to the shank like already mentioned, with the highest possible efficiency, i.e. low losses to break up the rock become.
  • the problem of implementing the impact energy is for example in the patent DE 30 49 135 C2 Applicant discussed.
  • the development goes along Drill bits to the point that the inert mass as a whole increases is to shrink the energy with as possible to implement low losses in drilling work.
  • the bottom of the drill bit, the shank and in particular also the wall sections of the crown part increasingly low-mass, i.e. run thinner to low Generate inertial counter forces.
  • DE 29 13 501 A1 discloses a hollow drill with a drill bit become known with an essentially radial extending inner drill bit bottom.
  • a drill bit becomes known with an essentially radial extending inner drill bit bottom.
  • a cone-shaped breaking tool which at the same time as a central holder for the center drill serves.
  • the bottom of the drill bit itself is flat educated.
  • this The well-known drill bit is the central cylinder shoulder for Inclusion of the center drill as a flat stop surface educated.
  • the invention has for its object the disadvantages of to eliminate known drill bits and in particular the Efficiency or the drilling properties of a Drill bit under the aspect of vibration control too improve.
  • This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 and independent ancillary claims 8, 15 or 21 solved.
  • the essence of the invention is that a drill bit, in particular for rotary drilling of preferably rock, concrete or the like is used and essentially from one thin-walled cylindrical drill body open to the drilling side and a substantially radially extending one Drill bit base with axially arranged drill bit shank for The drill bit is fastened with a drill bit base is provided, the outer contour in the radial direction has a curve that follows at least one Has inflection point.
  • the bottom of the drill bit is excited by the boring machine Impact movement with particularly little loss on the cylindrical drill body transferred.
  • the invention From a physical point of view, the bottom of the drill bit has a lower one Damping as a standard type of drill bit base.
  • the a drill bit according to the invention compared to conventional Embodiments more balanced mass flow in the axial Direction.
  • This applies in particular to designs in which a predominantly on the drill bit shaft horizontal drill bit bottom follows. This is on the interface between the drill bit shank and the bit bit base a cross-sectional jump by a factor of 10, for example and when looking at small ones perpendicular to the axis of rotation lying disc elements thus also a corresponding Mass jump.
  • conventional designs at this point a starting impact pulse partially reflected or partially attenuated, so that up a considerable loss of transmission to the drill body Stroke movement occurs.
  • the curve shape that the The outer contour of the drill bit base is determined via the radius from the core bit to the outside a dampened decaying Is vibration. This way one becomes special uniform mass distribution of drill bit shank over Drill bit bottom reached to the drill body, being particularly low attenuation losses in the transmission of Impact impulses from a boring machine occur.
  • the wall thickness of the Bit bottom at least in the radially outer section in Range of the wall thickness of the cylindrical drill body is advantageous.
  • the bottom of the drill bit in the wall thickness of the cylindrical Drilling body is executed, can be up to 30% material save and can also be a particularly uniform Mass distribution in the drill bit in a corresponding manner good drilling performance results can be achieved.
  • the drill bit bottom has an outer contour that in the radial direction Minimum passes through, with the bottom of the drill bit rising radially outer curve section of its contour with the cylindrical drill body is connected.
  • This is special then advantageous if drill bits with a relatively small size Diameter can be made.
  • the Outer contour of the drill bit base is not a complete one Curve shape corresponding to that in claim 1 is described, but already takes place reach the turning point in the cylindrical drill body about.
  • the contour of the Drill bit bottom results in a significant improvement in Drilling performance for the same reasons mentioned above.
  • the contour of the inside of the drill bit base in the radially inner area for training of a conical cavity up to the receiving point for example a center drill at an angle upwards Direction of the drill bit shaft runs.
  • the conical cavity can dodge cuttings that at the Pre-crush small pieces of rock just before the greatest drilling depth by at least one from the contour protrusion protruding from the inside of the bottom of the drill bit arises. This means that the core bit cannot only be used to the full Penetration depth, but there are also deflagrations of Drill dust prevented at a greater drilling depth.
  • a drill bit should now a conveyor spiral construction can be realized at which the outer conveyor helix a drilling dust removal groove has, on the one hand towards the shaft end has increasing slope. This is supposed to be one of the end of the drilling tool Set an increase in the width of the drilling dust groove. on the other hand the back width of the conveyor spiral bars should be as small as possible or be narrow, with a largely constant width.
  • a variation of the Groove depth with a larger groove depth on the tool head in the Cutting area and a continuously removable groove depth, if necessary in the direction of the clamping shaft also results in an enlargement of the groove volume in the area of small groove pitch and one Solidification of the drill bit in the area towards the end of the shaft due to increasing wall thickness.
  • Fig. 1 is a diagram with three different ones Curves shown, for example the Outer contour of a drill bit base for three different ones Determine diameter.
  • the diagram describes the horizontal x-axis the radial and the vertical y-axis the axial Curve.
  • the curves can be through the present mathematical function 1 analytically.
  • the Curve course 2 can be used, for example, for the radial course the outer contour of a drill bit bottom of a drill bit with a diameter of 80 mm, the curve 3 for one Core bit with a diameter of 90 mm and the Curve course 4 for a core bit with a diameter of 100 mm can be used.
  • the associated parameters b2, b3 and c3 of function 1 indicated the respective curve shape to obtain.
  • the three curves are a dampened decaying vibration.
  • the Curve course 2 a turning point and the curve courses 3 or 4 due to the adaptation to a larger one Drill bit diameter two turning points.
  • the drill bit is a first embodiment of a Drill bit according to the invention in cross section through the Shown axis of rotation.
  • the drill bit consists of one Drill bit shaft 6, a bore 7 for receiving a Center drill, a drill bit base 8, the outer and Inner contour of a curve corresponding to a damped decaying vibration and the cylindrical, thin-walled drill body open to the drill side 9.
  • Die Wall thickness of the drill bit base 8 is essentially radial sections in the area of the wall thickness of the Drill body 9.
  • the drill bit is made in one piece, can however, in other embodiments also be in several pieces.
  • the inner contour of the drill bit base 8 has Just before breaking down the material to be drilled the maximum drilling depth from the contour of the inside protruding annular bead 10.
  • the annular bead is determined by the curve of the interior or
  • the outer contour of the drill bit base is determined.
  • the contour of the inside runs to accommodate drilling dust of the drill bit base 8 in the radially inner region 11 Formation of a conical cavity 12 to Location of the center drill 7 obliquely upwards.
  • 3 is representative of small diameters one Drill bit a second embodiment of the invention shown.
  • the embodiment also has one Drill bit shaft 13, a bore for receiving a Center drill 14, a drill bit base 15, which, however, in Difference from the first embodiment an outer contour owns that from a broken muted decaying Vibration exists and therefore has no turning point, however passes through a minimum in the radial direction, the Drill bit bottom in the ascending curve section of its Outer contour connected to the cylindrical drill body 16 is.
  • the second exemplary embodiment also has one conical cavity 17 and an annular bead 18.
  • a third embodiment of the invention for average drill bit diameter of approximately 80 mm is in Fig. 4 shown.
  • Side view of the ring-shaped bead is particularly clear 19 and the curve of the outer contour of the drill bit base 20 visible with a turning point.
  • a striking motion stimulated by a boring machine is on the drill bit shaft 6, 13, 101, Drill bit base 8, 15, 20 on the drill body 9, 16, 106 transfer.
  • the execution of the invention The bottom of the drill bit enables a swinging movement of the Drill body 9, 16, 106 relative to drill bit shank 6, 13, 101. This makes an incoming shock wave particularly small attenuated.
  • the drill bit 100 shown in FIGS. 4 and 5 has a coaxial insertion shaft 101, a pot-like drill body or a pot-like crown part 102, the end 103 of which on the end face or opposite the insertion shaft has only indicated cutting edges 104 in a known manner for workpiece machining.
  • the coaxial insertion shaft 101 merges via a previously described thin-walled drill bit base 20 into a thin-walled cylindrical wall part 106 which has a conveying helix 108 on its outer contour 107.
  • the preferably single-start conveyor spiral 108 consists of a spiral drilling groove 109 with a groove width n1 to n4 with a core diameter D 2 and axially adjoining conveyor spiral webs 110 with a web back width r1 to r4 and an outer diameter D 1 .
  • the outer diameter or nominal diameter D N of the drill bit is determined by the arrangement of the cutting teeth 104 in the end region of the wall part 106.
  • This outer diameter D N is somewhat larger than the outer diameter D1 of the conveying spiral 108, which is formed by the outer diameter of the conveying spiral webs 110.
  • the groove depth t of the drilling dust groove 109 is in the range t ⁇ 1 to 1.5 mm.
  • the wall thickness s of the cylindrical wall part 106 is of the order of magnitude s ⁇ 5 mm. This applies to a drill bit with a nominal diameter of D N ⁇ 80 mm.
  • the groove depth t can be constant or variable. In the latter case, a larger groove depth t 1 is selected in the area of the drill head 103 to increase the groove volume. This groove depth then decreases continuously in the direction of the shaft end to a value t 2 , with a simultaneous increase in the wall thickness s, ie a core reinforcement of the helix. This results in an overall solidification of the drill bit.
  • the values t 1 1.5 mm and t 2 ⁇ 1 mm can of course be optimized in another order of magnitude depending on the embodiment.
  • the drilling dust groove 109 has a changing slope ⁇ 1 to ⁇ 4, where ⁇ 1 ⁇ 1 to 3 °. The slope then increases to the bottom of the drill bit to a value of ⁇ 5 ⁇ 10 to 15 °.
  • the start of the feed spiral groove is shown with reference number 111.
  • This feed helix groove 111 lies only slightly axially above the symbolically illustrated arrangement of a cutting tooth 104, so that there is a large free cut in the front area of the drill bit.
  • the front wall section 112 lying in front of the foremost conveying spiral groove 109 ' has an outer diameter D 1 which corresponds to the outer diameter of the conveying spiral webs 110. This enlarged diameter area results in an increased wall thickness for receiving the cutting teeth 104 and thus an increased strength of this area.
  • the width n1 to n4 of the drill dust groove 109 should preferably increase continuously, so that the volume of the respective drill dust groove increases continuously. In this way, enough drilling dust can be absorbed, which is quickly removed due to the increasing drilling dust pitch. In spite of only a small depth t of the drilling dust grooves, which are essentially rectangular in cross section, there is no drilling dust backlog.
  • the nominal diameter of the drill bit depends on the lateral projection of the cutting teeth 104 and is D N ⁇ 80 mm.
  • the outer diameter of the spiral conveyor webs is D1 ⁇ 78 mm, the core diameter of the drilling dust grooves 109 is D 2 ⁇ 76 mm. These dimensions are matched to one another in such a way that the groove depth t is set to approximately 1 to 1.5 mm.
  • the groove depth can also be variable.
  • the inner diameter of the pot-like crown part 110 is D 3 ⁇ 68 mm, which leads to a constant or variable wall thickness s ⁇ 3.5 to 5 mm, measured between the inner wall 113 and the outer diameter D 1 of the conveying spiral web 110.
  • the start of the groove 111 is approximately at a height h 3 ⁇ 5 mm above the lower edge 114 of the drill bit.
  • the groove width n1 in the front area of the drill bit begins with a dimension n1 ⁇ 4 to 6 mm and increases continuously to a dimension n4 ⁇ 10 to 15 mm.
  • the web width r2 to r5 ⁇ 5 mm constant.
  • the height h1 of the drill bit from the front to the Crown base 20 is h1 ⁇ 75 mm, the inner height of the Face 114 up to the inner crown base h2 ⁇ 68 mm.
  • each Bohrmehlnut 109 has a bevel with a Angle ⁇ ⁇ 20 °.
  • the lower edge 116 is relative sharp-edged, i.e. radially directed or perpendicular to Surface trained.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone für drehschlagendes Bohren von vorzugsweise Gestein, Beton oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drill bit for rotary impact Drilling preferably rock, concrete or the like after the preamble of claim 1.

