WO1997019247A1 - Bohrkrone - Google Patents

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WO1997019247A1
WO1997019247A1 PCT/AT1996/000234 AT9600234W WO9719247A1 WO 1997019247 A1 WO1997019247 A1 WO 1997019247A1 AT 9600234 W AT9600234 W AT 9600234W WO 9719247 A1 WO9719247 A1 WO 9719247A1
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WO
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drill bit
cutting edges
face
cutting edge
cutting
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PCT/AT1996/000234
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Inventor
Josef Mocivnik
Original Assignee
Techmo Entwicklungs- Und Vertriebs Gmbh
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Priority to GR20000400762T priority patent/GR3033073T3/el

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/36—Percussion drill bits

Definitions

  • the present invention relates to a drill bit, in particular percussion or rotary percussion drill bit, the drill head of which has cutters on its end face for loosening and / or crushing the material to be mined, at least one cutting edge being curved in a radial direction of the end face of the drill head.
  • Drill bits in particular for percussion or rotary percussion drilling, have become known in various embodiments.
  • DE-A 28 41 679, DE-A 29 52 295, DE-A 30 25 890 or DE-A 38 20 695 can be found for rock drill bits for rotary impact drilling, with a plurality of radial ones on the end face of the drill head Cutting edges running in the direction of the end face are arranged, some of which extend only over part of the radial extent of the end face.
  • this drill bit When rotary percussion drilling conventional ⁇ is in each case after a beating stress on the drilling this drill bit may crown by a certain angle displaced and in turn acted upon by an impact tool, where by the alternate displacement in the rotational direction and hitting systematically on the path swept by the drill bit during the rotary movement area, the Material is crushed and broken out.
  • the cutting edges used in the known embodiments are essentially trapezoidal or triangular-shaped and thus, in the event of striking stress, cause grooves or grooves to be formed by the cutting edges penetrating into the material to be broken down, with those extending in the radial direction being arranged Cutting through the striking stress the material is divided into sectors when penetrating the cutting.
  • this angular distance is essentially determined by the distance on the outer circumference of the drill bit in the case of a radial arrangement of the cutting edges, while at the same time an unnecessarily tight setting of the cutting edges is carried out in the direction of the center.
  • DE-C 918 741 shows a rock drill with single or multiple cutting edges, at least one arcuate cutting edge being provided in order to even out the wear of the cutting edges over their entire extent. Furthermore, it is proposed to provide an additional straight cutting edge in the concave region of the arcuate cutting edge, if necessary, in order to prevent the formation of the cutting edge Avoid cutting painted areas. According to this state of the art, however, to prevent excessive wear on the edges of the drill bit, additional Aufpanze ⁇ rungen must be provided, such excessive wear in particular due to the curved shape of the cutting edges, uneven weight distribution and unbalance of the entire drill bit and the resulting Problems in achieving a straight borehole will cause.
  • the present invention now aims to further develop a drill bit of the type mentioned at the outset in such a way that a correspondingly modified positioning of the cutting edges on the end face of the drill head of the drill bit can achieve a more rapid breakdown of the cutting edge.
  • the aim is to ensure that even if a relatively large angular distance between individual impact stresses in a rotary impact drill is selected, the entire area to be removed is covered substantially uniformly by the cutting edges and the material cross sections remaining between individual penetration points of the cutting edges are secure can be degraded when passing over a nachfol ⁇ constricting cutting or broken.
  • the drill bit according to the invention is essentially characterized in that at least one further rectilinear cutting edge is arranged on the side of the convex curvature of the curved cutting edge. Since, according to the invention, in addition to a curved cutting edge according to the invention, a further rectilinear cutting edge is arranged on its convexly curved side, it is ensured that, in contrast to the use of cutting edges arranged only in the radial direction, which form a stop pattern with the formation of sector-shaped elevations between the individual penetration points of the cutting edges show that a less uniform and less regular stop pattern can be generated, the individual penetration points or lines of impact in the stop pattern of the cutting edges being cross different angles.
  • a stop pattern is obtained in which at least partially irregularly shaped elevations remain between individual stop lines of the cutting edges, which can be easily broken due to their irregular shape.
  • the straight cutting edge is arranged on the side of the convex curvature of the curved cutting edge, a more uniform weight distribution is achieved over the entire cross section of the drill bit, so that overall an unbalance of the drill bit which impairs the achievement of a straight bore is achieved in a simple manner and uneven wear can be avoided.
