EP1069278B1 - Bohrzahn zur Erdbearbeitung - Google Patents

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EP1069278B1
EP1069278B1 EP00110438A EP00110438A EP1069278B1 EP 1069278 B1 EP1069278 B1 EP 1069278B1 EP 00110438 A EP00110438 A EP 00110438A EP 00110438 A EP00110438 A EP 00110438A EP 1069278 B1 EP1069278 B1 EP 1069278B1
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EP
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tooth
drilling
shank
cutting edge
centre line
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EP00110438A
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EP1069278A1 (de
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Werner Harthauser
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Bauer Maschinen GmbH
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • E21B10/627—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable with plural detachable cutting elements
    • E21B10/633—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable with plural detachable cutting elements independently detachable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808—Teeth
    • E02F9/2858—Teeth characterised by shape
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2866—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits for rotating digging elements
    • 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
    • E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits

Definitions

  • the invention relates to a drill bit for earthworking with a tooth part and a shaft for releasably fixing in a holder of a drilling device, wherein a tooth edge of the tooth part lies outside a shaft center line and a tooth cutting plane extends at an angle of attack to the shaft centerline.
  • Drill teeth are used in drilling tools for earth drilling.
  • the drill teeth are arranged, for example, in a drill head side by side so that the straight drill teeth cutting, which lie in one plane, form a radially extending cutting line.
  • the moving on a circular path teeth with a fixed by the orientation of the bracket pressure angle of the cutting teeth are very unevenly loaded on the cutting line especially in changing soil conditions of different strength and hardness, whereby uneven forces and moments are introduced into the tooth
  • the change of drill teeth in changing applications or wear takes place by knocking out the drill tooth from the holder, for which purpose a hole must be provided in the holder in order to reach the back of the shank of the drill tooth.
  • a drill holder with a rear discharge bore is known for example from GB-A-1 204 194 and known from DE-U-296 12 342.
  • DE-U-296 12 342 the tooth holder is used to hold drill teeth with konusartigem tooth part, the punctiform tooth blade is located exactly on a shaft center line of the drill tooth.
  • US-A-5,143,163, US-A-4,917,196 and US-A-4,595,241 show boring teeth each having a tooth portion and a shank for releasably securing in a mounting of a drilling device.
  • the tooth parts of these known drill teeth each have a tooth cutting edge whose tooth cutting plane extends at an angle of attack to the respective shaft centerline. According to US-A-5,143,163, this angle of attack can be very small and in particular go to zero.
  • the drill teeth known from US Pat. Nos. 5,143,163 and 4,917,196 have holding openings in the shank which, according to US Pat. No. 4,917,196, serve for fixing the drill tooth in the drill tooth holder.
  • Another drill tooth with a rear holding opening is known from US-A-4, 083,605.
  • the invention has for its object to provide a drill of the type mentioned, which is particularly easy to detach from its holder.
  • the tooth part has a through hole for pulling out the tooth from the holder.
  • the pressure angle of the drill tooth can be adjusted and adjusted in a targeted manner depending on the respective soil conditions by changing the use of different drill teeth. So can different teeth with z. B. two or three different angles of attack can be used, which are fixed in the brackets of the drilling tool.
  • a drill bit 1 of a rotary drilling tool has a front tooth part 2 and a rear shaft 3 (see FIG. 1), which is cylindrical and is provided for receiving in a bore 4 of a holder 5 (FIG. 2) of the rotary drilling tool.
  • a transition section 6 between the shaft 3 and the substantially wedge-shaped tooth part 2 has a rectangular in cross section to a center line 7 of the shaft 3 rectangular shape.
  • Two opposing shoulders 8, 9 on the support 5 see Figs.
  • the tooth part 2 is attached to the transition section 6 relative to the shaft center line 7 pivoted, so that a tooth cutting plane 11 of the tooth part 2 (see Fig. 1), which forms the plane of symmetry of the tooth part 2 and in which the tooth cutting edge 12 extends to an angle of, for example. 5 ° is pivoted.
  • the point of intersection of the tooth cutting plane 11 with the shaft center line 7 lies approximately at the transition section 6.
  • the tooth cutting edge 12 may lie in a conventional manner on a straight line and be formed of a continuous toothed element or of a plurality of adjacent toothed elements with interruptions.
  • the one or more tooth elements is or are in particular made of hard metal.