Stand der Technik:State of the art:

Es sind bereits Bohrkronen der oben aufgeführten Art bekannt geworden, bei denen der Bohrkronenboden sich im wesentlichen in gerader Linie senkrecht zur Drehachse oder auch leicht zur Bohrseite geneigt, radial nach außen erstreckt. Bei diesen Ausführungsformen folgt im allgemeinen die Außenkontur des Bohrkronenbodens in wesentlichen Abschnitten der Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens.Drill bits of the type listed above are already known become where the drill bit bottom is essentially in a straight line perpendicular to the axis of rotation or slightly to Drilling side inclined, extending radially outwards. With these Embodiments generally follow the outer contour of the Core bottom in essential sections of the contour of the Inside of the bottom of the drill bit.

Im Betriebsfall sollte eine von einem Bohrwerk angeregte Schlagbewegung beim drehschlagenden Bohren in bestmöglichster Weise über den Bohrkronenschaft, den Bohrkronenboden zur offenen stirnseitigen Bohrseite des zylindrischen Bohrkörpers weitergeleitet werden. Bei den bekannten oben erwähnten Ausführungsformen sind jedoch beim Transport der Schlagbewegung große Dämpfungsverluste zu verzeichnen, die die Bohrleistung erheblich reduzieren.In operation, one should be excited by a boring machine Impact movement in the best possible way during rotary impact drilling Way over the drill bit shank to the drill bit bottom open end face of the cylindrical drill body to get redirected. In the known ones mentioned above However, embodiments are in the transport of Shock movement to record large damping losses that significantly reduce drilling performance.

Zusätzlich tritt beim drehschlagenden Eindringen des dünnwandigen zylindrischen Bohrkörpers in das zu bohrende Material bei den beschriebenen Ausführungsformen im allgemeinen ein weiterer Nachteil auf. Kurz vor erreichen einer Bohrtiefe, die in der Regel von der Länge des zylindrischen Bohrkörpers bestimmt wird, kann bereits gelöstes Bohrmaterial, wie beispielsweise Gesteinsbrocken, sich zwischen dem weitgehend ebenen Bohrkronenboden und dem noch festen zu bohrenden Material verklemmen und ein weiteres Eindringen des Bohrkörpers bis zu seiner vollen Länge verhindern.In addition, the rotational impact of the thin-walled cylindrical drill body in the to be drilled Material in the described embodiments in general another disadvantage. Reach just before a drilling depth, which usually depends on the length of the cylindrical drill body can already be determined dissolved drilling material, such as rock, between the largely flat drill bit bottom and the jam any solid material to be drilled and another Penetration of the drill body up to its full length prevent.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach das Problem der Optimierung einer Bohrkrone, insbesondere beim drehschlagenden Bohren zugrunde. Dabei soll im wesentlichen die auf den Einsteckschaft aufgebrachte Schlagenergie wie bereits erwähnt, mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad, d.h. geringen Verlusten zur Zertrümmerung des Gesteins umgesetzt werden. Das Problem der Umsetzung der Schlagenergie ist beispielsweise in der Patentschrift DE 30 49 135 C2 der Anmelderin diskutiert. Generell geht die Entwicklung bei Bohrkronen dahin, daß die träge Masse insgesamt zu verkleinern ist, um die schlagende Energie mit möglichst geringen Verlusten in Bohrarbeit umzusetzen. Demzufolge werden der Bohrkronenboden, der Einsteckschaft und insbesondere auch die Wandungsabschnitte des Kronenteils immer massearmer, d.h. dünner ausgeführt, um geringe Trägheits-Gegenkräfte zu erzeugen. Dünnere Wandungsabschnitte insbesondere im Bohrkronenboden haben jedoch auch zur Folge, daß Schwingungen auftreten können, die sich jedoch nicht negativ auf die Bohrleistung auswirken sollten. Insbesondere sollten keine Schwingungen entstehen, die zu stehenden Wellen innerhalb des Bohrwerkzeugs führen und damit Energie durch entsprechende Schallabstrahlung oder Erwärmung verbrauchen. Eine insgesamt dünnwandige Bohrkrone muß deshalb schwingungstechnisch ebenfalls optimiert werden, sofern diese hohen Schlagbelastungen ausgesetzt ist.The present invention therefore has the problem of Optimization of a drill bit, especially when rotary drilling. In essence, it should the impact energy applied to the shank like already mentioned, with the highest possible efficiency, i.e. low losses to break up the rock become. The problem of implementing the impact energy is for example in the patent DE 30 49 135 C2 Applicant discussed. In general, the development goes along Drill bits to the point that the inert mass as a whole increases is to shrink the energy with as possible to implement low losses in drilling work. As a result, the bottom of the drill bit, the shank and in particular also the wall sections of the crown part increasingly low-mass, i.e. run thinner to low Generate inertial counter forces. Thinner wall sections However, especially in the bottom of the drill bit, that vibrations can occur, but not should adversely affect drilling performance. In particular if there are no vibrations, the standing waves lead within the drilling tool and thus energy consume appropriate sound radiation or heating. An overall thin-walled drill bit must therefore vibration technology can also be optimized, if this is exposed to high impact loads.

