EP0862678B1 - Bohrkrone - Google Patents

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EP0862678B1
EP0862678B1 EP96939744A EP96939744A EP0862678B1 EP 0862678 B1 EP0862678 B1 EP 0862678B1 EP 96939744 A EP96939744 A EP 96939744A EP 96939744 A EP96939744 A EP 96939744A EP 0862678 B1 EP0862678 B1 EP 0862678B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill bit
face
cutting edge
cutting edges
cutting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96939744A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0862678A1 (de
Inventor
Josef Mocivnik
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.)
Alwag Tunnelausbau GmbH
Original Assignee
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH filed Critical Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
Priority to SI9630164T priority Critical patent/SI0862678T1/xx
Publication of EP0862678A1 publication Critical patent/EP0862678A1/de
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Publication of EP0862678B1 publication Critical patent/EP0862678B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • E21B10/36—Percussion drill bits

Definitions

  • the present invention relates to a drill bit, in particular percussion or rotary percussion bit, the drill head cut on its face to loosen and / or shred of the material to be mined, at least one Cutting edge curved to a radial direction of the face the drill head runs and at least one more straight running edge on the side of the convex curvature of the curved cutting edge is arranged.
  • Drill bits especially for impact or rotary impact drilling, are known in different embodiments become. So are DE-A 28 41 679, DE-A 29 52 295, the DE-A 30 25 890, DE-A 38 20 695 or US-A 3 062 306
  • To remove rock core bits for rotary impact drilling whereby at the end face of the drill head a plurality of radial Cutting edges arranged in the direction of the end face are, which are sometimes only part of the radial Extend the face.
  • rotary impact drilling is usually after an impact stress the core bit this core bit by a certain angle displaced and in turn struck with a striking tool, with the alternating displacement in the direction of rotation and systematically strike on the drill bit the rotary movement swept the material and is broken out.
  • the in the known embodiments are essentially trapezoidal or triangular and thus cause a beating Stress formation of grooves or grooves by penetrating the cutting edges into the material to be mined, being arranged in the radial direction Cutting the material due to the impact is divided into sectors when the cutting edges penetrate. For the case that in between the impact stresses Rotational movement of the mutual angular distance too large is selected, only the grooves are cut in the material incorporated and it remains between the individual grooves relatively large, sector-shaped, raised material cross sections, which didn't break out easily can be.
  • DE-C 918 741 is a rock drill with single or multiple cutting edges, at least an arcuate cutting edge is provided to prevent wear and tear to even the cutting across their entire extent. It is also proposed in the concave area of the arcuate cutting edge, if necessary, an additional straight Provide cutting edge to avoid the emergence of the Avoid cutting painted areas. According to this However, prior art must avoid excessive Wear on the edges of the drill bit additional armoring be provided, such excessive wear in particular by the arcuate design of the Cutting resulting, uneven weight distribution and Imbalance of the entire drill bit and the resulting ones Problems in achieving a straight borehole become.
  • a drill bit, especially a percussion or rotary impact bit, GB-A 189 021 is of the type mentioned at the beginning can be seen, with a straight edge on the end face in a radial direction through the center of the drill cone runs and at an end portion of the straight edge a curved edge with the side running normally joins their convex curvature. Even with this well-known Training can be due to uneven weight distribution result in an imbalance.
  • the present invention now aims to provide a drill bit of the type mentioned to further develop that by a correspondingly modified positioning of the Cut into the face of the drill bit of the drill bit a faster breakdown favoring the cutting edges can be realized.
  • the aim is to that even when choosing a relatively large angular distance between individual impact loads on a rotary impact drill the entire area to be mined is substantially uniform is swept by the cutting edges and the between individual penetration points of the cutting edges remaining material cross sections safe when painting over with a subsequent one Cutting edge can be removed or broken out.
  • the drill bit according to the invention in essentially characterized in that the curved Cut from the center of the drill bit or through the The center of the drill bit runs.
  • each of two neighboring Cutting enclosed areas on the face of the Drill bits are essentially the same size, which also means the stop pattern even with larger angular distances between can improve the striking stresses and thus can achieve an overall increase in propulsive power.
  • the curvature of the at least one is curved to the radial direction the cutting edge running on the end face can, as indicated above, as an arcuate curvature or generally as be a conic section line, this being a relative enables easy manufacture of the cutting edge.
  • Hiebei can the curvature according to the conditions of use Limits are selected, with very flat curves, i.e. large radii of curvature, which result in cutting edges, which ones only slightly from cutting edges aligned in a straight line deviate, are possible. Of course you can too Cutting edges are used, the curvature of which is at least one Has inflection point.
  • the number of arranged on the drill head Cutting also largely depends on the intended use, i.e.
