EP2468427A2 - Werkzeug und Verfahren zum Reinigen eines Bohrlochs - Google Patents

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EP2468427A2
EP2468427A2 EP11190089A EP11190089A EP2468427A2 EP 2468427 A2 EP2468427 A2 EP 2468427A2 EP 11190089 A EP11190089 A EP 11190089A EP 11190089 A EP11190089 A EP 11190089A EP 2468427 A2 EP2468427 A2 EP 2468427A2
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EP
European Patent Office
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tool
borehole
conveying element
brush
tool according
Prior art date
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EP11190089A
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EP2468427A3 (de
EP2468427B1 (de
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Herbert Ginter
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/001—Cylindrical or annular brush bodies
    • A46B13/006—Cylindrical or annular brush bodies formed by winding a strip tuft in a helix about the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
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    • A46B9/06—Arrangement of mixed bristles or tufts of bristles, e.g. wire, fibre, rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
    • B08B1/12—Brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D7/00—Accessories specially adapted for use with machines or devices of the preceding groups
    • B28D7/02—Accessories specially adapted for use with machines or devices of the preceding groups for removing or laying dust, e.g. by spraying liquids; for cooling work
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A46B15/00—Other brushes; Brushes with additional arrangements
    • A46B15/0002—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/30—Brushes for cleaning or polishing
    • A46B2200/3013—Brushes for cleaning the inside or the outside of tubes
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    • A46—BRUSHWARE
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    • A46B5/00—Brush bodies; Handles integral with brushware
    • A46B5/02—Brush bodies; Handles integral with brushware specially shaped for holding by the hand

Definitions

  • the invention relates to a tool and a method for cleaning a borehole in preferably conventional construction materials.
  • a bore is often introduced into an existing component and anchored in this hole a fastener.
  • the drilling is usually done by means of a drill.
  • loose material cuttings and drilling dust
  • component materials such as concrete, natural stone or solid brick, the amount of material depending on the borehole size and the drilling angle (eg vertically downwards, horizontally or vertically upwards) and vertically downwards or horizontally about 5-25% of the well volume.
  • the drill cuttings and the drilling dust must be removed prior to the attachment of the fastener in order to establish a secure and permanent connection.
  • the sustainability and durability of the attachment depends largely on the quality of the well treatment.
  • Borehole cleaning is an essential part of the fastener placement process, both in terms of time, tools and equipment needed, and in terms of fixing quality.
  • sucking in addition to a suitable Staubsauer also adapted to the respective borehole diameter and the respective borehole depth suction tubes are required because the drilling dust must be extracted at the bottom of the hole.
  • blowing out the borehole compressed air is required for effective cleaning, especially for larger boreholes.
  • the blown drilling dust leads to considerable dust pollution and thus to health problems for the operator performing.
  • the DE 39 19 095 A1 discloses a drilling tool, in particular a rock drill, which is intended to enable discharge of the drilling dust already during manufacture of the borehole, in that a spiral shaft of the boring tool has brush elements which are arranged in the groove base of a conventional boring tool or themselves form helical conveying spirals.
  • the outside diameter of the spiral shaft of a conventional drilling tool is significantly less than the inside diameter of the resulting bore so that cuttings and drilling dust can trickle radially between the spiral shaft and the borehole wall to the bottom of the borehole.
  • radially projecting brush elements allow a cleaning of the borehole wall of adhering drill dust, but remove the detached and the borehole ground Bohrdaub not completely from the well, since the loose material can fall through the brush towards the bottom of the well, especially if the brush rubs against the borehole wall as the boring tool rotates.
  • the object of the invention is to provide a tool for cleaning a borehole, which frees a pre-fabricated wellbore in a simple and quick cleaning process of cuttings and drilling dust with little equipment and low dust load for the user.
  • a tool for cleaning a borehole with a tool shank, which has an axial actuating end and an opposite axial cleaning end with respect to a shaft axis, and at least one conveying element for removing drilling dust from the borehole, which is attached to the tool shank and is arranged in the axial direction helically around the tool shank, wherein the conveying element is formed as an open towards the operating end groove.
  • a helical groove By means of such a helical groove, cuttings and drilling dust can be removed very simply and efficiently in the manner of a corkscrew (drilling into the borehole) in combination with an Archimedean screw (after screwing in) from the bottom of the borehole.
  • the helical groove can be designed to be both right-handed and left-handed.
  • the conveying element is designed as a conveyor belt with a continuous, in particular dust-impermeable transport surface.
  • This continuous conveyor belt prevents, in contrast to brush elements, a "trickling" of drilling dust in the direction of the bottom of the borehole.
  • a longitudinal edge of the conveyor element adjoins the tool shank and is connected at least in sections to the tool shank.
  • Simple attachment options are, for example, gluing, clamping, welding or the like.
  • the conveying element may have a concave transport surface facing the operating end. Due to the concave design of the particular continuous and dust-impermeable transport surface increases the maximum transport volume of the conveying element. In addition, as the tool is removed from the wellbore, the drill cuttings and drill dust will remain better on the transport surface and will not immediately fall back into the wellbore.
  • the conveying element is preferably formed elastically in the radial direction.
  • the conveyor belt adapts advantageously to the sometimes somewhat rough and irregular surface of the borehole wall.
  • a tool having a delivery element whose outer diameter is slightly larger than the borehole diameter can then be introduced into a borehole having a predetermined borehole diameter.
  • a helical outer edge rests almost continuously on the borehole wall and prevents trickling of drilling dust between the conveying element and the borehole wall.