Aus der DE 29 13 501 A1 ist ein Hohlbohrer mit Bohrerkrone bekannt geworden, mit einem sich im wesentlichen radial erstreckenden inneren Bohrkronenboden. Im zentrischen Bereich des Bohrkronenbodens weist das mehrteilig ausgebildete Werkzeug ein kegelförmiges Aufbrechwerkzeug auf, welches gleichzeitig als zentrische Halterung für den Zentrierbohrer dient. Der Bohrkronenboden selbst ist jedoch eben ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser bekannten Bohrkrone ist der zentrische Zylinderansatz zur Aufnahme des Zentrierbohrers als ebene Anschlagsfläche ausgebildet.DE 29 13 501 A1 discloses a hollow drill with a drill bit become known with an essentially radial extending inner drill bit bottom. In the central area of the bottom of the drill bit has the multi-part design A cone-shaped breaking tool, which at the same time as a central holder for the center drill serves. However, the bottom of the drill bit itself is flat educated. In a further embodiment, this The well-known drill bit is the central cylinder shoulder for Inclusion of the center drill as a flat stop surface educated.

Übliche bzw. herkömmliche dünnwandige Bohrkronen weisen im allgemeinen keine Förderwendel an der Außenkontur des Kronenteils auf. Insbesondere bei dünnwandigen Bohrkronen mit einer Wandstärke des Kronenteils in der Größenordnung von ca. 5 mm lassen sich keine normalen Bohrmehlnuten einbringen, da dies zu einer starken Schwächung der Wandstärke führen würde. In der DE-OS 27 35 368 der Anmelderin ist eine Gesteinsbohrkrone mit einer äußeren Förderwendel im Bereich des Kronenteils dargestellt, die zum Abtransport des Bohrkleins dient. Auch aus diesem Stand der Technik ist ersichtlich, daß die Tiefe der Bohrmehlnut bei Bohrkronen nur gering ausgeführt werden kann, um keine übermäßig starke Schwächung der Wandstärke herbeizuführen. Auch der Gegenstand dieser Druckschrift beschäftigt sich mit der Frage der auftretenden longitudinalen Schwingungen des Bohrwerkzeugs beim Bohrprozeß, die möglichst gering gehalten werden sollen. Hierdurch soll auch die Schallemission klein gehalten werden.Usual or conventional thin-walled drill bits have in generally no helix on the outer contour of the Part of the crown. Especially with thin-walled drill bits a wall thickness of the crown part of the order of approx. 5 mm can not be normal drill holes, because this would lead to a strong weakening of the wall thickness. In DE-OS 27 35 368 the applicant is one Rock core bit with an external production helix in the area of the crown part shown for the removal of the Bohrkleins serves. Also from this state of the art it can be seen that the depth of the drilling dust groove only with drill bits can be carried out low, not too strong To weaken the wall thickness. The object too This publication deals with the question of occurring longitudinal vibrations of the drilling tool in the drilling process, which should be kept as low as possible. This should also keep the noise emissions low.

Kleine, d.h. nur mit geringer Tiefe ausgeführte Förderwendelnuten haben den Nachteil, daß ein nur geringer Bohrmehltransport möglich ist. Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung eine Weiterentwicklung der Förderwendelanordnung an einer Bohrkrone dahingehend vor, daß sowohl das Schwingungsverhalten und damit eine optimale Leistungsübertragung als auch der Bohrmehltransport und die hierdurch verbesserte Wirkungsweise insbesondere bei dünnwandig ausgebildeten Bohrkronen verbessert wird. Small, i.e. executed only with shallow depth Conveying spiral grooves have the disadvantage that they are only slight Drill dust transport is possible. As a result she sees present invention a further development of Conveyor helix arrangement on a drill bit in that both the vibration behavior and thus an optimal Power transmission as well as the drilling dust transport and the hereby improved mode of operation in particular thin-walled drill bits is improved.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:Object and advantages of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile von bekannten Bohrkronen zu beseitigen und insbesondere den Wirkungsgrad beziehungsweise die Bohreigenschaften einer Bohrkrone unter dem Aspekt der Schwingungsbeherrschung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und der unabhängigen Nebenansprüche 8, 15 beziehungsweise 21 gelöst.The invention has for its object the disadvantages of to eliminate known drill bits and in particular the Efficiency or the drilling properties of a Drill bit under the aspect of vibration control too improve. This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 and independent ancillary claims 8, 15 or 21 solved.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bohrkrone angegeben.In the subclaims are advantageous and expedient Developments of the drill bit according to the invention specified.

Kern der Erfindung ist, daß eine Bohrkrone, die insbesondere für drehschlagendes Bohren von vorzugsweise Gestein, Beton oder ähnlichem verwendet wird und im wesentlichen aus einem dünnwandigen zur Bohrseite offenen zylindrischen Bohrkörper und einem im wesentlichen radial sich erstreckenden Bohrkronenboden mit axial angeordnetem Bohrkronenschaft zur Befestigung der Bohrkrone besteht, mit einem Bohrkronenboden versehen ist, der in radialer Richtung eine Außenkontur besitzt, die einem Kurvenverlauf folgt, der wenigstens einen Wendepunkt aufweist. Durch eine derartige Form des Bohrkronenbodens wird eine vom Bohrwerk angeregte Schlagbewegung mit besonders wenig Verlusten auf den zylindrischen Bohrkörper übertragen. Der erfindungsgemäße Bohrkronenboden hat physikalisch betrachtet, eine geringere Dämpfung als ein Bohrkronenboden üblicher Bauart. Dies läßt sich zum einen auf die überwiegend elastischen Schwingungseigenschaften des erfindungsgemäßen Bohrkronenbodens zurückführen. Andererseits ist bei der erfindungsgemäßen Bohrkrone ein im Vergleich zu üblichen Ausführungsformen ausgewogenerer Massenverlauf in axialer Richtung zu verzeichnen. Dies gilt insbesondere für Bauformen bei welchen auf den Bohrkronenschaft ein überwiegend horizontal verlaufender Bohrkronenboden folgt. Dadurch ist an der Schnittstelle von Bohrkronenschaft und Bohrkronenboden ein Querschnittsprung um zum Beispiel den Faktor 10 vorhanden und bei der Betrachtung von kleinen senkrecht zur Drehachse liegenden Scheibenelementen somit auch ein entsprechender Massensprung. Als Resultat wird bei herkömmlichen Bauformen an dieser Stelle ein anlaufender Schlagimpuls teilweise reflektiert beziehungsweise teilweise gedämpft, so daß bis zum Bohrkörper ein erheblicher Übertragungsverlust der Schlagbewegung auftritt. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des Bohrkronenbodens ist beim Übergang von Bohrkronenschaft zu Bohrkronenboden ein derartiger Querschnittssprung mit dem damit verbundenen Massensprung nicht vorhanden. Durch die gleichmäßigere Massenverteilung im Übergangsbereich zwischen Schaft und zylindrischem Bohrkörper der erfindungsgemäßen Bohrkrone und durch die Möglichkeit, daß der Bohrkronenschaft gegenüber dem Bohrkörper aufgrund des erfindungsgemäßen Bohrkronenbodens Schwingbewegungen durchführen kann, erhält man eine Verbesserung der Bohrleistung um bis zu 50 % gegenüber den vorbekannten Bauformen.The essence of the invention is that a drill bit, in particular for rotary drilling of preferably rock, concrete or the like is used and essentially from one thin-walled cylindrical drill body open to the drilling side and a substantially radially extending one Drill bit base with axially arranged drill bit shank for The drill bit is fastened with a drill bit base is provided, the outer contour in the radial direction has a curve that follows at least one Has inflection point. By such a form of The bottom of the drill bit is excited by the boring machine Impact movement with particularly little loss on the cylindrical drill body transferred. The invention From a physical point of view, the bottom of the drill bit has a lower one Damping as a standard type of drill bit base. This leaves on the one hand on the predominantly elastic Vibration properties of the invention Return the drill bit bottom. On the other hand, the a drill bit according to the invention compared to conventional Embodiments more balanced mass flow in the axial Direction. This applies in particular to designs in which a predominantly on the drill bit shaft horizontal drill bit bottom follows. This is on the interface between the drill bit shank and the bit bit base a cross-sectional jump by a factor of 10, for example and when looking at small ones perpendicular to the axis of rotation lying disc elements thus also a corresponding Mass jump. As a result, conventional designs at this point a starting impact pulse partially reflected or partially attenuated, so that up a considerable loss of transmission to the drill body Stroke movement occurs. In an inventive Execution of the drill bit base is at the transition from Such a drill bit shank to the drill bit base Cross-sectional jump with the associated jump in mass unavailable. Due to the more uniform mass distribution in the Transition area between the shank and cylindrical drill body the drill bit according to the invention and the possibility of that due to the drill bit shank relative to the drill body oscillating movements of the drill bit base according to the invention can perform, you get an improvement in Drilling performance up to 50% compared to the previous ones Designs.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kurvenverlauf, der die Außenkontur des Bohrkronenbodens bestimmt, eine stetig differenzierbare Funktion ist. Durch die Vermeidung von Absätzen und Kanten kann sich die Standzeit der Bohrkrone erhöhen und zusätzlich läßt sich ein gleichmäßiger, stetig differenzierbarer Kurvenverlauf leicht mit einer CNC-Drehmaschine herstellen.It is particularly advantageous if the course of the curve that the The outer contour of the drill bit base determines a steady one differentiable function is. By avoiding Heels and edges can increase the service life of the drill bit increase and in addition can be even, steady differentiable curve shape easily with a Manufacture CNC lathe.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kurvenverlauf, der die Außenkontur des Bohrkronenbodens bestimmt, über den Radius von Bohrkronenschaft nach außen eine gedämpft abklingende Schwingung ist. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Massenverteilung von Bohrkronenschaft über Bohrkronenboden zum Bohrkörper erreicht, wobei besonders geringe Dämpfungsverluste bei der Übertragung von Schlagimpulsen von einem Bohrwerk auftreten.It is particularly preferred if the curve shape that the The outer contour of the drill bit base is determined via the radius from the core bit to the outside a dampened decaying Is vibration. This way one becomes special uniform mass distribution of drill bit shank over Drill bit bottom reached to the drill body, being particularly low attenuation losses in the transmission of Impact impulses from a boring machine occur.