  • the size of the drill head from. While with relatively small diameters of the drill head with relatively little cutting, i.e. for example two to four Cutting, at least one of which is curved to a radial Direction of the end face of the drill head and a further on the side of the convex curvature, the The number of cutting edges can be found with larger diameter drill heads, for example up to 80 or 100 cm in diameter, a multiple the number of cutting edges indicated above, for example up to to be 40 or 50 cutting edges.
  • the invention is Drill bit developed in such a way that the straight line running cutting edge an angle with a radial Direction of the face.
  • the straight line running cutting edge an angle with a radial Direction of the face.
  • the invention provided that the rectilinear cutting edge as a cutting edge extending in the radial direction is formed, which from the center of the drill bit to the edge the end face of the drill bit runs.
  • the scope also lies in the areas preferably made in such a way that it is on the outer edge of the drill bit lying end of the one enclosing an angle with the radial direction Cutting edge and / or the curved cutting edge a radial of the end face an angle between 10 and 40 °, especially 15 to 30 °.
  • the training is further preferred taken so that the cutting in cross section essentially are triangular and with at their tips for example, cutting edges formed by hard material inserts are provided.
  • the training is preferably made so that the drill head on its outer circumference next to the cutting edges and / or has flattened peripheral areas, which may be in Provide additional cutting edges for the direction of rotation of the drill bit are. Furthermore, such additional in the direction of Drill bits arranged cutting edges also ensure that a corresponding uniform outer contour of the can be produced borehole.
  • a rinsing or cooling liquid in the area of the end face of the drill bit and / or for easy removal, especially rinsing, of mined material is according to another form of training preferably provided that the drill bit with at least one Channel for introducing a rinsing or cooling liquid and / or is designed to discharge the mined material.
  • the drill bit is preferably provided for the channel to be in a plurality of outlet openings, which at the End face of the drill head distributed symmetrically between the Cutting edges.
  • pin or spherical hard material inserts on the end face the drill bit are set to, especially in the larger material cross-sections on the outer circumference to remove as completely as possible. This allows also the weight distribution of the drill bit to achieve a rectilinear bore even.
  • Fig. 1, 1 generally denotes a drill bit whose end face 2 of the drill head has a plurality of cutting edges 3 and 4 is arranged, as can be seen from the top view of FIG. 2 can be seen in more detail.
  • a cutting edge 3 runs in a straight line and in the radial direction the end face 2 of the drill head while the other cutting edge 4 curved in a circular arc relative to the radial direction runs.
  • Both of the cutting edges 3 and 4 shown Embodiment start from the center 5 of the drill bit 1, wherein furthermore both cutting edges 3 and 4 up to the outer peripheral edge extend the end face 2 of the drill head.
  • the most The outer circumferential ends of the cutting edge 4 close here an acute angle with a radial, which is schematic is denoted by a.
  • the stop pattern shown in Fig. 3 realize, with strong lines one of the Positions of the cutting edges 3 and 4 are indicated and with accordingly weaker lines each the achievable impact lines or incision lines of the cutting edges 3 and 4 after one Twist are indicated. It follows immediately that characterized in that the cutting edges 3 and 4 differ in radial Are arranged running in the direction on the end face 2, wherein one of the cutting edges 4 is curved and the straight edge 3 on the side of the convex curvature of the arcuate cutting edge 4 is arranged to achieve a stop pattern leaves, in which essentially diamond-shaped material cross-sections remain between the individual lines.
  • the angle between adjacent impact loads like this be chosen that one of the cutting edges 3 and 4 at the next turn essentially in the middle of the remaining Material cross-sections strikes and thus a safe breakout guaranteed of the material over the entire surface can be. It is immediately apparent that the proposed Arrangement of the cutting edges in particular prevented is that when the cutting edges 3 and 4 these into existing recesses or notches from previous impact loads occur or slip can, but that a safe removal of between previous Penetration points of the remaining material can be made.
  • the weight distribution can also through, for example, symmetrically arranged channels 7 and through appropriate training of the flattened areas 8 as well as any additional hard material inserts required 10 are favored.
  • For a uniform and favorable field pattern is also provided that between two adjacent cutting edges or sections of Cut 3, 4 enclosed surface areas of the end face 2 of the drill head 1 are substantially the same size to the Favor mining performance further.
  • FIG. 4 and 5 are further modified schematic views Embodiments of the arrangement of cutting on each shown an end face 2 of a drill head. So the embodiment shown in Fig. 4 has a curved Cut 11 in the form of a parabola, again a straight line on the side of the convex curvature Cutting edge 12 is provided.
  • a curved Cut 11 in the form of a parabola
  • a straight line on the side of the convex curvature Cutting edge 12 is provided.