  • the conveying element may have a vertical projection at its radially outer edge.
  • the approach continues to increase the maximum transport volume of the conveyor element.
  • a hooking of the conveying element in the borehole wall and thus a hooking or setting of the entire tool is prevented when a tool with a conveying element is inserted or executed in a wellbore with a predetermined borehole diameter whose outer diameter is slightly larger than the borehole diameter.
  • the approach is preferably made of the same material as the conveying element and is preferred obtained by bending the radially outer edge of the conveying element, so that the conveying element and the approach are made in one piece.
  • the lug in particular if the material of the lug is other than that of the conveying element, the lug may be designed to be larger as required, ie if the outside diameter of the tool with the conveying element is greater than the borehole diameter or if Borehole wall is very uneven, positively or non-positively connected to the radially outer edge of the conveying element, such as plugged, glued or the like.
  • the approach can be arranged parallel to the guide axis of the tool shaft, wherein preferably the outer, free edge, which corresponds to the radially outer edge of the conveyor element, when the conveyor belt and the neck are integrally formed, be slightly bent towards tool shank, here too to prevent tilting.
  • the conveying element and the approach are integrally formed and have as a unit to the operating end facing, concave transport surface, the radius at the approach side area is significantly smaller than that on the shaft side area.
  • the width of the approach is to be chosen so that the function of the conveying element, namely to take cuttings and Bohrstaub is not affected, the width of the selected hole diameter and the outer diameter of the conveyor element depends.
  • the conveying element and the approach can be made of metal, in particular spring steel, or of plastic, wherein the conveying element and the approach can be made of different materials. These materials are particularly suitable because they are on the one hand flexible and elastic with appropriate selection and on the other hand also have a sufficiently high abrasion resistance. Incidentally, these materials are also available simply and inexpensively.
  • At least one radially outwardly extending brush is mounted on the tool shank for cleaning the borehole wall.
  • the conveying element removes, namely at the borehole bottom befindliches, loose material with little dust and with low equipment cost, but offers room for improvement, which is the detachment of pressed against the borehole wall Drilling dust concerns. For this reason, the conveying element is combined with the brush, which, although having only a moderate transport capacity from the bottom of the well to the surface of the borehole, but the borehole wall excellent freed from drilling dust and adhering debris.
  • the brush In order to ensure a continuous contact of the brush with the borehole wall, the brush preferably extends radially further outward than the conveying element and thus, when rotated about the shaft axis, describes an outer diameter which is greater than the outer diameter of the conveying element.
  • the brush is preferably a strip brush arranged helically around the tool shank and which may be formed by a continuous bristle strip or a plurality of bristle tufts, wherein the bristle tufts are arranged along a helix around the tool shank.
  • This strip-shaped design and helical arrangement of the brush ensures on the one hand for an excellent cleaning performance on the borehole wall and on the other hand supports the conveying element in the conveyance of cuttings and drilling dust from the borehole bottom toward the surface.
  • the coil described by the brush assembly according to the invention may be formed both right-handed and left-handed.
  • the helical brush can in particular have the same pitch as the helical conveying element.
  • an axial distance to the conveying element in the direction of the actuating end is less than in the direction of the cleaning end.
  • the drilling dust released by the brush from the borehole wall can be absorbed particularly well by the section of the conveying element adjoining the cleaning end side.
  • the brush even directly adjoins a cleaning end surface of the conveyor element, whereby the bristles of the brush during the insertion of the tool into the well supported by the conveyor element and thus pressed more strongly to the borehole wall, so that the cleaning performance is increased.
  • the bristle material has a major influence on the cleaning performance and the wear of the brush, wherein the brush preferably has metal, plastic or natural bristles.
  • the conveying element extends axially closer to the cleaning end of the tool shaft than the brush.
  • the conveyor element leaves This will bring it very close to the bottom of the hole and there can remove the hole located at the bottom, loose cuttings much more effective than the brush.
  • a borehole can be cleaned so thoroughly with little equipment expenditure and with low dust load for the user that no drill cuttings or drilling dust or only a negligible amount of them remain in the borehole.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a tool 10 for cleaning a borehole 12 (see. FIG. 2 ), with a tool shank 14, which has an axial actuating end 16 and an opposite axial cleaning end 18 with respect to a shank axis A, and with at least one conveying element 20 for removing drilling dust 22 (and cuttings) from the wellbore 12, wherein the conveying element 20 attached to the tool shank 14, arranged in the axial direction helically around the tool shank 14 and formed as a groove 24 open towards the operating end 16.
  • the conveyor element 20 is a conveyor belt with a continuous, dust-impermeable transport surface 26, wherein a longitudinal edge of the helical conveying element 20 adjacent to the tool shank 14, preferably rests on the tool shank 14 or engages in the tool shank 14. Furthermore, the longitudinal edge of the conveyor element 20 is at least partially connected to the tool shank 14, for example, welded, glued, screwed or received in a helical groove of the tool shank 14 and pressed with the tool shank 14.
  • the channel 24 of the conveyor element 20 is formed by the actuating end 16 facing concave transport surface 26. Due to this concave shaping, the conveying element 20 can receive more cuttings and drilling dust 22 than a flat transport surface 26, which is only inclined to a radial direction of the tool shank 14. Of course, the illustrated, concave conveying element 20 may be inclined to the radial direction. This means that a radially outer end of the conveyor element 20 is closer to the actuating end 16 of the tool shaft 14 than a radially inner, adjacent to the tool shank 14 end of the conveyor element 20th
  • At least one radially outwardly extending brush 28 for cleaning a borehole wall 30 (cf. FIG. 2 ) attached.