Desweiteren ist es sehr günstig, wenn die Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens einem Kurvenverlauf folgt, der wenigstens einen Wendepunkt aufweist. Damit erreicht man einen ähnlichen Kurvenverlauf wie an der Außenseite des Bohrkronenbodens, wobei es vorteilhaft ist, wenn in wesentlichen radialen Abschnitten die Kontur der Innenseite der Außenkontur folgt. Auf diese Weise läßt sich Herstellungsmaterial einsparen.Furthermore, it is very convenient if the contour of the Follows a curve inside the bottom of the drill bit, that has at least one turning point. With that you reach a curve similar to that on the outside of the Drill bit bottom, it being advantageous if in essential radial sections the contour of the inside the outer contour follows. In this way Save manufacturing material.

Darüberhinaus ist es vorteilhaft, wenn die Wandstärke des Bohrkronenbodens wenigstens im radial äußeren Abschnitt im Bereich der Wandstärke des zylindrischen Bohrkörpers liegt. Indem der Bohrkronenboden in der Wandstärke des zylindrischen Bohrkörpers ausgeführt wird, läßt sich bis zu 30 % Material einsparen und zusätzlich kann eine besonders gleichmäßige Massenverteilung in der Bohrkrone, die in einer entsprechend guten Bohrleistung resultiert, erzielt werden.In addition, it is advantageous if the wall thickness of the Bit bottom at least in the radially outer section in Range of the wall thickness of the cylindrical drill body is. By the bottom of the drill bit in the wall thickness of the cylindrical Drilling body is executed, can be up to 30% material save and can also be a particularly uniform Mass distribution in the drill bit in a corresponding manner good drilling performance results can be achieved.

Ebenfalls kann es von Vorteil sein, wenn der Kurvenverlauf, der die Außenkontur und/oder Innenkontur des Bohrkronenbodens bestimmt, durch jeweils lineare Abschnitte realisiert wird.It can also be advantageous if the course of the curve, the the outer contour and / or inner contour of the drill bit base determined, is realized by linear sections.

Zur Lösung der Aufgabe ist es als weiterer wesentlicher Gedanke insbesondere vorteilhaft, wenn der Bohrkronenboden eine Außenkontur besitzt, die in radialer Richtung ein Minimum durchläuft, wobei der Bohrkronenboden im ansteigenden radial äußeren Kurvenabschnitt seiner Kontur mit dem zylindrischen Bohrkörper verbunden ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn Bohrkronen mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser angefertigt werden. Für diesen Fall kann die Außenkontur des Bohrkronenbodens nicht einen vollständigen Kurvenverlauf, entsprechend dem, der in Anspruch 1 beschrieben wird, ausführen, sondern geht bereits vor erreichen des Wendepunkts in den zylindrischen Bohrkörper über. Auch für diesen Kurvenverlauf der Kontur des Bohrkronenbodens ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Bohrleistung aus denselben oben genannten Gründen.To solve the task, it is more essential Thought particularly advantageous when the drill bit bottom has an outer contour that in the radial direction Minimum passes through, with the bottom of the drill bit rising radially outer curve section of its contour with the cylindrical drill body is connected. This is special then advantageous if drill bits with a relatively small size Diameter can be made. In this case, the Outer contour of the drill bit base is not a complete one Curve shape corresponding to that in claim 1 is described, but already takes place reach the turning point in the cylindrical drill body about. The contour of the Drill bit bottom results in a significant improvement in Drilling performance for the same reasons mentioned above.

Die Vorteile der abhängigen Ansprüche 9 bis 13 stehen dabei in Übereinstimmung mit den bereits diskutierten Ansprüchen 2 und 3 beziehungsweise 5 bis 7.The advantages of dependent claims 9 to 13 are here in accordance with claims 2 already discussed and 3 or 5 to 7.

Ebenso ist es zur Lösung der Aufgabe als ein Hauptmerkmal insbesondere vorteilhaft, wenn an der Innenseite des Bohrkronenbodens zur Zertrümmerung des zu bohrenden Materials wenigstens eine aus der Kontur der Innenseite hervorstehende Erhebung vorgesehen ist. Beim Eindringen des Bohrkörpers in das zu bohrende Material können Gesteinsbrocken kurz vor erreichen der maximalen Bohrtiefe durch wenigstens eine hervorstehende Erhebung an der Bohrkronenbodeninnenseite zertrümmert werden, so daß der weitere Bohrvorgang nicht blockiert wird und die Bohrkrone ihre maximale Bohrtiefe erreicht.Likewise, it is to solve the problem as a key feature particularly advantageous if on the inside of the Bottom of the drill bit to smash the material to be drilled at least one protruding from the contour of the inside Survey is provided. When the drill body enters the material to be drilled can shortly before reach the maximum drilling depth by at least one protruding elevation on the inside of the drill bit bottom be smashed so that the further drilling process does not is blocked and the drill bit reaches its maximum drilling depth reached.

Vorteilhaft ist es desweiteren, wenn die aus der Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens hervorstehende Erhebung ein ringförmiger Wulst ist. Dieser ringförmige Wulst kann sich bereits in einfacher Weise bei einer Ausführung des Bohrkronenbodens entsprechend des Anspruchs 1 oder des unabhängigen Nebenanspruchs 8 ergeben, insbesondere dann, wenn die Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens in wesentlichen radialen Abschnitten der Außenkontur folgt. Ebenso kann selbstverständlich ein ringförmiger Wulst oder ovaler Wulst bzw. mehrfach unterbrochener Wulst zusätzlich auf der Innenseite des Bohrkronenbodens angebracht werden. It is also advantageous if the out of the contour Protruding elevation inside the bottom of the drill bit is annular bead. This ring-shaped bead can become already in a simple manner when executing the Bit bottom according to claim 1 or independent ancillary claim 8, especially if if the contour of the inside of the drill bit bottom in essential radial sections of the outer contour follows. Likewise, of course, an annular bead or oval bead or multiple interrupted bead additionally be attached to the inside of the drill bit base.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens im radial inneren Bereich zur Ausbildung eines kegelförmigen Hohlraums bis zur Aufnahmestelle beispielsweise eines Zentrierbohrers schräg nach oben in Richtung des Bohrkronenschaftes verläuft. In den kegelförmigen Hohlraum kann Bohrklein ausweichen, das bei der Vorzertrümmerung kleinerer Gesteinsbrocken kurz vor erreichen der größten Bohrtiefe durch wenigstens eine aus der Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens hervorstehende Erhebung entsteht. Damit kann die Bohrkrone nicht nur bis zur vollen Bohrtiefe eindringen, sondern es werden auch Verpuffungen von Bohrmehl bei größerer Bohrtiefe verhindert.It is particularly preferred if the contour of the inside of the drill bit base in the radially inner area for training of a conical cavity up to the receiving point for example a center drill at an angle upwards Direction of the drill bit shaft runs. In the conical cavity can dodge cuttings that at the Pre-crush small pieces of rock just before the greatest drilling depth by at least one from the contour protrusion protruding from the inside of the bottom of the drill bit arises. This means that the core bit cannot only be used to the full Penetration depth, but there are also deflagrations of Drill dust prevented at a greater drilling depth.