  • both the curvature behavior of the arcuate cutting edge 11 as well the relative positioning of the cutting edges 11 and 12 to each other between adjacent cutting edges or sections of cutting edges 11 and 12 again essentially the same Surface areas are provided on the end face 2 and it takes place again centering the focus in the area of Center point or longitudinal axis 5 of the drill bit 1.
  • an arcuate cutting edge 13 of a section of a Ellipse defines, in addition, two form an angle with each other including straight-line cutting edges 14 on the side of the convex curvature of the arcuate cutting edge 13 is arranged, again in turn as uniformly as possible Distribution of the areas between adjacent cutting edges or cutting sections 13 and 14 as well as possible full centering of the center of gravity is ensured.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohrkrone, deren Bohrkopf an seiner Stirnfläche Schneiden zum Lösen und/oder Zerkleinern des abzubauenden Materials aufweist, wobei wenigstens eine Schneide gekrümmt zu einer radialen Richtung der Stirnfläche des Bohrkopfes verläuft und wenigstens eine weitere geradlinig verlaufende Schneide an der Seite der konvexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide angeordnet ist.
Bohrkronen, insbesondere für ein Schlag- oder Drehschlagbohren, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt geworden. So sind der DE-A 28 41 679, der DE-A 29 52 295, der DE-A 30 25 890, der DE-A 38 20 695 oder der US-A 3 062 306 Gesteinsbohrkronen zum Drehschlagbohren zu entnehmen, wobei an der Stirnfläche des Bohrkopfes eine Mehrzahl von in radialer Richtung der Stirnfläche verlaufende Schneiden angeordnet sind, welche sich teilweise nur über einen Teil der radialen Erstreckung der Stirnfläche erstrecken. Beim Drehschlagbohren wird üblicherweise jeweils nach einer schlagenden Beanspruchung der Bohrkrone diese Bohrkrone um einen gewissen Winkel versetzt und wiederum mittels eines Schlagwerkzeuges beaufschlagt, wobei durch das abwechselnde Versetzen in Drehrichtung und Schlagen systematisch auf der von der Bohrkrone bei der Drehbewegung überstrichenen Fläche das Material zerkleinert und ausgebrochen wird. Die bei den bekannten Ausführungsformen verwendeten Schneiden sind im wesentlichen trapezförmig oder dreieckförmig und bewirken somit bei einer schlagenden Beanspruchung eine Ausbildung von Rillen oder Nuten durch das Eindringen der Schneiden in das abzubauende Material, wobei bei Anordnung von in radialer Richtung verlaufenden Schneiden durch die schlagende Beanspruchung das Material sektorartig beim Eindringen der Schneiden unterteilt wird. Für den Fall, daß bei der zwischen den Schlagbeanspruchungen vorgenommenen Drehbewegung der gegenseitige Winkelabstand zu groß gewählt wird, werden durch die Schneiden lediglich Rillen in das Material eingearbeitet und es verbleiben zwischen den einzelnen Rillen relativ große, sektorförmige, erhabene Materialquerschnitte, welche nicht ohne weiteres herausgebrochen werden können. Für einen ordnungsgemäßen Abbau muß somit dafür Sorge getragen werden, daß der zwischen den Schlagbeanspruchungen gewählte Drehwinkel ausreichend klein bemessen wird, um durch ein neuerliches Versetzung und Eindringen der Schneiden das Ausbringen der sektorförmigen, rippenartigen Erhebungen des Materials möglichst vollständig bewirken zu können. Darüberhinaus ist unmittelbar einsichtig, daß dieser Winkelabstand wesentlich von dem Abstand am Außenumfang der Bohrkrone bei radialer Anordnung der Schneiden bestimmt wird, während in Richtung zum Zentrum gleichzeitig ein unnötig dichtes Setzen der Schneiden vorgenommen wird. Weiters ist insbesondere bei hartem Gestein zu befürchten, daß für den Fall, daß die sektorförmigen Erhebungen zwischen den Eindringstellen der Schneiden beim Versetzen nicht ohne weiteres durch das Eindringen der Schneiden weggebrochen werden können, bei Vollendung einer gesamten Umdrehung der Bohrkrone bzw. bei entsprechend geringerem Winkelabstand, falls die Schneiden symmetrisch angeordnet sind, die Schneiden in bereits bestehende Kerben oder Nuten eintreten bzw. abrutschen und der zwischen einzelnen, in radialer Richtung verlaufenden Nuten bestehende Materialquerschnitt nicht abgebaut werden kann.
Ähnliche Ausbildungen einer Bohrkrone bzw. eines Bohrmeißels sind darüberhinaus auch der EP-A-0 017 518 zu entnehmen, wo speziell ausgebildete und in entsprechenden Ausnehmungen eines Bohrkopfes teilweise lösbar angeordnete Schneiden ebenfalls im wesentlichen in radialer Richtung verlaufen, wodurch sich wiederum die obengenannten Probleme ergeben.