  • the brush 28 extends radially outward than the conveying element 20 and thus describes an outer diameter d 28 , which is greater than an outer diameter d 20 of the conveying element 20 during rotation of the tool 10 about the shaft axis A.
  • an axial distance to the conveyor element 20 in the direction of the actuating end 16 is less than in the direction of the cleaning end 18.
  • the brush 28 even adjoins directly to a convex, the cleaning end 18 facing surface 32 of the conveyor element 20.
  • the brush 28 is a strip brush and, like the conveyor element 20, is arranged helically around the tool shaft 14.
  • the brush 28 can thereby form a strip brush from a continuous bristle strip or alternatively from several Borsten tufts may be formed, which are fastened along a helix on the tool shank 14.
  • the brush 28 has metal bristles, plastic bristles or natural bristles.
  • a frictional force of the brush 28 on the borehole wall 30 can also be influenced by a bristle diameter d 28 of the brush 28.
  • FIG. 1 extends the support member 20 axially closer to the cleaning end 18 of the tool shank 14 as the brush 28. This is due to the fact that in the area of a borehole bottom 34, the reception and removal of the accumulated cuttings or Bohrstaubs 22 are in the foreground. Brushing the borehole wall 30 near the bottom of the borehole 34 would make little sense if the borehole 12 is still filled with loose material in this area.
  • FIG. 2 shows the tool 10 according to a second embodiment, wherein the cleaning end 18 of the tool shaft 14 has already been introduced axially into the borehole 12 (arrow 36) and in the snapshot according to FIG. 2 is pulled out of the borehole 12 again in the opposite axial direction (arrow 38).
  • the second embodiment of the tool 10 according to FIG. 2 is identical to the first embodiment of the tool 10 according to FIG. 12 except for an actuator 40 at the actuating end 16 of the tool shank 14 FIG. 1 ,
  • the actuator 40 is according to FIG. 2 formed by a defined form-fitting contour, which for example can be positively inserted into the receptacle of a drill or frictionally engaged in the receptacle of an electrically operated screwdriver to operate the tool 10 by machine.
  • the borehole 12 is produced with a predetermined borehole diameter d 12 , wherein this borehole diameter d 12 is smaller than the outer diameter d 20 of the conveying element 20.
  • the tool 10 is axially inserted into the borehole 12 to clean it, with the impeller 20 elastically deformed so that its outer diameter d 20 is substantially equal to the borehole diameter d 12 .
  • concave design of the conveying element 20 is reinforced by the deformation during insertion into the wellbore 12, essentially only the concavity.
  • the mechanical stress and wear are relatively low, and the conveying element 20 thus achieves a satisfactory life.
  • the elasticity in the radial direction can best be achieved in that the conveying element 20 is made of metal, in particular spring steel, or of plastic. Both materials are available inexpensively, easy to mold and, if suitably selected, also have a high abrasion resistance.
  • the tool 10 is first inserted via the actuator 40 axially in the direction of the arrow 36 in the borehole 12 and then pulled out in the opposite direction again from the borehole 12 (see arrow 38). At least during insertion, but preferably also during withdrawal, the tool 10 is rotated about its shaft axis A (see arrow 42). The axial pressure or train on the tool 10 and the torque for rotation about the shaft axis A are thereby applied either manually or mechanically via the actuator 40.
  • the conveying element 20 digs into the loose material in the manner of a corkscrew in the region of the borehole bottom 34 until the cleaning end 18 of the tool shaft 14 has reached the borehole bottom 34.
  • the cuttings 22 are reliably removed from the borehole 12 because the radially inner edge of the impeller 20 is fixed continuously to the tool shank 14 and the radially outer edge is substantially dust-tight against the borehole wall 30 along slides.
  • the borehole 12 can be reliably and thoroughly cleaned of drill cuttings and drilling dust 22 with little expenditure on equipment and with low dust exposure of the user.
  • the tool application can be done manually or machine assisted.
  • the proposed cleaning method by means of the tool 10 can be used both in dry and in wet ground.
  • the cleaning of the borehole 12 by means of the tool 10 is done thoroughly and quickly, and possibly even slightly different borehole diameter can be cleaned with one and the same tool 10.
  • the differences in diameter can namely be compensated to a certain extent by a lesser or greater deformation of the conveying element 20 and the optional brush 28.
  • FIGS. 3 and 4 show sections of embodiments of the tool according to the invention, in which the conveying element 20 has a lug 44, wherein from the FIG. 3 a vertical approach, ie the approach 44 is aligned parallel to the tool shank 14, and from the FIG. 4 a concave approach, ie the approach itself is also concave, but with a smaller radius compared to the conveyor element 20, it can be seen.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (10) zum Reinigen eines Bohrlochs (12), mit einem Werkzeugschaft (14), der bezogen auf eine Schaftachse (A) ein axiales Betätigungsende (16) und ein entgegengesetztes, axiales Reinigungsende (18) aufweist, sowie wenigstens einem Förderelement (20) zum Entfernen von Bohrstaub (22) aus dem Bohrloch (12), das am Werkzeugschaft (14) befestigt und in axialer Richtung wendelförmig um den Werkzeugschaft (14) angeordnet ist, wobei das Förderelement (20) als eine in Richtung zum Betätigungsende (16) offene Rinne (24) ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Bohrlochs mit einem solchen Werkzeug (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren zum Reinigen eines Bohrlochs in vorzugweise bauüblichen Werkstoffen.