  • Fig. 4 an alternative design of the tooth part 2 is shown, in which the tooth cutting edge 12, which is formed of, for example, five identical carbide tooth pins 13, 13 ', 13' ', lies on a curved line in the tooth cutting plane 11, so that the outer tooth pins 13 '' with respect to the inner tooth pins 13, 13 'are reset.
  • Each tooth pin 13, 13 ', 13' ' is inserted and fixed in a recess 14 on the corresponding curved front edge 15 of the tooth part 2.
  • the center lines 16, 16 ', 16' 'of the tooth pins 13, 13', 13 '' thus intersect the center line 17 of the tooth part 2, wherein, depending on the size of the curvature of the tooth cutting edge 12, the intersections within the tooth part 2 or on an extension of Center line 17 are outside of the tooth part 2. If the curvature of the tooth cutting edge 2 is a circular arc, then the center lines 16, 16 ', 16' 'of the tooth pins 13, 13', 13 '' intersect at a point on the center line 17.
  • the two outer tooth pins 13 '' can be arranged and fixed on the tooth part 2 such that their cutting edges project beyond the side edges 18 of the tooth part 2, so that lateral wear of the tooth part 2 is reduced.
  • a transverse bore or passage opening 19 is formed centrally in the tooth part 2.
  • the drill tooth 1 can be pulled from its receiving position in the holder 5, wherein a substantially axial release force is applied.
  • the drill tooth 1 is releasably held in a known manner, for example by means of clamping bush in the holder 5.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bohrzahn zur Erdbearbeitung mit einem Zahnteil und einem Schaft zum lösbaren Festlegen in einer Halterung einer Bohreinrichtung, wobei eine Zahnschneide des Zahnteils außerhalb einer Schaftmittellinie liegt und eine Zahnschneidenebene unter einem Anstellwinkel zu der Schaftmittellinie verläuft.
  • Bohrzähne werden in Bohrwerkzeugen für Erdbohrungen verwendet. Bei Drehbohrwerkzeugen sind die Bohrzähne beispielsweise in einem Bohrkopf derart nebeneinander angeordnet, daß die geraden Bohrzahnschneiden, die in einer Ebene liegen, eine radial verlaufende Schneidenlinie bilden. Die auf einer Kreisbahn bewegten Bohrzähne mit einem durch die Ausrichtung der Halterung fest vorgegebenen Eingriffswinkel an den Bohrzahnschneiden werden an der Schneidenlinie insbesondere bei wechselnder Bodenbeschaffenheit von unterschiedlicher Festigkeit und Härte sehr ungleichmäßig belastet, wodurch ungleichmäßige Kräfte und Momente in den Bohrzahn eingeleitet werden
  • Insbesondere an den seitlichen Kanten der Bohrzähne mit gerader Schneidkante kann ein hoher Verschleiß durch das abfließende Bohrgut auftreten.
  • Das Wechseln von Bohrzähnen bei wechselnden Einsatzgebieten oder bei Verschleiß erfolgt durch Herausschlagen des Bohrzahnes aus der Halterung, wobei dafür eine Bohrung im Halter vorgesehen sein muß, um rückseitig an den Schaft des Bohrzahnes zu gelangen. Ein solcher Bohrzahnhalter mit einer rückwärtigen Ausstoßbohrung ist beispielsweise aus der GB-A-1 204 194 sowie aus der DE-U-296 12 342 bekannt. Der aus der DE-U-296 12 342 bekannte Bohrzahnhalter dient zur Aufnahme von Bohrzähnen mit konusartigem Zahnteil, dessen punktförmige Zahnschneide genau auf einer Schaftmittellinie des Bohrzahns liegt.
  • Die US-A-5,143,163, die US-A-4,917,196 und die US-A-4,595,241 zeigen Bohrzähne mit jeweils einem Zahnteil und einem Schaft zum lösbaren Festlegen in einer Halterung einer Bohreinrichtung. Die Zahnteile dieser bekannten Bohrzähne weisen jeweils eine Zahnschneide auf, deren Zahnschneideebene unter einem Anstellwinkel zu der jeweiligen Schaftmittellinie verläuft. Gemäß der US-A-5,143,163 kann dieser Anstellwinkel sehr klein werden und insbesondere gegen null gehen. Die aus der US-A-5,143,163 und der US-A-4,917,196 bekannten Bohrzähne weisen im Schaft Halteöffnungen auf, die gemäß der US-A-4,917, 196 zum Festlegen des Bohrzahns in der Bohrzahnhalterung dienen. Ein weiterer Bohrzahn mit einer rückwärtigen Halteöffnung ist aus der US-A-4, 083,605 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrzahn der eingangs genannten Art anzugeben, der besonders einfach aus seiner Halterung lösbar ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem genannten Bohrzahn erfindungsgemäß der Zahnteil ein Durchgangsloch zum Herausziehen des Bohrzahns aus der Halterung aufweist.