Weiters ist beispielsweise der DE-C 918 741 ein Gesteinsbohrer mit Einfach- oder Mehrschneiden zu entnehmen, wobei wenigstens eine bogenförmige Schneide vorgesehen ist, um die Abnutzung der Schneiden über deren gesamten Erstreckung zu vergleichmäßigen. Weiters wird vorgeschlagen, im konkaven Bereich der bogenförmigen Schneide gegebenenfalls eine zusätzliche gerade Schneide vorzusehen, um die Entstehung von nicht durch die Schneiden überstrichene Flächen zu vermeiden. Gemäß diesem Stand der Technik müssen jedoch zur Vermeidung von übermäßigen Abnutzungen an den Kanten der Bohrkrone zusätzliche Aufpanzerungen vorgesehen sein, wobei derartige übermäßige Abnutzungen insbesondere durch die durch die bogenförmige Ausbildung der Schneiden resultierende, ungleichmäßige Gewichtsverteilung und Unwucht der gesamten Bohrkrone sowie die daraus resultierenden Probleme bei der Erzielung eines geraden Bohrloches hervorgerufen werden.
Eine Bohrkrone, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohrkrone, der eingangs genannten Art ist beispielsweise der GB-A 189 021 zu entnehmen, wobei eine geradlinige Schneide an der Stirnfläche in radialer Richtung durch das Zentrum der Bohrkonre verläuft und an einem Endbereich der geradlinien Schneide normal hiezu verlaufend eine gekrünmte Schneide mit der Seite ihrer konvexen Krümmung anschließt. Auch bei dieser bekannten Ausbildung kann aufgrund der ungleichen Gewichtsverteilung eine Unwucht resultieren.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, eine Bohrkrone der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich durch eine entsprechend abgeänderte Positionierung der Schneiden an der Stirnfläche des Bohrkopfes der Bohrkrone ein einen rascheren Abbau begünstigendes Anschlagbild der Schneiden verwirklichen läßt. Insbesondere wird hiebei darauf abgezielt, daß auch bei Wahl eines relativ großen Winkelabstandes zwischen einzelnen Schlagbeanspruchungen bei einem Drehschlagbohrer die gesamte abzubauende Fläche im wesentlichen gleichmäßig von den Schneiden überstrichen wird und die zwischen einzelnen Eindringstellen der Schneiden verbleibenden Materialquerschnitte sicher beim Überstreichen mit einer nachfolgenden Schneide abgebaut bzw. ausgebrochen werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Bohrkrone im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Schneide vom Zentrum der Bohrkrone ausgeht bzw. durch das Zentrum der Bohrkrone verläuft. Durch eine derartige erfindungsgemäße Ausbildung wird sichergestellt, daß auch die am äußeren Umfang der Bohrkrone zwischen einzelnen Anschlaglinien verbleibenden Materialquerschnitte gering sind und somit ein vollständiger Ausbruch des Materials sichergestellt werden kann, wodurch insbesondere im mittleren Bereich und gleichzeitig in den am äußeren Umfang liegenden Randbereichen eine sichere und vollständige Bearbeitung des Materialquerschnittes ermöglicht wird. Da neben einer gekrummten Schneide erfindungsgemäß an deren konvex gekrümmter Seite eine weitere geradlinig verlaufende Schneide angeordnet ist, wird sichergestellt, daß im Gegensatz zur Verwendung von lediglich in radialer Richtung angeordneten Schneiden, welche ein Anschlagbild unter Ausbildung von sektorförmigen Erhebungen zwischen den einzelnen Eindringstellen der Schneiden ergeben, ein weniger einheitliches und weniger regelmäßiges Anschlagbild erzeugt werden kann, wobei sich die einzelnen Eindringstellen bzw. Auftrefflinien im Anschlagbild der Schneiden in unterschiedlichsten Winkeln kreuzen. Dadurch ergibt sich bei Überstreichen des abzubauenden Materialquerschnittes durch Verdrehung der Bohrkrone ein Anschlagbild, bei welchem wenigstens teilweise unregelmäßig geformte Erhebungen zwischen einzelnen Anschlaglinien der Schneiden verbleiben, welche aufgrund ihrer unregelmäßigen Form leicht gebrochen werden können. Dadurch, daß die geradlinig verlaufende Schneide an der Seite der konvexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide angeordnet ist, wird darüberhinaus eine über den gesamten Querschnitt der Bohrkrone gleichmäßigere Gewichtsverteilung erzielt, sodaß insgesamt in einfacher Weise eine die Erzielung einer geraden Bohrung beeinträchtigende Unwucht der Bohrkrone und ungleichmäßige Abnutzung vermieden werden kann. In diesem Zusammenhang wird darüberhinaus besonders bevorzugt vorgeschlagen, daß der gemeinsame Schwerpunkt der Schneiden in der Längsachse der Bohrkrone liegt.