  • Bei der nachträglichen Befestigung eines Anbauteils wird oftmals in ein bestehendes Bauteil eine Bohrung eingebracht und in dieser Bohrung ein Befestigungselement verankert. Das Erstellen der Bohrung erfolgt üblicherweise mittels eines Bohrers. Dabei verbleibt in Bauteilmaterialien wie Beton, Naturstein oder Vollziegel loses Material (Bohrklein und Bohrstaub) im Bohrloch, wobei die Menge des Materials von der Bohrlochgröße sowie dem Bohrwinkel (z.B. vertikal nach unten, horizontal oder vertikal nach oben) abhängt und bei Bohrungen vertikal nach unten oder horizontal etwa 5-25 % des Bohrlochvolumens beträgt.
  • Das Bohrklein und der Bohrstaub sind vor der Einbringung des Befestigungselements zu entfernen, um eine sichere und dauerhafte Verbindung herstellen zu können. Insbesondere bei chemischen Befestigungssystemen, aber auch bei mechanischen Ankern hängt die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Befestigung maßgeblich von der Qualität der Bohrlochreinigung ab.
  • Die heute übliche Bohrlochreinigung besteht in der Regel darin, das Bohrklein und den Bohrstaub vom Bohrloch durch Blas- oder Sauggeräte zu entfernen. Danach wird der beim Einbringen der Bohrung an der Bohrlochwand verpresste Bohrstaub mithilfe von Bürsten mechanisch abgelöst. Dieser abgelöste Bohrstaub ist schließlich wieder durch das Blas- oder Sauggerät aus dem Bohrloch zu entfernen.
  • Die Bohrlochreinigung ist ein wesentlicher Teil des Setzvorgangs von Befestigungselementen, sowohl hinsichtlich des Zeitaufwands, hinsichtlich der notwendigen Werkzeuge und Geräte als auch hinsichtlich der Befestigungsqualität. So werden beim Absaugen neben einem geeigneten Staubsauer auch noch an den jeweiligen Bohrlochdurchmesser und die jeweilige Bohrlochtiefe angepasste Absaugrohre benötigt, da der Bohrstaub am Bohrlochgrund abgesaugt werden muss. Beim Ausblasen des Bohrlochs ist insbesondere bei größeren Bohrlöchern Druckluft für eine wirkungsvolle Reinigung erforderlich. Außerdem führt der ausgeblasene Bohrstaub zu erheblichen Staubbelastungen und damit zu gesundheitlichen Belastungen für den durchführenden Arbeiter.
  • Die DE 39 19 095 A1 offenbart ein Bohrwerkzeug, insbesondere einen Gesteinsbohrer, der bereits beim Herstellen des Bohrlochs einen Austrag des Bohrmehls ermöglichen soll, indem ein Spiralschaft des Bohrwerkzeugs Bürstenelemente aufweist, die im Nutengrund eines herkömmlichen Bohrwerkzeugs angeordnet sind oder selbst spiralförmige Förderwendeln bilden. Der Außendurchmesser des Spiralschafts eines herkömmlichen Bohrwerkzeugs ist jedoch deutlich geringer als der Innendurchmesser des entstehenden Bohrlochs, sodass Bohrklein und Bohrstaub radial zwischen dem Spiralschaft und der Bohrlochwand auf den Bohrlochgrund rieseln kann. Die vorgesehenen, radial überstehenden Bürstenelemente ermöglichen zwar eine Säuberung der Bohrlochwand von anhaftendem Bohrmehl, entfernen jedoch den abgelösten sowie den am Bohrlochgrund befindlichen Bohrstaub nicht komplett aus dem Bohrloch, da das lose Material durch die Bürste in Richtung zum Bohrlochgrund durchfallen kann, insbesondere dann, wenn die Bürste bei einer Drehbewegung des Bohrwerkzeugs an der Bohrlochwand reibt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zum Reinigen eines Bohrlochs zu schaffen, welches bei geringem apparativen Aufwand und geringer Staubbelastung für den Anwender ein bereits vorgefertigtes Bohrloch in einem einfachen und schnellen Reinigungsverfahren von Bohrklein und Bohrstaub befreit.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Werkzeug zum Reinigen eines Bohrlochs, mit einem Werkzeugschaft, der bezogen auf eine Schaftachse ein axiales Betätigungsende und ein entgegengesetztes, axiales Reinigungsende aufweist, sowie wenigstens einem Förderelement zum Entfernen von Bohrstaub aus dem Bohrloch, das am Werkzeugschaft befestigt und in axialer Richtung wendelförmig um den Werkzeugschaft angeordnet ist, wobei das Förderelement als eine in Richtung zum Betätigungsende offene Rinne ausgebildet ist. Mittels einer solchen wendelförmigen Rinne lassen sich Bohrklein und Bohrstaub sehr einfach und effizient nach Art eines Korkenziehers (Eindrehen in das Bohrloch) in Kombination mit einer archimedischen Schraube (nach dem Eindrehen) vom Bohrlochgrund entfernen. Dabei kann erfindungsgemäß die wendelförmige Rinne sowohl rechtsgängig als auch als linksgängig ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform des Werkzeugs ist das Förderelement als Förderband mit einer durchgehenden, insbesondere staubundurchlässigen Transportfläche ausgebildet. Dieses durchgängige Förderband verhindert im Gegensatz zu Bürstenelementen ein "Durchrieseln" von Bohrstaub in Richtung zum Bohrlochgrund.