Im weiteren hat die erfindungsgemäße Ausbildung der Förderwendelanordnung gemäß den Merkmalen der zugehörigen Ansprüche den Vorteil, daß der Wirkungsgrad einer solchen Bohrkrone weiterhin verbessert werden kann. Dabei liegt dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung der Kerngedanke zugrunde, daß die Förderwendelanordnung schwingungstechnisch und hinsichtlich der Volumenförderung des Bohrmehls pro Zeiteinheit verbessert wird.Furthermore, the inventive design of Conveyor coil arrangement according to the features of the associated Claims the advantage that the efficiency of such Drill bit can still be improved. Here lies the core idea of this further development according to the invention based on the fact that the conveyor spiral arrangement vibrationally and in terms of volume of drilling powder per Unit of time is improved.

Aus dem älteren Patent der Anmelderin EP 0 126 409 ist zwar bei einem normalen Gesteinsbohrwerkzeug das grundsätzliche Problem von Querschnittssprüngen bei Förderwendeln und den damit verbundenen Schwingungen bekannt geworden. Bei einem solchen Bohrwerkzeug wurde insbesondere vorgeschlagen, die Nutensteigung über die Förderwendellänge zu variieren, um äquidistante Querschnittssprünge zwischen dem Nutengrund und den Stegen der Förderwendel zu vermeiden. Hier handelt es sich jedoch um eine Bohrer- und insbesondere Förderwendelgeometrie, die sich grundlegend von derjenigen bei flachwendelförmigen Bohrkronen unterscheidet. From the earlier patent of the applicant EP 0 126 409 the basic principle for a normal rock drilling tool Problem of cross-sectional jumps in the helix and the associated vibrations become known. At a such drilling tool has been particularly proposed that To vary the groove pitch over the length of the conveyor helix equidistant cross-sectional jumps between the bottom of the groove and to avoid the webs of the spiral conveyor. Here it is however, a drill and in particular Conveyor spiral geometry that differs fundamentally from that differentiates in the case of flat helical drill bits.

Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun bei einer Bohrkrone eine Förderwendelkonstruktion verwirklicht werden, bei welcher die Außenförderwendel eine Bohrmehl-Abfuhrnut aufweist, die zum einen eine zum Schaftende hin sich vergrößernde Steigung aufweist. Hierdurch soll sich eine, von der Stirnseite des Bohrwerkzeugs ausgehende ständige Vergrößerung der Bohrmehlnutbreite einstellen. Andererseits soll die Rückenbreite der Förderwendelstege möglichst klein bzw. schmal sein, mit weitestgehend konstanter Breite.According to the present invention, a drill bit should now a conveyor spiral construction can be realized at which the outer conveyor helix a drilling dust removal groove has, on the one hand towards the shaft end has increasing slope. This is supposed to be one of the end of the drilling tool Set an increase in the width of the drilling dust groove. on the other hand the back width of the conveyor spiral bars should be as small as possible or be narrow, with a largely constant width.

Aufgrund der nur geringen ggf. variablen Tiefe der Bohrmehlnuten bei der erfindungsgemäßen Bohrkrone in der Größenordnung von zum Beispiel 1 bis 1,5 mm, wird die Nutenbreite aufgrund einer zunehmenden Steigung demnach kontinuierlich oder diskontinuierlich verbreitert, wobei sich auch das Volumen der Bohrmehlnut vergrößert. Gleichzeitig soll aber die Rückenbreite der gegenüber einem normalen Bohrwerkzeug relativen breite Stege der Förderwendel der Bohrkrone über einen weiten Bereich annähernd konstant bleiben.Due to the small, if necessary, variable depth of the Bohrmehlnuten in the drill bit according to the invention in the For example, the order of magnitude of 1 to 1.5 mm Groove width due to an increasing slope accordingly broadened continuously or discontinuously, whereby the volume of the drilling dust groove also increased. simultaneously but should be the back width of a normal Drilling tool relative wide webs of the conveyor helix Drill bit almost constant over a wide range stay.

Durch diese Maßnahmen werden äquidistante Querschnittssprünge der Förderwendel vermieden, so daß sich unter anderem auch keine stehenden Wellen mit einer entsprechenden Energieabsorption bilden. Auch die Schallemission konnte hierdurch verringert werden. Weiterhin wird aufgrund der sich ständig, insbesondere kontinuierlich vergrößernden Steigung der Bohrmehlnut und dem sich ständig vergrößernden Borhmehlnut-Volumen ein rascher Abtransport des Bohrkleins bewirkt. Eine Optimierung der schwingungstechnischen Eigenschaften durch diese Maßnahmen macht es möglich, relativ dünne Wandstärken sowohl im Kronenboden als auch im seitlichen Wandungsbereich zu wählen, was insgesamt zu geringen Massen führt. Die Optimierung der Schwingungseigenschaften läßt eine solche Massenreduzierung der Bohrkrone insgesamt zu, bei verbesserter Transporteigenschaften des Bohrmehls. Eine Variation der Nutentiefe mit einer größeren Nutentiefe am Werkzeugkopf im Schneidbereich und einer ggf. stetig abnehmbaren Nutentiefe in Richtung Einspannschaft ergibt ebenfalls eine Vergrößerung des Nutenvolumens im Bereich kleiner Nutensteigung und eine Verfestigung der Bohrkrone im Bereich zum Schaftende hin durch zunehmende Wandstärke.These measures result in equidistant cross-sectional jumps avoided the conveyor spiral, so that among other things no standing waves with a corresponding one Form energy absorption. The noise emission could also thereby be reduced. Furthermore, due to the constantly, especially continuously increasing slope the Bohrmehlnut and the constantly increasing Borehole groove volume quick removal of the cuttings causes. An optimization of the vibration engineering Properties through these measures makes it possible to be relative thin wall thicknesses both in the crown base and in the side wall area to choose what overall too low mass leads. Optimizing the Such mass reduction allows vibration properties the drill bit overall, with improved Transport properties of the drilling dust. A variation of the Groove depth with a larger groove depth on the tool head in the Cutting area and a continuously removable groove depth, if necessary in the direction of the clamping shaft also results in an enlargement of the groove volume in the area of small groove pitch and one Solidification of the drill bit in the area towards the end of the shaft due to increasing wall thickness.

Zeichnungen:Drawings:

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung und eine mathematische Funktion zum besseren Verständnis der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1
ein Diagramm mit mehreren Kurvenverläufen nach denen der Bohrkronenboden einer Bohrkrone ausgebildet werden kann;
Fig. 2
einen axialen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Bohrkrone, wobei der Kurvenverlauf des Bohrkronenbodens in radialer Richtung zwei Wendepunkte besitzt;
Fig. 3
ein axialer Querschnitt einer erfindungsgemäßen Bohrkrone, deren Bohrkronenboden in radialer Richtung ein Minimum durchläuft;
Fig. 4
eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Bohrkrone mit variabler Wendel; und
Fig. 5
die ungeschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bohrkrone aus Fig. 4.
Three exemplary embodiments of the invention and a mathematical function for a better understanding of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description with further advantages and details. Show it
Fig. 1
a diagram with several curves according to which the drill bit bottom of a drill bit can be formed;
Fig. 2
an axial cross section of a drill bit according to the invention, wherein the curve of the drill bit base has two turning points in the radial direction;
Fig. 3
an axial cross section of a drill bit according to the invention, the bottom of the drill bit passes through a minimum in the radial direction;
Fig. 4
a partially sectioned view of a drill bit according to the invention with variable helix; and
Fig. 5
the uncut side view of the drill bit according to the invention from Fig. 4th

Beschreibung der Ausführungsbeispiele:Description of the embodiments:

In Fig. 1 ist ein Diagramm mit drei unterschiedlichen Kurvenverläufen dargestellt, die beispielsweise die Außenkontur eines Bohrkronenbodens für drei unterschiedliche Durchmesser bestimmen. Im Diagramm beschreibt die horizontale x-Achse den radialen und die vertikale y-Achse den axialen Kurvenverlauf. Die Kurvenverläufe lassen sich durch die mathematische Funktion 1 analytisch darstellen. Der Kurvenverlauf 2 kann beispielsweise für den radialen Verlauf der Außenkontur eines Bohrkronenbodens einer Bohrkrone mit einem Durchmesser von 80 mm, der Kurvenverlauf 3 für eine Bohrkrone mit einem Durchmesser von 90 mm und der Kurvenverlauf 4 für eine Bohrkrone mit einem Durchmesser von 100 mm eingesetzt werden. In der ebenfalls im Diagramm enthaltenen Tabelle sind die zugehörigen Parameter b2, b3 und c3 der Funktion 1 angegeben, um den jeweiligen Kurvenverlauf zu erhalten. Bei den drei Kurvenverläufen handelt es sich um eine gedämpft abklingende Schwingung. Dabei besitzt der Kurvenverlauf 2 einen Wendepunkt und die Kurvenverläufe 3 beziehungsweise 4 aufgrund der Anpassung an einen größeren Bohrkronendurchmesser zwei Wendepunkte.In Fig. 1 is a diagram with three different ones Curves shown, for example the Outer contour of a drill bit base for three different ones Determine diameter. The diagram describes the horizontal x-axis the radial and the vertical y-axis the axial Curve. The curves can be through the present mathematical function 1 analytically. The Curve course 2 can be used, for example, for the radial course the outer contour of a drill bit bottom of a drill bit with a diameter of 80 mm, the curve 3 for one Core bit with a diameter of 90 mm and the Curve course 4 for a core bit with a diameter of 100 mm can be used. Also in the diagram included table are the associated parameters b2, b3 and c3 of function 1 indicated the respective curve shape to obtain. The three curves are a dampened decaying vibration. The Curve course 2 a turning point and the curve courses 3 or 4 due to the adaptation to a larger one Drill bit diameter two turning points.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrkrone im Querschnitt durch die Drehachse dargestellt. Die Bohrkrone besteht aus einem Bohrkronenschaft 6, einer Bohrung 7 zur Aufnahme eines Zentrierbohrers, einem Bohrkronenboden 8, dessen Außen- und Innenkontur einen Kurvenverlauf entsprechend einer gedämpft abklingenden Schwingung aufweist und dem zylindrischen, dünnwandigen, zur Bohrseite offenen Bohrkörper 9. Die Wandstärke des Bohrkronenbodens 8 liegt dabei in wesentlichen radialen Abschnitten im Bereich der Wandstärke des Bohrkörpers 9. Die Bohrkrone ist einstückig ausgeführt, kann jedoch bei anderen Ausführungsformen auch mehrstückig sein. 2 is a first embodiment of a Drill bit according to the invention in cross section through the Shown axis of rotation. The drill bit consists of one Drill bit shaft 6, a bore 7 for receiving a Center drill, a drill bit base 8, the outer and Inner contour of a curve corresponding to a damped decaying vibration and the cylindrical, thin-walled drill body open to the drill side 9. Die Wall thickness of the drill bit base 8 is essentially radial sections in the area of the wall thickness of the Drill body 9. The drill bit is made in one piece, can however, in other embodiments also be in several pieces.

Die Innenkontur des Bohrkronenbodens 8 besitzt zur Zertrümmerung des zu bohrenden Materials kurz vor erreichen der maximalen Bohrtiefe einen aus der Kontur der Innenseite hervorstehenden ringförmigen Wulst 10. Der ringförmige Wulst wird maßgeblich durch den Kurvenverlauf der Innenbeziehungsweise Außenkontur des Bohrkronenbodens bestimmt. Zur Aufnahme von Bohrmehl verläuft die Kontur der Innenseite des Bohrkronenbodens 8 im radial inneren Bereich 11 zur Ausbildung eines kegelförmigen Hohlraums 12 bis zur Aufnahmestelle des Zentrierbohrers 7 schräg nach oben.The inner contour of the drill bit base 8 has Just before breaking down the material to be drilled the maximum drilling depth from the contour of the inside protruding annular bead 10. The annular bead is determined by the curve of the interior or The outer contour of the drill bit base is determined. The contour of the inside runs to accommodate drilling dust of the drill bit base 8 in the radially inner region 11 Formation of a conical cavity 12 to Location of the center drill 7 obliquely upwards.

In Fig. 3 ist stellvertretend für kleine Durchmesser einer Bohrkrone ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Ausführungsbeispiel besitzt ebenfalls einen Bohrkronenschaft 13, eine Bohrung zur Aufnahme eines Zentrierbohrers 14, einen Bohrkronenboden 15, der jedoch im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel eine Außenkontur besitzt, die aus einer abgebrochenen gedämpft abklingenden Schwingung besteht und dadurch keinen Wendepunkt aufweist, jedoch in radialer Richtung ein Minimum durchläuft, wobei der Bohrkronenboden im ansteigenden Kurvenabschnitt seiner Außenkontur mit dem zylindrischen Bohrkörper 16 verbunden ist. Ebenso besitzt das zweite Ausführungsbeispiel einen kegelförmigen Hohlraum 17 und einen ringförmigen Wulst 18.3 is representative of small diameters one Drill bit a second embodiment of the invention shown. The embodiment also has one Drill bit shaft 13, a bore for receiving a Center drill 14, a drill bit base 15, which, however, in Difference from the first embodiment an outer contour owns that from a broken muted decaying Vibration exists and therefore has no turning point, however passes through a minimum in the radial direction, the Drill bit bottom in the ascending curve section of its Outer contour connected to the cylindrical drill body 16 is. The second exemplary embodiment also has one conical cavity 17 and an annular bead 18.

Ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für mittlere Bohrkronendurchmesser von ungefähr 80 mm ist in Fig. 4 dargestellt. In der teilweise geschnittenen Seitenansicht wird besonders deutlich der ringförmige Wulst 19 und der Kurvenverlauf der Außenkontur des Bohrkronenbodens 20 mit einem Wendepunkt sichtbar. Beim drehschlagenden Bohren werden während des Drehens auf die Bohrkrone axiale Schläge ausgeübt. Eine von einem Bohrwerk angeregte Schlagbewegung wird über den Bohrkronenschaft 6, 13, 101, den Bohrkronenboden 8, 15, 20 auf den Bohrkörper 9, 16, 106 übertragen. Die erfindungsgemäße Ausführung des Bohrkronenbodens ermöglicht eine Schwingbewegung des Bohrkörpers 9, 16, 106 relativ zum Bohrkronenschaft 6, 13, 101. Dadurch wird eine ankommende Stoßwelle besonders wenig gedämpft. Dringt der Bohrkörper 9, 16, 106 immer weiter in das zu bohrende Material ein, werden schließlich von der ringförmigen Wulst 10, 18, 19 beispielsweise bereits gelöste Gesteinsbrocken vorzertrümmert und in den kegelförmigen Hohlraum 12, 17 verdrängt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Bohrkrone bis zu ihrer vollen Bohrtiefe in das zu bohrende Material eindringen.A third embodiment of the invention for average drill bit diameter of approximately 80 mm is in Fig. 4 shown. In the partially cut Side view of the ring-shaped bead is particularly clear 19 and the curve of the outer contour of the drill bit base 20 visible with a turning point. When rotating drilling there will be axial impacts while turning on the drill bit exercised. A striking motion stimulated by a boring machine is on the drill bit shaft 6, 13, 101, Drill bit base 8, 15, 20 on the drill body 9, 16, 106 transfer. The execution of the invention The bottom of the drill bit enables a swinging movement of the Drill body 9, 16, 106 relative to drill bit shank 6, 13, 101. This makes an incoming shock wave particularly small attenuated. The drill body 9, 16, 106 penetrates ever further the material to be drilled will eventually be removed from the annular bead 10, 18, 19, for example, already loosened Boulders pre-crushed and in the conical Cavity 12, 17 displaced. This allows the invention Drill bit down to its full drilling depth in the hole to be drilled Penetrate material.

Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Bohrkrone 100 weist einen koaxialen Einsteckschaft 101, einen topfartigen Bohrkörper bzw. ein topfartiges Kronenteil 102 auf, dessen stirnseitiges bzw. dem Einsteckschaft gegenüberliegendes Ende 103 nur angedeutete Schneiden 104 in bekannter Art und Weise zur Werkstückbearbeitung aufweist. Der koaxiale Einsteckschaft 101 geht über einen zuvor beschriebenen dünnwandigen Bohrkronenboden 20 in einen dünnwandigen zylindrischen Wandungsteil 106 über, der an seiner Außenkontur 107 eine Förderwendel 108 aufweist. Die vorzugsweise eingängig ausgebildete Förderwendel 108 besteht aus einer spiralförmigen Bohrmehlnut 109 mit einer Nutenbreite n1 bis n4 mit einem Kerndurchmesser D2 und jeweils sich axial anschließenden Förderwendelstegen 110 mit einer Steg-Rückenbreite r1 bis r4 und einem Außendurchmesser D1.The drill bit 100 shown in FIGS. 4 and 5 has a coaxial insertion shaft 101, a pot-like drill body or a pot-like crown part 102, the end 103 of which on the end face or opposite the insertion shaft has only indicated cutting edges 104 in a known manner for workpiece machining. The coaxial insertion shaft 101 merges via a previously described thin-walled drill bit base 20 into a thin-walled cylindrical wall part 106 which has a conveying helix 108 on its outer contour 107. The preferably single-start conveyor spiral 108 consists of a spiral drilling groove 109 with a groove width n1 to n4 with a core diameter D 2 and axially adjoining conveyor spiral webs 110 with a web back width r1 to r4 and an outer diameter D 1 .

Der Außendurchmesser bzw. Nenndurchmesser DN der Bohrkrone wird bestimmt durch die Anordnung der Schneidzähne 104 im stirnseitigen Bereich des Wandungsteils 106. Dieser Außendurchmesser DN ist etwas größer als der Außendurchmesser D1 der Förderwendel 108, der durch den Außendurchmesser der Förderwendelstege 110 gebildet ist. In der Figur ist demnach der Außendurchmesser der Bohrmehlnut 109 mit D2 bezeichnet, wobei sich die Nutentiefe t aus der Differenz dieser Durchmesser bzw. Radien ergibt. Die Nutentiefe t der Bohrmehlnut 109 liegt im Bereich t ≈ 1 bis 1,5 mm. Die Wandstärke s des zylindrischen Wandungsteils 106 liegt in der Größenordnung s ≈ 5 mm. Dies gilt für eine Bohrkrone mit einem Nenndurchmesser von DN ≈ 80 mm.The outer diameter or nominal diameter D N of the drill bit is determined by the arrangement of the cutting teeth 104 in the end region of the wall part 106. This outer diameter D N is somewhat larger than the outer diameter D1 of the conveying spiral 108, which is formed by the outer diameter of the conveying spiral webs 110. The figure accordingly designates the outside diameter of the drilling dust groove 109 with D 2 , the groove depth t resulting from the difference between these diameters or radii. The groove depth t of the drilling dust groove 109 is in the range t ≈ 1 to 1.5 mm. The wall thickness s of the cylindrical wall part 106 is of the order of magnitude s ≈ 5 mm. This applies to a drill bit with a nominal diameter of D N ≈ 80 mm.

Die Nutentiefe t kann konstant oder variabel ausgeführt sein. Im letzteren Fall wird eine größere Nutentiefe t1 im Bereich des Bohrerkopfes 103 zur Vergrößerung des Nutenvolumens gewählt. Diese Nutentiefe nimmt dann kontinuierlich in Richtung Schaftende auf einen Wert t2 ab, unter gleichzeitiger Vergrößerung der Wandstärke s, d.h. eine Kernverstärkung der Wendel. Damit ergibt sich eine Verfestigung der Bohrkrone insgesamt. Die Werte t1 1,5 mm und t2 ≈ 1 mm können selbstverständlich in anderer Größenordnung je nach Ausführungsform optimiert werden.The groove depth t can be constant or variable. In the latter case, a larger groove depth t 1 is selected in the area of the drill head 103 to increase the groove volume. This groove depth then decreases continuously in the direction of the shaft end to a value t 2 , with a simultaneous increase in the wall thickness s, ie a core reinforcement of the helix. This results in an overall solidification of the drill bit. The values t 1 1.5 mm and t 2 ≈ 1 mm can of course be optimized in another order of magnitude depending on the embodiment.

Wie aus den Figuren weiterhin ersichtlich, weist die Bohrmehlnut 109 eine sich ändernde Steigung α 1 bis α 4 auf, wobei α 1 ≈ 1 bis 3° beträgt. Die Steigung wächst dann bis zum Bohrkronenboden auf einen Wert von α 5 ≈ 10 bis 15° an. Der Beginn der Förderwendelnut ist mit Bezugszeichen 111 dargestellt. Dieser Förderwendeleinstich 111 liegt nur geringfügig axial über der symbolisch dargestellten Anordnung eines Schneidzahns 104, so daß sich ein großer Freischnitt im vorderen Bereich der Bohrkrone ergibt. Der vor der vordersten Förderwendelnut 109' liegende, stirnseitige Wandungsabschnitt 112 weist einen Außendurchmesser D1 auf, der dem Außendurchmesser der Förderwendelstege 110 entspricht. Dieser vergrößerte Durchmesserbereich ergibt eine vergrößerte Wandstärke zur Aufnahme der Schneidzähne 104 und damit eine erhöhte Festigkeit dieses Bereiches. As can also be seen from the figures, the drilling dust groove 109 has a changing slope α 1 to α 4, where α 1 ≈ 1 to 3 °. The slope then increases to the bottom of the drill bit to a value of α 5 ≈ 10 to 15 °. The start of the feed spiral groove is shown with reference number 111. This feed helix groove 111 lies only slightly axially above the symbolically illustrated arrangement of a cutting tooth 104, so that there is a large free cut in the front area of the drill bit. The front wall section 112 lying in front of the foremost conveying spiral groove 109 'has an outer diameter D 1 which corresponds to the outer diameter of the conveying spiral webs 110. This enlarged diameter area results in an increased wall thickness for receiving the cutting teeth 104 and thus an increased strength of this area.

Aufgrund des sehr flachen Steigungswinkels α 1 der Förderwendelnut 109' im Bereich des Bohrerkopfes ergibt sich für den in der Figur untersten Förderwendelsteg 110' eine nur sehr geringe Stegbreite r1, die sich jedoch rasch auf einen größeren Wert r2 bzw. r3 vergrößert. Die Stegbreite r der Förderwendelstege 110 soll insgesamt möglichst gering gehalten werden, so daß - abgesehen vom Beginn der Förderwendel - nur eine geringe oder keine weitere Vergrößerung der Rückenbreite r2 bis r5 der Förderwendelstege 110 auf die Werte r2 bis r5 ≈ konstant angestrebt wird. Demgegenüber soll die Breite n1 bis n4 der Bohrmehlnut 109 vorzugsweise stetig zunehmen, so daß sich das Volumen der jeweiligen Bohrmehlnut ständig vergrößert. Hierdurch kann zum einen genügend Bohrmehl aufgenommen werden, welches aufgrund der sich vergrößernden Bohrmehlsteigung rasch abtransportiert wird. Damit kommt es trotz nur geringer Tiefe t der im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Bohrmehlnuten zu keinem Bohrmehlstau.Due to the very flat pitch angle α 1 of the feed helical groove 109 'in the area of the drill head, there is only a very small web width r1 for the lowest helical feed web 110' in the figure, which, however, quickly increases to a larger value r2 or r3. The web width r of the conveyor spiral webs 110 should be kept as small as possible overall, so that - apart from the beginning of the conveyor spiral - only a slight or no further increase in the back width r 2 to r 5 of the conveyor spiral webs 110 to the values r2 to r5 ≈ is constantly sought. In contrast, the width n1 to n4 of the drill dust groove 109 should preferably increase continuously, so that the volume of the respective drill dust groove increases continuously. In this way, enough drilling dust can be absorbed, which is quickly removed due to the increasing drilling dust pitch. In spite of only a small depth t of the drilling dust grooves, which are essentially rectangular in cross section, there is no drilling dust backlog.

Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgende technische Daten verwirklicht:4 are in one preferred embodiment, the following technical data realized:

Der Nenndurchmesser der Bohrkrone hängt vom seitlichen Überstand der Schneidzähne 104 ab und beträgt DN ≈ 80 mm. Der Außendurchmesser der Förderwendelstege beträgt D1 ≈ 78 mm, der Kerndurchmesser der Bohrmehlnuten 109 beträgt D2 ≈ 76 mm. Diese Maße werden derart aufeinander abgestimmt, daß sich die Nutentiefe t auf ca. 1 bis 1,5 mm einstellt. Die Nutentiefe kann auch variabel sein.The nominal diameter of the drill bit depends on the lateral projection of the cutting teeth 104 and is D N ≈ 80 mm. The outer diameter of the spiral conveyor webs is D1 ≈ 78 mm, the core diameter of the drilling dust grooves 109 is D 2 ≈ 76 mm. These dimensions are matched to one another in such a way that the groove depth t is set to approximately 1 to 1.5 mm. The groove depth can also be variable.