Für eine Vergleichmäßigung der Beanspruchung der Bohrkrone und insbesondere deren Stirnfläche sowie den darauf angeordneten Schneiden wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die von jeweils zwei benachbarten Schneiden eingeschlossenen Flächen an der Stirnfläche der Bohrkrone im wesentlichen gleich groß sind, wodurch sich auch das Anschlagbild selbst bei größeren Winkelabständen zwischen den schlagenden Beanspruchungen verbessern läßt und sich somit insgesamt eine Erhöhung der Vortriebsleistung erzielen läßt.
Für eine konstruktiv besonders günstige Herstellung ist weiters vorgesehen, daß die gekrümmte Schneide von einem Kreisbogen, einer Ellipse oder Parabel gebildet ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht.
Die Krümmung der wenigstens einen gekrümmt zur radialen Richtung der Stirnfläche verlaufenden Schneide kann, wie oben angedeutet, als kreisbogenförmige Krümmung oder allgemein als eine Kegelschnittlinie ausgebildet sein, wobei dies eine relativ einfache Herstellung der Schneide ermöglicht. Hiebei kann die Krümmung entsprechend den Einsatzbedingungen in weiten Grenzen gewählt werden, wobei auch sehr flache Krümmngen, d.h. große Krümmungsradien, welche Schneiden ergeben, welche nur geringfügig von in gerader Linie ausgerichteten Schneiden abweichen, möglich sind. Selbstverständlich können auch Schneiden verwendet werden, deren Krümmung wenigstens einen Wendepunkt aufweist. Die Anzahl der am Bohrkopf angeordneten Schneiden hängt ebenfalls wesentlich vom Einsatzzweck, d.h. vom abzubauenden Material, sowie von der Größe des Bohrkopfes ab. Während bei relativ geringen Durchmessern des Bohrkopfes mit relativ wenig Schneiden, d.h. beispielsweise zwei bis vier Schneiden, von welchen wenigstens eine gekrümmt zu einer radialen Richtung der Stirnfläche des Bohrkopfes und eine weitere auf der Seite der konvexen Krümmung verläuft, das Auslangen gefunden werden kann, kann die Anzahl der Schneiden bei Bohrköpfen größeren Durchmessers, welche beispielsweise bis zu 80 oder 100 cm Durchmesser aufweisen, ein Vielfaches der oben angegebenen Anzahl von Schneiden, beispielsweise bis zu 40 oder 50 Schneiden betragen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Bohrkrone derart weitergebildet, daß die geradlinig verlaufende Schneide einen Winkel mit einer radialen Richtung der Stirnfläche einschließt. Durch Vorsehen einer einen Winkel mit einer radialen Richtung einschließenden geraden Schneide wird insbesondere in Kombination mit der gekrümmen bzw. bogenförmigen Schneide in jedem Fall im wesentlichen unabhängig von der Positionierung der geradlinig verlaufenden Schneide das gewünschte, nicht einheitliche Anschlagbild sichergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die geradlinig verlaufende Schneide als eine sich in radialer Richtung erstreckende Schneide ausgebildet ist, welche vom Zentrum der Bohrkrone bis zum Rand der Stirnfläche der Bohrkrone verläuft. Durch Vorsehen einer derartigen sich in radialer Richtung und über einen vollständigen Radius der Stirnfläche erstreckenden Schneide wird sichergestellt, daß gemeinsam mit der wenigstens einen gekrümmt zur radialen Richtung verlaufenden Schneide im wesentlichen rautenförmige Erhebungen zwischen benachbarten Anschlaglinien gebildet werden, wobei bei derartigen rautenförmigen, verbleibenden Materialquerschnitten zwischen den einzelnen Anschlaglinien spätestens bei einer nochmaligen Umdrehung sichergestellt ist, daß eine Schneide im wesentlichen mittig auf einen verbliebenen, rautenförmigen Querschnitt auftrifft und dieser verbliebene Materialquerschnitt daher zuverlässig und vollständig beseitigt wird.
Für ein weiter verbessertes überstreichen der am äußeren Umfang liegenden Bereichen ist darüberhinaus die Ausführung bevorzugt so getroffen, daß das am äußeren Rand der Bohrkrone liegende Ende der mit der radialen Richtung einen Winkel einschließenden Schneide und/oder der gekrümmten Schneide mit einer Radialen der Stirnfläche einen Winkel zwischen 10 und 40°, insbesondere 15 bis 30°, einschließt.