  • Vorzugsweise grenzt ein Längsrand des Förderelements an den Werkzeugschaft an und ist zumindest abschnittsweise mit dem Werkzeugschaft verbunden. Durch eine möglichst ununterbrochene Befestigung des Längsrands am Werkzeugschaft wird verhindert, dass Bohrstaub zwischen Förderelement und Werkzeugschaft in unerwünschter Weise zum Bohrlochgrund durchrieselt. Einfache Befestigungsmöglichkeiten sind beispielsweise Kleben, Klemmen, Schweißen oder Ähnliches.
  • Insbesondere kann das Förderelement eine dem Betätigungsende zugewandte, konkave Transportfläche aufweisen. Infolge der konkaven Ausbildung der insbesondere durchgehenden und staubundurchlässigen Transportfläche erhöht sich das maximale Transportvolumen des Förderelements. Außerdem bleiben das Bohrklein und der Bohrstaub beim Entfernen des Werkzeugs aus dem Bohrloch besser auf der Transportfläche liegen und fallen nicht sofort wieder zurück ins Bohrloch.
  • Ferner ist das Förderelement in radialer Richtung bevorzugt elastisch ausgebildet. Infolge dieser radial-elastischen Ausführung passt sich das Förderband in vorteilhafter Weise an die zum Teil etwas raue und unregelmäßige Oberfläche der Bohrlochwand an. Außerdem lässt sich dann in ein Bohrloch mit einem vorgegebenen Bohrlochdurchmesser ein Werkzeug mit einem Förderelement einführen, dessen Außendurchmesser etwas größer als der Bohrlochdurchmesser ist. Dadurch liegt ein wendelförmiger Außenrand nahezu durchgängig an der Bohrlochwand an und verhindert ein Durchrieseln von Bohrstaub zwischen dem Förderelement und der Bohrlochwand.
  • In einer Ausführungsform kann das Förderelement an seinem radial außen liegenden Rand einen vertikalen Ansatz aufweisen. Infolge des Ansatzes erhöht sich weiter das maximale Transportvolumen des Förderelements. Außerdem wird ein Verhaken des Förderelements in der Bohrlochwand und somit ein Festhaken oder Festsetzen des gesamten Werkzeugs verhindert, wenn in ein Bohrloch mit einem vorgegebenen Bohrlochdurchmesser ein Werkzeug mit einem Förderelement ein- oder ausgeführt wird, dessen Außendurchmesser etwas größer als der Bohrlochdurchmesser ist. Der Ansatz ist vorzugweise aus demselben Material wie das Förderelement gefertigt und wird bevorzugt durch Umbiegen des radial außen liegenden Randes des Förderelements erhalten, so dass das Förderelement und der Ansatz aus einem Stück gefertigt sind. Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform, insbesondere wenn das Material des Ansatzes ein anderes als das des Förderelements ist, der Ansatz so ausgebildet sein, dass er je nach Bedarf, d.h. wenn der Außendurchmesser der Werkszeugs mit dem Förderelement größer ist als der Bohrlochdurchmesser oder wenn die Bohrlochwand sehr uneben ist, formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem radial außen liegenden Rand des Förderelements verbunden werden kann, etwa aufgesteckt, verklebt oder dergleichen.
  • Der Ansatz kann parallel zu der Führungsachse des Werkzeugschafts angeordnet sein, wobei vorzugsweise der äußere, freie Rand, welcher dem radial außen liegenden Rand des Förderelements entspricht, wenn das Förderband und der Ansatz einstückig ausgebildet sind, etwas in Richtung Werkzeugschaft gebogen sein, um auch hier ein Verkanten zu verhindern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Förderelement und der Ansatz einstückig ausgebildet und weisen als Einheit eine dem Betätigungsende zugewandte, konkave Transportfläche auf, wobei der Radius am ansatzseitigen Bereich deutlich kleiner ist als der am schaftseitigen Bereich.
  • Die Breite des Ansatzes ist dabei so zu wählen, dass die Funktion des Förderelements, nämlich Bohrklein und Bohrstaub aufzunehmen, nicht beeinträchtigt wird, wobei die Breite von dem gewählten Bohrlochdurchmesser und dem Außendurchmesser des Förderelements abhängt.
  • Das Förderelement sowie der Ansatz können aus Metall, insbesondere Federstahl, oder aus Kunststoff hergestellt sein, wobei das Förderelement und der Ansatz aus unterschiedlichen Materialen hergestellt sein können. Diese Materialien sind besonders geeignet, da sie bei entsprechender Auswahl einerseits flexibel und elastisch sind sowie andererseits auch eine ausreichend hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Im Übrigen sind diese Materialien auch einfach und preiswert erhältlich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Werkzeugs ist am Werkzeugschaft wenigstens eine sich radial nach außen erstreckende Bürste zum Reinigen der Bohrlochwand befestigt. Das Förderelement entfernt nämlich am Bohrlochgrund befindliches, loses Material bei geringer Staubbelastung und mit geringem apparativem Aufwand, bietet jedoch Verbesserungspotenzial, was das Ablösen von an der Bohrlochwand verpresstem Bohrstaub betrifft. Aus diesem Grund wird das Förderelement mit der Bürste kombiniert, welche zwar nur eine mäßige Transportleistung vom Bohrlochgrund zur Bohrlochoberfläche aufweist, jedoch die Bohrlochwand hervorragend von Bohrstaub und anhaftendem Bohrmehl befreit. Um einen kontinuierlichen Kontakt der Bürste mit der Bohrlochwandung sicherzustellen, erstreckt sich die Bürste vorzugsweise radial weiter nach außen als das Förderelement und beschreibt somit bei einer Rotation um die Schaftachse einen Außendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Förderelements.