  • Durch die winkelige Anstellung der Zahnschneidenebene kann der Eingriffswinkel des Bohrzahnes in Abhängigkeit von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit durch wechselnden Einsatz unterschiedlicher Bohrzähne gezielt angepaßt und eingestellt werden. So können unterschiedliche Bohrzähne mit z. B. zwei oder drei verschiedenen Anstellwinkeln eingesetzt werden, die in den Halterungen des Bohrwerkzeuges befestigt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bohrzahnes unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1:
    in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einen Bohrzahn;
    Fig. 2:
    in einer Schnittansicht eine Halterung für den Bohrzahn;
    Fig. 3:
    in einer Draufsicht in Richtung X der Fig. 2 die Halterung für den Bohrzahn;
    Fig. 4:
    in einer Draufsicht den Bohrzahn der Fig. 1; und
    Fig. 5:
    in einer Schnittansicht gemäß Schnittfläche B-B in Fig. 3 die Halterung für den Bohrzahn.
  • Ein Bohrzahn 1 eines Drehbohrwerkzeuges weist einen vorderen Zahnteil 2 und einen hinteren Schaft 3 auf (siehe Fig. 1), der zylinderförmig gebildet ist und zur Aufnahme in eine Bohrung 4 einer Halterung 5 (Fig. 2) des Drehbohrwerkzeugs vorgesehen ist. Ein Übergangsabschnitt 6 zwischen dem Schaft 3 und dem im wesentlichen keilförmigen Zahnteil 2 hat eine im Querschnitt zu einer Mittellinie 7 des Schaftes 3 längliche rechteckige Form. Zwei sich gegenüberliegende Schultern 8, 9 an der Halterung 5 (siehe Fig. 2, 3 und 5) mit parallelen, sich gegenüberliegenden Innenflächen 8' und 9' bilden eine Positioniereinrichtung 10, die die Aufnahme des rechteckigen Übergangsabschnittes 6 in zwei Positionen gestattet, die um 180° um die Schaftmittellinie 7, die gleichzeitig die Mittellinie der Bohrung 4 ist, verschwenkt sind und bei denen die beiden gegenüberliegenden, längeren Seitenflächen 6' des Übergangsabschnittes 6 den Innenflächen 8' und 9' zugeordnet sind.
  • Der Zahnteil 2 ist am Übergangsabschnitt 6 gegenüber der Schaftmittellinie 7 verschwenkt angesetzt, so daß eine Zahnschneidenebene 11 des Zahnteils 2 (siehe Fig. 1), die die Symmetrieebene des Zahnteils 2 bildet und in der die Zahnschneide 12 verläuft, um einen Anstellwinkel von beispielsweise 5° verschwenkt ist. Der Schnittpunkt der Zahnschneidenebene 11 mit der Schaftmittellinie 7 liegt in etwa am Übergangsabschnitt 6.
  • Durch die beiden um 180° zueinander versetzten Einbaustellungen des Bohrzahnes 1 in der Halterung 4 können zwei unterschiedliche Eingriffswinkel des Zahnteils 2 und der Zahnschneidenebene 11 am Drehbohrwerkzeug gegenüber einem zu bearbeitenden Boden eingestellt werden.
  • Die Zahnschneide 12 kann in üblicher Weise auf einer geraden Linie liegen und aus einem durchgehenden Zahnelement oder aus mehreren benachbarten Zahnelementen mit Unterbrechungen gebildet sein. Das oder die Zahnelemente ist bzw. sind insbesondere aus Hartmetall gebildet.
  • In Fig. 4 ist eine alternative Gestaltung des Zahnteils 2 dargestellt, bei dem die Zahnschneide 12, die von beispielsweise fünf gleichartigen Hartmetall-Zahnstiften 13, 13', 13'' gebildet ist, auf einer gekrümmten Linie in der Zahnschneidenebene 11 liegt, so daß die äußeren Zahnstifte 13'' gegenüber den inneren Zahnstiften 13, 13' zurückgesetzt sind. Jeder Zahnstift 13, 13', 13'' ist in einer Vertiefung 14 an der entsprechend gekrümmten Vorderkante 15 des Zahnteils 2 eingesetzt und festgelegt. Die Mittellinien 16, 16', 16'' der Zahnstifte 13, 13', 13'' schneiden demnach die Mittellinie 17 des Zahnteils 2, wobei in Abhängigkeit der Größe der Krümmung der Zahnschneide 12 die Schnittpunkte innerhalb des Zahnteils 2 oder auf einer Verlängerung der Mittellinie 17 außerhalb des Zahnteils 2 liegen. Ist die Krümmung der Zahnschneide 2 ein Kreisbogen, so schneiden sich die Mittellinien 16, 16', 16'' der Zahnstifte 13, 13', 13'' in einem Punkt auf der Mittellinie 17.