Für ein entsprechend einfaches Eindringen der Schneiden in das Material und um ein Lösen und Ausbrechen des zwischen den durch die Schneiden erzeugten Anschlagrillen verbleibenden Materials zu vereinfachen, ist die Ausbildung weiters bevorzugt so getroffen, daß die Schneiden im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sind und an ihren Spitzen mit beispielsweise von Hartmaterialeinsätzen gebildeten Schneidkanten versehen sind.
Um auch beim Ausbrechen von größeren Materialteilen einen einfachen Abtransport derselben zu ermöglichen, ist darüberhinaus die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß der Bohrkopf an seinem Außenumfang neben den Schneiden abgesetzte und/oder abgeflachte Umfangsbereiche aufweist, welche gegebenenfalls in Drehrichtung der Bohrkrone mit zusätzlichen Schneiden versehen sind. Weiters wird durch derartige zusätzliche in Richtung der Bohrkrone angeordnete Schneiden darüberhinaus dafür Sorge getragen, daß eine entsprechende gleichmäßige Außenkontur des herzustellenden Bohrloches erzielt werden kann.
Für ein einfaches Einbringen einer Spül- oder Kühlflüssigkeit in den Bereich der Stirnfläche der Bohrkrone und/oder auch für einen einfachen Abtransport, insbesondere ein Ausspülen, des abgebauten Materials ist gemäß einer weiteren Ausbildungsform bevorzugt vorgesehen, daß die Bohrkrone mit wenigstens einem Kanal zum Einbringen einer Spül- oder Kühlflüssigkeit und/oder zum Ausbringen des abgebauten Materials ausgebildet ist. Für eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Stirnfläche der Bohrkrone ist hiebei bevorzugt vorgesehen, daß der Kanal in eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen mündet, welche an der Stirnfläche des Bohrkopfes symmetrisch verteilt zwischen den Schneiden münden.
Zur Bearbeitung besonders harter oder widerstandsfähiger Materialien kann darüberhinaus vorgesehen sein, daß zusätzlich stift- oder kugelförmige Hartmaterialeinsätze an der Stirnfläche der Bohrkrone festgelegt sind, um insbesondere in den am Außenumfang liegenden Randbereichen größere Materialquerschnitte möglichst vollständig zu entfernen. Dadurch läßt sich auch die Gewichtsverteilung der Bohrkrone zur Erzielung einer geradlinigen Bohrung vergleichmäßigen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beigeschlossenen Zeichnung näher dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen
  • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Bohrkrone;
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnfläche des Bohrkopfes der Bohrkrone gemäß dem Pfeil II der Fig. 1;
  • Fig. 3 ein Anschlagbild, welches mit der in Fig. 2 dargestellten Schneidenanordnung erhalten wird; und
    • die Fig. 4 und 5 in zu Fig. 2 ähnlichen Ansichten in verkleinertem Maßstab schematische Darstellungen von weiteren abgewandelten Ausführungsformen der Anordnung von Schneiden an einem Bohrkopf einer erfindungsgemäßen Bohrkrone.
    In Fig. 1 ist mit 1 allgemein eine Bohrkrone bezeichnet, an deren Stirnfläche 2 des Bohrkopfes eine Mehrzahl von Schneiden 3 und 4 angeordnet ist, wie dies aus der Draufsicht der Fig. 2 näher ersichtlich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft eine Schneide 3 geradlinig und in radialer Richtung der Stirnfläche 2 des Bohrkopfes, während die andere Schneide 4 kreisbogenförmig gekrümmt relativ zur radialen Richtung verläuft. Beide der dargestellten Schneiden 3 und 4 dieser Ausführungsform gehen vom Zentrum 5 der Bohrkrone 1 aus, wobei sich weiters beide Schneiden 3 und 4 bis an den äußeren Umfangsrand der Stirnfläche 2 des Bohrkopfes erstrecken. Die am Außenumfang liegenden Enden der Schneide 4 schließen hiebei einen spitzen Winkel mit einer Radialen ein, welcher schematisch mit a bezeichnet ist.
    Wie dies insbesondere aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 ersichtlich ist, ist im Inneren der Bohrkrone ein Kanal 6 vorgesehen, welcher in mehrere Austrittsöffnungen 7 an der Stirnfläche 2 mündet, wobei über diese Austrittsöffnungen 7 Spül- oder Kühlflüssigkeit ausgebracht werden kann. Weiters ist zwischen den Schneiden 3 und 4 eine Mehrzahl von gestuften bzw. abgesetzten Bereichen 8 vorgesehen, welche einen leichteren Materialabtransport von gegebenenfalls größeren Materialstücken ermöglichen. Weiters können an diesen abgestuften oder abgesetzten Bereichen 8 in Drehrichtung zusätzlich Schneiden 9 vorgesehen sein, welche auch für eine entsprechend glatte Ausbildung der Außenkonturen des herzustellenden Bohrloches einsetzbar sind. Falls erforderlich, können darüberhinaus an der Stirnfläche 2 der Bohrkrone noch kugel- oder stiftförmige, zusätzliche Abbauwerkzeuge vorgesehen sein, welche schematisch in Fig. 2 mit 10 angedeutet sind.
    Mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung der Schneiden 3 und 4 läßt sich beispielsweise das in Fig. 3 dargestellte Anschlagbild verwirklichen, wobei mit starken Linien eine der Positionen der Schneiden 3 und 4 angedeutet ist und mit entsprechend schwächeren Linien jeweils die erzielbaren Auftrefflinien bzw. Einschnittlinien der Schneiden 3 und 4 nach einer Verdrehung angedeutet sind. Es ergibt sich unmittelbar, daß dadurch, daß die Schneiden 3 und 4 unterschiedlich in radialer Richtung auf der Stirnfläche 2 verlaufend angeordnet sind, wobei eine der Schneiden 4 gekrümmt ausgebildet ist und die geradlinige Schneide 3 an der Seite der konvexen Krümmung der bogenförmigen Schneide 4 angeordnet ist, ein Anschlagbild erzielen läßt, in welchem im wesentlichen rautenförmige Materialquerschnitte zwischen den einzelnen Linien verbleiben. Durch entsprechende Wahl des Winkels in Abhängigkeit von der relativ zueinander erfolgenden Positionierung der Schneiden 3 und 4 und in Abhängigkeit von der Krümmung der Schneide 4 kann der Winkel zwischen benachbarten Schlagbeanspruchungen derart gewählt werden, daß jeweils eine der Schneiden 3 und 4 bei der nächsten Umdrehung im wesentlichen mittig auf verbliebene Materialquerschnitte auftrifft und somit ein sicheres Ausbrechen des Materials über die gesamte Oberfläche gewährleistet werden kann. Es ist unmittelbar einsichtig, daß durch die vorgeschlagene Anordnung der Schneiden insbesondere verhindert wird, daß bei einem neuerlichen Ansetzen der Schneiden 3 und 4 diese in bereits bestehende Vertiefungen oder Einkerbungen von vorangehenden Schlagbeanspruchungen eintreten bzw. abrutschen können, sondern daß ein sicheres Abtragen von zwischen vorangehenden Eindringstellen der Schneiden verbleibendem Material vorgenommen werden kann.
    Aus Fig. 3 ist ebenfalls ersichtlich, daß durch die vorgeschlagene, gegenseitige Anordnung der Schneiden 3 und 4 sowohl im Inneren der abzubauenden Fläche als auch am Außenumfang keine übermäßig großen, abzubauenden Materialquerschnitte zwischen einzelnen Anschlaglinien verbleiben und daß somit auch hartes Gestein ohne weiters sicher abgebaut werden kann, ohne mit übermäßig kleinen Winkelabständen zwischen den einzelnen Schlagbeanspruchungen arbeiten zu müssen.
    Weiters ist für die Vermeidung von ungleichmäßigen Beanspruchungen sowie zur Erzielung eines geraden Bohrloches vorgesehen, daß der Schwerpunkt der Schneiden 3 und 4 im wesentlichen im mit 5 bezeichneten Mittelpunkt bzw. der Längsachse der Bohrkrone 1 liegt. Die Gewichtsverteilung kann weiters durch beispielsweise symmetrisch angeordnete Kanäle 7 sowie durch entsprechende Ausbildungen der abgeflachten Bereiche 8 als auch gegebenenfalls erforderlicher, zusätzlicher Hartmaterialeinsätze 10 begünstigt werden. Für ein einheitliches und günstiges Schlagbild ist darüberhinaus vorgesehen, daß zwischen zwei benachbarten Schneiden bzw. Abschnitten von Schneiden 3, 4 eingeschlossene Flächenbereiche der Stirnfläche 2 des Bohrkopfes 1 im wesentlichen gleich groß sind, um die Abbauleistung weiter zu begünstigen.
    In den Fig. 4 und 5 sind weitere schematische Ansichten abgewandelter Ausführungsformen der Anordnung von Schneiden auf jeweils einer Stirnfläche 2 eines Bohrkopfes dargestellt. So weist die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform eine gekrümmte Schneide 11 in Form einer Parabel auf, wobei wiederum an der Seite der konvexen Krümmung eine geradlinig verlaufende Schneide 12 vorgesehen ist. Durch entsprechende Wahl sowohl des Krümmungsverhaltens der bogenförmigen Schneide 11 als auch der relativen Positionierung der Schneiden 11 und 12 zueinander werden zwischen benachbarten Schneiden bzw. Abschnitten von Schneiden 11 und 12 wiederum im wesentlichen gleiche Flächenbereiche an der Stirnfläche 2 vorgesehen und es erfolgt wiederum eine Zentrierung des Schwerpunktes im Bereich des Mittelpunktes bzw. der Längsachse 5 der Bohrkrone 1.