  • Die Bürste ist bevorzugt eine wendelförmig um den Werkzeugschaft angeordnete Streifenbürste, die durch einen durchgehenden Borstenstreifen oder mehrere Borstenbüschel gebildet sein kann, wobei die Borstenbüschel längs einer Wendel um den Werkzeugschaft angeordnet sind. Diese streifenförmige Ausbildung und wendelförmige Anordnung der Bürste sorgt zum einen für eine hervorragende Reinigungsleistung an der Bohrlochwandung und unterstützt zum anderen das Förderelement beim Fördern von Bohrklein und Bohrstaub vom Bohrlochgrund in Richtung zur Oberfläche. Die durch die Bürstenanordnung beschriebene Wendel kann erfindungsgemäß sowohl rechtsgängig als auch linksgängig ausgebildet sein.
  • Die wendelförmige Bürste kann dabei insbesondere dieselbe Steigung aufweisen wie das wendelförmige Förderelement.
  • Besonders bevorzugt ist ausgehend von der Bürste ein axialer Abstand zum Förderelement in Richtung zum Betätigungsende geringer als in Richtung zum Reinigungsende. Dadurch kann der durch die Bürste von der Bohrlochwandung gelöste Bohrstaub besonders gut vom reinigungsendenseitig angrenzenden Abschnitt des Förderelements aufgefangen werden. In einigen Ausführungsvarianten grenzt die Bürste sogar unmittelbar an eine reinigungsendenseitige Fläche des Förderelements an, wodurch die Borsten der Bürste beim Einführen des Werkzeugs in das Bohrloch durch das Förderelement abgestützt und damit stärker an die Bohrlochwandung gedrückt werden, sodass die Reinigungsleistung erhöht ist.
  • Großen Einfluss auf die Reinigungsleistung sowie den Verschleiß der Bürste hat darüber hinaus das Borstenmaterial, wobei die Bürste vorzugsweise Metall-, Kunststoff- oder Naturborsten aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Werkzeugs erstreckt sich das Förderelement axial näher an das Reinigungsende des Werkzeugschafts als die Bürste. Das Förderelement lässt sich dadurch sehr nahe an den Bohrlochgrund heranführen und kann dort das am Bohrlochgrund befindliche, lose Bohrklein deutlich effektiver entfernen als die Bürste.
  • Die gestellte Aufgabe wird im Übrigen auch gelöst durch ein Verfahren zum Reinigen eines Bohrlochs mittels eines oben beschriebenen Werkzeugs, wobei das Förderelement des Werkzeugs einen Außendurchmesser aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    1. a) Herstellen eines Bohrlochs mit einem vorgegebenen Bohrlochdurchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des Förderelements ist;
    2. b) Einführen des Werkzeugs in das Bohrloch, wobei sich das Förderelement elastisch so verformt, dass dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Bohrlochdurchmesser entspricht.
  • Durch dieses Verfahren lässt sich mit geringem apparativem Aufwand und bei geringer Staubbelastung für den Anwender ein Bohrloch so gründlich reinigen, dass kein Bohrklein bzw. Bohrstaub oder lediglich eine vernachlässigbare Menge davon im Bohrloch zurückbleibt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
    • Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • Figur 3 einen schematischen Ausschnitt (Längsschnitt) eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform; und
    • Figur 4 einen schematischen Ausschnitt (Längsschnitt) eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Werkzeugs 10 zum Reinigen eines Bohrlochs 12 (vgl. Figur 2), mit einem Werkzeugschaft 14, der bezogen auf eine Schaftachse A ein axiales Betätigungsende 16 und ein entgegengesetztes axiales Reinigungsende 18 aufweist, sowie mit wenigstens einem Förderelement 20 zum Entfernen von Bohrstaub 22 (und Bohrklein) aus dem Bohrloch 12, wobei das Förderelement 20 am Werkzeugschaft 14 befestigt, in axialer Richtung wendelförmig um den Werkzeugschaft 14 angeordnet sowie als eine in Richtung zum Betätigungsende 16 offene Rinne 24 ausgebildet ist.
  • Konkret ist das Förderelement 20 ein Förderband mit einer durchgehenden, staubundurchlässigen Transportfläche 26, wobei ein Längsrand des wendelförmigen Förderelements 20 an den Werkzeugschaft 14 angrenzt, vorzugsweise am Werkzeugschaft 14 anliegt oder in den Werkzeugschaft 14 eingreift. Ferner ist der Längsrand des Förderelements 20 zumindest abschnittsweise mit dem Werkzeugschaft 14 verbunden, beispielsweise verschweißt, verklebt, verschraubt oder in einer wendelförmigen Nut des Werkzeugschafts 14 aufgenommen und mit dem Werkzeugschaft 14 verpresst.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Rinne 24 des Förderelements 20 durch die dem Betätigungsende 16 zugewandte, konkav ausgebildete Transportfläche 26 gebildet. Aufgrund dieser konkaven Formgebung kann das Förderelement 20 mehr Bohrklein und Bohrstaub 22 aufnehmen als eine ebene Transportfläche 26, die lediglich zu einer Radialrichtung des Werkzeugschafts 14 geneigt ist. Selbstverständlich kann auch das dargestellte, konkave Förderelement 20 zur Radialrichtung geneigt sein. Dies bedeutet, dass sich ein radial äußeres Ende des Förderelements 20 näher am Betätigungsende 16 des Werkzeugschafts 14 befindet als ein radial inneres, an den Werkzeugschaft 14 angrenzendes Ende des Förderelements 20.