Der innere Durchmesser des topfartigen Kronenteils 110 beträgt D3 ≈ 68 mm, was zu einer konstanten oder variablen Wandstärke s ≈ 3,5 bis 5 mm führt, gemessen zwischen Innenwandung 113 und Außendurchmesser D1 des Förderwendelstegs 110.The inner diameter of the pot-like crown part 110 is D 3 ≈ 68 mm, which leads to a constant or variable wall thickness s ≈ 3.5 to 5 mm, measured between the inner wall 113 and the outer diameter D 1 of the conveying spiral web 110.

Der Beginn der Einstichnut 111 liegt etwa in einer Höhe h3 ≈ 5 mm über dem unteren Rand 114 der Bohrkrone. Die Nutenbreite n1 im stirnseitigen Bereich der Bohrkrone beginnt bei einem Maß n1 ≈ 4 bis 6 mm und vergrößert sich kontinuierlich auf ein Maß n4 ≈ 10 bis 15 mm. Dabei bleibt die Stegbreite r2 bis r5 ≈ 5 mm = konstant.The start of the groove 111 is approximately at a height h 3 ≈ 5 mm above the lower edge 114 of the drill bit. The groove width n1 in the front area of the drill bit begins with a dimension n1 ≈ 4 to 6 mm and increases continuously to a dimension n4 ≈ 10 to 15 mm. The web width r2 to r5 ≈ 5 mm = constant.

Die Höhe h1 der Bohrkrone von der Stirnseite bis zum Kronenboden 20 beträgt h1 ≈ 75 mm, die innere Höhe von der Stirnseite 114 bis zum inneren Kronenboden h2 ≈ 68 mm.The height h1 of the drill bit from the front to the Crown base 20 is h1 ≈ 75 mm, the inner height of the Face 114 up to the inner crown base h2 ≈ 68 mm.

Die in der Fig. 4 dargestellte obere Flanke 115 jeder Bohrmehlnut 109 besitzt eine Abschrägung mit einem Winkel β ≈ 20°. Die untere Flanke 116 ist relativ scharfkantig, d.h. radial gerichtet bzw. senkrecht zur Oberfläche ausgebildet.The upper edge 115 shown in FIG. 4 each Bohrmehlnut 109 has a bevel with a Angle β ≈ 20 °. The lower edge 116 is relative sharp-edged, i.e. radially directed or perpendicular to Surface trained.

Claims (23)

  1. Drill bit, in particular for rotary percussion drilling of preferably rock, concrete or the like, which substantially consists of a thin-walled cylindrical drill body (9, 16, 106) which is open to the drilling side and a substantially radially extending drill bit base (8, 15, 20) with axially arranged drill bit shank (6, 13, 101) for fastening the drill bit, characterised in that the drill bit base in the radial direction has an external contour which follows the course of a curve (2, 3, 4) having at least one inflection point.
  2. Drill bit according to claim 1, characterised in that the course of the curve (2, 3, 4) determining the external contour of the drill bit base (8, 15, 20) is a continuously differentiable function (1).
  3. Drill bit according to any one of the preceding claims, characterised in that the course of the curve (2, 3, 4) determining the external contour of the drill bit base is a damped dying-out oscillation (1) outwards over the radius of the drill bit shank.
  4. Drill bit according to any one of the preceding claims, characterised in that the contour of the internal side of the drill bit base (8, 15, 20) follows the course of a curve (2, 3, 4) which has at least one inflection point.
  5. Drill bit according to any one of the preceding claims, characterised in that the contour of the internal side of the drill bit base (8, 15, 20) follows the external contour in substantially radial portions.
  6. Drill bit according to any one of the preceding claims, characterised in that the thickness of the wall of the drill bit base is in the range of the wall thickness of the cylindrical drill body at least in the radially outer portion.
  7. Drill bit according to any one of the preceding claims, characterised in that the course of the curve determining the external contour and/or the internal contour of the drill bit base is produced by respective linear portions.
  8. Drill bit, in particular for percussion drilling of preferably rock, concrete or the like, which substantially consists of a thin-walled, -cylindrical drill body open to the drilling side and a substantially radially extending drill bit base (8, 15, 20) with axially arranged drill body shank (6, 13, 101) for fastening the drill bit, characterised in that the drill bit base has an external contour which in the radial direction passes through a minimum, the drill bit base (15) in the rising radially outer curved portion of its external contour being connected to the cylindrical drill body (16).
  9. Drill bit according to claim 8, characterised in that the course of the curve determining the external contour of the drill bit base (15) is a continuously differentiable function.
  10. Drill bit according to any one of claims 1, 4, 8 or 9, characterised in that the drill bit base has an internal contour which in the radial direction passes through a minimum.
  11. Drill bit according to any one of claims 8 to 10, characterised in that the contour of the internal side of the drill bit base (15) follows the external contour in substantially radial portions.
  12. Drill bit according to any one of claims 8 to 11, characterised in that the thickness of the wall of the drill bit base (15) is in the range of the wall thickness of the cylindrical drill body at least in the radially outer portion.
  13. Drill bit according to any one of claims 8 to 12, characterised in that the course of the curve determining the external contour and/or internal contour of the drill bit base is produced by respective linear portions.
  14. Drill bit according to any one of claims 8, 9, 10, 12 or 13, characterised in that the contour of the internal side of the drill bit base (8, 15, 20) follows the course of a curve (2, 3, 4) which has at least one inflection point.
  15. Drill bit, in particular for percussion drilling of preferably rock, concrete or the like, which substantially consists of a thin-walled, cylindrical drill body (9, 16, 106) which is open to the drilling side and a drill bit base (8, 15, 20) and an axially arranged drill bit shank (6, 13, 101), means (10, 18, 19) being provided in the region of the internal side of the drill bit base (8, 15, 20) for destruction of the material to be drilled, characterised in that the means for destruction of the material to be drilled are provided in the region of the substantially radially extending drill bit base (8, 15, 20), an elevation (10, 18, 19) projecting from the contour of the internal side of the drill bit base (8, 15, 20) being formed as an annular bead (10, 18, 19).
  16. Drill bit according to claim 15, characterised in that the elevation projecting from the contour of the internal side of the drill bit base is a bead with oval shape.
  17. Drill bit according to claim 15 or 16, characterised in that the bead is frequently interrupted over the periphery.
  18. Drill bit according to any one of claims 15 to 17, characterised in that elevations projecting from the contour of the internal side of the drill bit base are formed so as to be variable in height.
  19. Drill bit according to any one of claims 15 or 18, characterised in that the contour of the internal side of the drill bit base in the radially internal region (11) extends obliquely upwards in the direction of the drill bit shank up to the receiving point for a centre drill (7, 14) to form a spherical cavity (12, 17).
  20. Drill bit, in particular for percussion drilling of preferably rock, concrete or the like, consisting of a pot-like drill body or bit part provided with a coaxial insertion shank, the outer cylindrical wall part of the pot-like drill bit being provided with an external conveying spiral for conveying drilling dust, characterised in that the external conveying spiral of the drill bit has a drilling dust discharge groove (109) which has its smallest gradient in the region of the end-face end (114), the gradient of the discharge groove (109) increasing toward the shank end while widening the groove width and the back web width (r) bit being virtually constant over the substantial height (h2) of the drill.
  21. Drill bit according to claim 20, characterised in that the groove depth (t) is constant or variable in a thin-walled bit part (102) with a wall thickness (s) and the wall thickness has a size s ≈ 3.5 to 5 mm.
  22. Drill bit according to claim 20 or 21, characterised in that the gradient α of the drilling dust groove in the region of the drill head has a size of α1 ≈ 2 to 4° which increases continuously or discontinuously to a size of α4 ≈ 10 to 15° in the trailing region of the conveying spiral.
  23. Drill bit according to any one of claims 20 to 22, characterised in that the groove width (n) of the conveying spiral (109) increases continuously toward the shank-side region of the conveying spiral and in that the back width (r) of the conveying spiral web in the substantial region of the drill bit is constant or virtually constant or increases only slightly.
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