    Bei der weiteren abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird eine bogenförmige Schneide 13 von einem Abschnitt einer Ellipse definiert, wobei darüberhinaus zwei einen Winkel miteinander einschließende, geradlinig verlaufende Schneiden 14 an der Seite der konvexen Krümmung der bogenförmigen Schneide 13 angeordnet ist, wobei wiederum auf eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Flächen zwischen benachbarten Schneiden bzw. Schneidenabschnitten 13 und 14 als auch eine möglichst vollständige Zentrierung des Schwerpunktes geachtet wird.
    Wesentlich für sämtliche Ausführungsformen ist, daß dadurch, daß die unterschiedlichen Schneiden in radialer Richtung auf der Stirnfläche 2 unterschiedlich verlaufend angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Schneiden 4, 11 bzw. 13 gekrümmt ausgebildet ist, ein Anschlagbild erhalten werden kann, in welchem unterschiedliche Muster bzw. Materialquerschnitte zwichen den einzelnen Anschlaglinien verbleiben. Weiters wird durch entsprechende Wahl des Verdrehungswinkels der Bohrkrone 1 zwischen benachbarten Schlagbeanspruchungen sichergestellt, daß jeweils wenigstens eine der Schneiden bei der nächsten Umdrehung im wesentlichen mittig auf verbliebene Materialquerschnitte auftrifft und somit ein sicheres Ausbrechen des Materials über die gesamte Oberfläche erzielbar ist. Hiebei wird durch Vorsehen von unterschiedlichen Krümmungen bzw. durch Vorsehen von geraden Schneiden, welche einen Winkel mit einer radialen Richtung einschließen, immer sichergestellt, daß bei einem neuerlichen Ansetzen der Schneiden diese nicht in bereits bestehende Vertiefungen oder Einkerbungen verbliebener Materialquerschnitte eintreten bzw. abrutschen können.

    Claims (12)

    1. Bohrkrone, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohrkrone, deren Bohrkopf an seiner Stirnfläche (2) Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) zum Lösen und/oder Zerkleinern des abzubauenden Materials aufweist, wobei wenigstens eine Schneide (4, 11, 13) gekrümmt zu einer radialen Richtung der Stirnfläche (2) des Bohrkopfes verläuft und wenigstens eine weitere geradlinig verlaufende Schneide (3, 12, 14) an der Seite der konvexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide (4, 11, 13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Schneide (4, 11, 13) vom Zentrum (5) der Bohrkrone (1) ausgeht bzw. durch das Zentrum (5) der Bohrkrone (1) verläuft.
    2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Schwerpunkt der Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) in der Längsachse (5) der Bohrkrone (1) liegt.
    3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von jeweils zwei benachbarten Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) eingeschlossenen Flächen an der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) im wesentlichen gleich groß sind.
    4. Bohrkrone nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Schneide (4, 11, 13) von einem Kreisbogen, einer Ellipse oder Parabel gebildet ist.
    5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinig verlaufende Schneide (14) einen Winkel mit einer radialen Richtung der Stirnfläche (2) einschließt.
    6. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinig verlaufende Schneide (3, 12) als eine sich in radialer Richtung erstreckende Schneide (3, 12) ausgebildet ist, welche vom Zentrum (5) der Bohrkrone (1) bis zum Rand der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) verläuft.
    7. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am äußeren Rand der Bohrkrone (1) liegende Ende der geradlinig verlaufenden Schneide und/oder der gekrümmten Schneide (3, 4, 11, 12, 13, 14) mit einer Radialen der Stirnfläche einen Winkel (α) zwischen 10 und 40°, insbesondere 15 bis 30°, einschließt.
    8. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sind und an ihren Spitzen mit beispielsweise von Hartmaterialeinsätzen gebildeten Schneidkanten versehen sind.
    9. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (1) an seinem Außenumfang neben den Schneiden (3, 4) abgesetzte und/oder abgeflachte Umfangsbereiche (8) aufweist, welche gegebenenfalls in Drehrichtung der Bohrkrone (1) mit zusätzlichen Schneiden (9) versehen sind.
    10. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) mit wenigstens einem Kanal (6) zum Einbringen einer Spül- oder Kühlflüssigkeit und/oder zum Ausbringen des abgebauten Materials ausgebildet ist.
    11. Bohrkrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) in eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (7) mündet, welche an der Stirnfläche (2) des Bohrkopfes (1) symmetrisch verteilt zwischen den Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) münden.
    12. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich stift- oder kugelförmige Hartmaterialeinsätze (10) an der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) festgelegt sind.
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