  • Außer dem Förderelement 20 ist am Werkzeugschaft 14 zusätzlich wenigstens eine sich radial nach außen erstreckende Bürste 28 zum Reinigen einer Bohrlochwand 30 (vgl. Figur 2) befestigt. Die Bürste 28 erstreckt sich dabei radial weiter nach außen als das Förderelement 20 und beschreibt somit bei einer Rotation des Werkzeugs 10 um die Schaftachse A einen Außendurchmesser d28, der größer ist als ein Außendurchmesser d20 des Förderelements 20.
  • Ausgehend von der Bürste 28 ist ein axialer Abstand zum Förderelement 20 in Richtung zum Betätigungsende 16 geringer als in Richtung zum Reinigungsende 18. Im vorliegenden Fall grenzt die Bürste 28 sogar unmittelbar an eine konvexe, dem Reinigungsende 18 zugewandte Fläche 32 des Förderelements 20 an.
  • Gemäß Figur 1 ist die Bürste 28 eine Streifenbürste und genau wie das Förderelement 20 wendelförmig um den Werkzeugschaft 14 angeordnet. Die Bürste 28 kann dabei zur Bildung einer Streifenbürste aus einem durchgehenden Borstenstreifen oder alternativ aus mehreren Borstenbüscheln gebildet sein, welche längs einer Wendel am Werkzeugschaft 14 befestigt sind.
  • Je nach Material der Bohrlochwand 30 sowie gewünschter Reinigungskraft weist die Bürste 28 Metallborsten, Kunststoffborsten oder Naturborsten auf. Darüber hinaus lässt sich eine Reibkraft der Bürste 28 auf die Bohrlochwand 30 auch über einen Borstendurchmessers d28 der Bürste 28 beeinflussen.
  • Gemäß Figur 1 erstreckt sich das Förderelement 20 axial näher an das Reinigungsende 18 des Werkzeugschafts 14 als die Bürste 28. Dies liegt darin begründet, dass im Bereich eines Bohrlochgrunds 34 die Aufnahme und der Abtransport des angesammelten Bohrkleins bzw. Bohrstaubs 22 im Vordergrund stehen. Ein Abbürsten der Bohrlochwand 30 nahe dem Bohrlochgrund 34 wäre wenig sinnvoll, wenn das Bohrloch 12 in diesem Bereich noch mit losem Material gefüllt ist.
  • Die Figur 2 zeigt das Werkzeug 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei das Reinigungsende 18 des Werkzeugschafts 14 bereits axial in das Bohrloch 12 eingeführt wurde (Pfeil 36) und in der Momentaufnahme gemäß Figur 2 gerade wieder in entgegengesetzter axialer Richtung (Pfeil 38) aus dem Bohrloch 12 herausgezogen wird.
  • Die zweite Ausführungsform des Werkzeugs 10 gemäß Figur 2 ist mit Ausnahme einer Betätigungseinrichtung 40 am Betätigungsende 16 des Werkzeugschafts 14 identisch mit der ersten Ausführungsform des Werkzeugs 10 gemäß Figur 1.
  • Während nämlich in Figur 1 ein Handgriff zur manuellen Betätigung des Werkzeugs 10 vorgesehen ist, wird die Betätigungseinrichtung 40 gemäß Figur 2 durch eine definierte Formschlusskontur gebildet, welche beispielsweise formschlüssig in die Aufnahme einer Bohrmaschine oder reibschlüssig in die Aufnahme eines elektrisch betriebenen Schraubers eingesteckt werden kann, um das Werkzeug 10 maschinell zu betätigen.
  • Zunächst wird das Bohrloch 12 mit einem vorgegebenen Bohrlochdurchmesser d12 hergestellt wobei dieser Bohrlochdurchmesser d12 kleiner ist als der Außendurchmesser d20 des Förderelements 20.
  • Danach wird das Werkzeug 10 in das Bohrloch 12 axial eingeführt, um es zu reinigen, wobei sich das Förderelement 20 elastisch so verformt, dass sein Außendurchmesser d20 im Wesentlichen dem Bohrlochdurchmesser d12 entspricht.
  • Bei der dargestellten, konkaven Ausbildung des Förderelements 20 verstärkt sich durch die Verformung beim Einführen in das Bohrloch 12 im Wesentlichen nur dessen Konkavität. Die mechanische Beanspruchung und der Verschleiß sind dabei verhältnismäßig gering, und das Förderelement 20 erreicht damit eine zufriedenstellende Lebensdauer.
  • Die Elastizität in radialer Richtung lässt sich am besten dadurch erreichen, dass das Förderelement 20 aus Metall, insbesondere Federstahl, oder aus Kunststoff hergestellt wird. Beide Materialien sind preiswert erhältlich, einfach formbar und weisen bei geeigneter Auswahl auch eine hohe Abriebfestigkeit auf.
  • Das Werkzeug 10 wird über die Betätigungseinrichtung 40 zunächst axial in Richtung des Pfeils 36 in das Bohrloch 12 eingeführt und danach in entgegengesetzter Richtung wieder aus dem Bohrloch 12 herausgezogen (vgl. Pfeil 38). Zumindest beim Einführen, vorzugsweise aber auch beim Herausziehen, wird das Werkzeug 10 um seine Schaftachse A verdreht (vgl. Pfeil 42). Der axiale Druck bzw. Zug auf das Werkzeug 10 sowie das Drehmoment für die Rotation um die Schaftachse A werden dabei entweder manuell oder maschinell über die Betätigungseinrichtung 40 aufgebracht.