  • Die beiden äußeren Zahnstifte 13'' können am Zahnteil 2 derart angeordnet und befestigt sein, daß ihre Schneiden über die Seitenränder 18 des Zahnteils 2 hinausstehen, so daß eine seitliche Abnutzung des Zahnteils 2 verringert ist.
  • Eine Querbohrung oder Durchgangsöffnung 19 ist zentral im Zahnteil 2 ausgebildet. Mit Hilfe eines beispielsweise stiftförmigen Werkzeugs, das in die Durchgangsöffnung 19 eingesetzt werden kann, kann der Bohrzahn 1 aus seiner Aufnahmeposition in der Halterung 5 gezogen werden, wobei eine weitgehend axiale Lösekraft aufgebracht wird. Eine in der Halterung 5 am Ende der Bohrung 4 vorgesehene Öffnung 20, die ansonsten zum Ausschlagen eines eingesetzten Bohrzahnes verwendet werden kann, ist bei diesem Bohrzahn 1 daher zum Entnehmen des Bohrzahns 1 nicht erforderlich.
  • Der Bohrzahn 1 ist auf bekannte Weise zum Beispiel mittels Spannbuchse in der Halterung 5 lösbar gehalten.

Claims (11)

  1. Bohrzahn zur Erdbearbeitung
    mit einem Zahnteil (2) und einem Schaft (3) zum lösbaren Festlegen in einer Halterung (5) einer Bohreinrichtung, wobei eine Zahnschneide (12) des Zahnteils (2) außerhalb einer Schaftmittellinie (7) liegt und eine Zahnschneidenebene (11) unter einem Anstellwinkel (α) zu der Schaftmittellinie (7) verläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zahnteil (2) ein Durchgangsloch (19) zum Herausziehen des Bohrzahns aus der Halterung (5) aufweiset.
  2. Bohrzahn nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Halterung (5) eine Positioniereinrichtung (10) zum ausgerichteten Aufnehmen des Bohrzahns (1) in zwei definierten, unterschiedlichen Arbeitsstellungen aufweist, die um 180° um die Schaftmittellinie (7) versetzt sind.
  3. Bohrzahn nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zahnschneidenebene (11) die Schaftmittellinie (7) in etwa än einem Übergangsabschnitt (6) des Zahnteils (2) zum Schaft (3) schneidet.
  4. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Anstellwinkel (α) in einem Bereich von etwa 2-15° gebildet ist.
  5. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zahnschneide (12) aus mehreren benachbarten Zahnstiften (13, 13', 13'') gebildet ist, die am Vorderende des Zahnteils (2) angebracht sind.
  6. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zahnschneide (12) eine gekrümmte Vorderkante in der Zahnschneidenebene (11) aufweist.
  7. Bohrzahn nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mittellinien (16, 16', 16'') der einzelnen Zahnstifte (13, 13', 13'') die Mittellinie (17) des Zahnteils (2) schneiden.
  8. Bohrzahn nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Mittellinien (16, 16', 16'') der einzelnen Zahnstifte (13, 13', 13'') in einem Punkt der Mittellinie (17) des Zahnteils (2) schneiden.
  9. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schneiden der beiden äußeren Zahnstifte (13'') über die sich gegenüberliegenden Seiten (18) des Zahnteils (2) hinausgehen.
  10. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zahnteil (2) im wesentlichen keilförmig ist.
  11. Bohrzahn nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schaft (3) des Zahnteils (2) zylindrisch oder konisch ist.
EP00110438A 1999-07-12 2000-05-16 Bohrzahn zur Erdbearbeitung Expired - Lifetime EP1069278B1 (de)

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DE19932440A DE19932440C2 (de) 1999-07-12 1999-07-12 Bohrzahn zur Erdbearbeitung
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EP1069278A1 EP1069278A1 (de) 2001-01-17
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DE50009078D1 (de) 2005-02-03
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