  • Beim Einführen des Werkzeugs 10 in das Bohrloch 12 gräbt sich das Förderelement 20 nach Art eines Korkenziehers im Bereich des Bohrlochgrunds 34 in das lose Material ein, bis das Reinigungsende 18 des Werkzeugschafts 14 den Bohrlochgrund 34 erreicht hat. Beim anschließenden Herausziehen des Werkzeugs 10 aus dem Bohrloch 12 wird das Bohrklein bzw. der Bohrstaub 22 zuverlässig aus dem Bohrloch 12 entfernt, da der radial innere Rand des Förderelements 20 durchgängig am Werkzeugschaft 14 befestigt ist und der radial äußere Rand weitgehend staubdicht an der Bohrlochwand 30 entlang gleitet.
  • Durch die Bürste 28 wird sowohl beim Einführen als auch beim Herausziehen des Werkzeugs 10 an der Bohrlochwand 30 verpresster Bohrstaub 22 gelöst, durch den zum Reinigungsende 18 hin angrenzenden Abschnitt des Förderelements 20 aufgefangen und aus dem Bohrloch 12 heraus transportiert.
  • Das Bohrloch 12 lässt sich folglich mit geringem apparativem Aufwand bei geringer Staubbelastung des Anwenders zuverlässig und gründlich von Bohrklein und Bohrstaub 22 reinigen. Die Werkzeuganwendung kann dabei händisch oder maschinenunterstützt erfolgen. Im Unterschied zum Absaugen oder Ausblasen des Bohrlochs 12 ist das vorgestellte Reinigungsverfahren mittels des Werkzeugs 10 sowohl bei trockenem als auch bei feuchtem Untergrund einsetzbar. Die Reinigung des Bohrlochs 12 mittels des Werkzeugs 10 erfolgt gründlich und schnell, wobei unter Umständen sogar leicht unterschiedliche Bohrlochdurchmesser mit ein und demselben Werkzeug 10 gereinigt werden können. Die Durchmesserunterschiede können nämlich bis zu einem gewissen Maße durch eine geringere bzw. stärkere Verformung des Förderelements 20 sowie der gegebenenfalls vorhandenen Bürste 28 ausgeglichen werden.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen Ausschnitte von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Werkzeugs, bei dem das Förderelement 20 einen Ansatz 44 aufweist, wobei aus der Figur 3 ein vertikaler Ansatz, d.h. der Ansatz 44 ist parallel zum Werkzeugschaft 14 ausgerichtet, und aus der Figur 4 ein konkaver Ansatz, d.h. der Ansatz an sich ist ebenfalls konkav ausgebildet, jedoch mit einem kleineren Radius verglichen mit dem Förderelement 20, ersichtlich ist.

Claims (15)

  1. Werkzeug zum Reinigen eines Bohrlochs (12), mit
    einem Werkzeugschaft (14), der bezogen auf eine Schaftachse (A) ein axiales Betätigungsende (16) und ein entgegengesetztes, axiales Reinigungsende (18) aufweist, sowie
    wenigstens einem Förderelement (20) zum Entfernen von Bohrstaub (22) aus dem Bohrloch (12), das am Werkzeugschaft (14) befestigt und in axialer Richtung wendelförmig um den Werkzeugschaft (14) angeordnet ist, wobei
    das Förderelement (20) als eine in Richtung zum Betätigungsende (16) offene Rinne (24) ausgebildet ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) als Förderband mit einer durchgehenden Transportfläche (26) ausgebildet ist.
  3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) eine dem Betätigungsende (16) zugewandte, konkave Transportfläche (26) aufweist.
  4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) in radialer Richtung elastisch ausgebildet ist.
  5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) aus Metall, insbesondere Federstahl, oder aus Kunststoff hergestellt ist.
  6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längsrand des Förderelements (20) an den Werkzeugschaft (14) angrenzt und zumindest abschnittsweise mit dem Werkzeugschaft (14) verbunden ist.
  7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugschaft (14) wenigstens eine sich radial nach außen erstreckende Bürste (28) zum Reinigen einer Bohrlochwand (30) befestigt ist.
  8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (28) eine wendelförmig um den Werkzeugschaft (14) angeordnete Streifenbürste ist.
  9. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (28) mehrere Borstenbüschel aufweist, die insbesondere längs einer Wendel um den Werkzeugschaft (14) angeordnet sind.
  10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Bürste (28) ein axialer Abstand zum Förderelement (20) in Richtung zum Betätigungsende (16) geringer ist als in Richtung zum Reinigungsende (18).
  11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (28) Metallborsten, Kunststoffborsten oder Naturborsten aufweist.
  12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Förderelement (20) axial näher an das Reinigungsende (18) des Werkzeugschafts (14) erstreckt als die Bürste (28).
  13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) an seinem radial außen liegenden Rand mit einen Ansatz (44) aufweist.
  14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (20) und der Ansatz (44) aus einem Stück hergestellt sind.
  15. Verfahren zum Reinigen eines Bohrlochs (12) mittels eines Werkzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Förderelement (20) des Werkzeugs (10) einen Außendurchmesser (d20) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    a) Herstellen eines Bohrlochs (12) mit einem vorgegebenen Bohrlochdurchmesser (d12), der kleiner als der Außendurchmesser (d20) des Förderelements (20) ist;
    b) Einführen des Werkzeugs (10) in das Bohrloch (12), wobei sich das Förderelement (20) elastisch so verformt, dass dessen Außendurchmesser (d20) im Wesentlichen dem Bohrlochdurchmesser (d12) entspricht.
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