  • the common center of gravity of the cutting edges lies in the longitudinal axis of the drill bit.
  • the curved cutting edge is formed by a circular arc, an ellipse or parabola, as corresponds to a further preferred embodiment of the invention.
  • the curvature of the at least one cutting edge curved to the radial direction of the end face can be designed as an arcuate curvature or generally as a conic section line, this making it possible to produce the cutting edge relatively easily.
  • the curvature can be selected within wide limits according to the conditions of use, very flat curvatures, ie large radii of curvature, which result in cutting edges which differ only slightly from cutting edges aligned in a straight line, are also possible.
  • cutting edges can also be used whose curvature has at least one turning point.
  • the number of cutting edges arranged on the drilling head also essentially depends on the intended use, ie on the material to be dismantled, and on the size of the drilling head.
  • the number of cutting edges in the case of larger diameter drilling heads can be a multiple of the number of cutting edges specified above, for example up to 40 or 50 cutting edges.
  • the drill bit according to the invention is developed in such a way that the straight cutting edge forms an angle with a radial direction of the end face.
  • the rectilinear cutting edge is designed as a cutting edge which extends in the radial direction and extends from the center of the drill bit to the edge of the end face of the drill bit.
  • the curved cutting edge starts from the center of the drill bit or through the center the drill bit runs.
  • the embodiment is also preferably made such that the end of the cutting edge, which lies at an angle with the radial direction, and / or the curved cutting edge, with a radial face, lies at the outer edge of the drill bit encloses an angle between 10 and 40 °, in particular 15 to 30 °.
  • the design is further preferably made such that the cutting edges in cross-section essentially are triangular in shape and are provided at their tips with cutting edges formed, for example, by hard material inserts.
  • the design is preferably such that the drill head has offset and / or flattened peripheral areas on its outer circumference in addition to the cutting edges, which may have additional cutting edges in the direction of rotation of the drill bit are provided. Furthermore, such additional cutters arranged in the direction of the drill bit also ensure that a correspondingly uniform outer contour of the borehole to be produced can be achieved.
  • the drill bit has at least one channel for the introduction of a Flushing or cooling liquid and / or designed to discharge the degraded material.
  • the channel opens into a plurality of outlet openings, which on the end face of the drill head are distributed symmetrically between the cutting edges.
  • Figure 1 is a schematic side view, partly in section, of a drill bit according to the invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of the end face of the drill head of the drill bit according to arrow II of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a stop diagram which is obtained with the sheath arrangement shown in FIG. 2; and FIGS. 4 and 5, in views similar to FIG. 2, on a reduced scale, schematic representations of further modified embodiments of the arrangement of cutting edges on a drill head of a drill bit according to the invention.
  • Fig. 1, 1 generally denotes a drill bit, on the end face 2 of the drill head, a plurality of cutting edges
  • one cutting edge 3 runs in a straight line and in the radial direction of the end face 2 of the drilling head, while the other cutting edge
  • Both of the cutting edges 3 and 4 of this embodiment shown start from the center 5 of the drill bit 1, furthermore both cutting edges 3 and 4 extend to the outer circumferential edge of the end face 2 of the drilling head.
  • the ends of the cutting edge 4 lying on the outer circumference enclose an acute angle with a radial, which is schematically denoted by ⁇ .
  • a channel 6 is provided in the interior of the drill bit, which channel opens into a plurality of outlet openings 7 on the end face 2, with flushing or cooling liquid being able to be discharged through these outlet openings 7.
  • a plurality of stepped or stepped areas 8 are provided between the cutting edges 3 and 4, which facilitate material removal of possibly larger material. enable pieces.
  • cutters 9 can also be provided on these stepped or stepped areas 8 in the direction of rotation, which can also be used for a correspondingly smooth formation of the outer contours of the borehole to be produced.
  • additional dismantling tools which are indicated schematically in FIG. 2 by 10, can also be provided on the end face 2 of the drill bit.
  • the arrangement of the cutting edges 3 and 4 can be realized, for example, the stop diagram shown in FIG. 3, one of the positions of the cutting edges 3 and 4 being indicated by strong lines and the achievable impact lines or respectively corresponding lines being correspondingly weaker Cutting lines of the cutting edges 3 and 4 are indicated after twisting. It results directly that the cutting edges 3 and 4 are arranged differently in the radial direction on the end face 2, one of the cutting edges 4 being curved and the straight cutting edge 3 being arranged on the side of the convex curvature of the curved cutting edge 4 is to achieve a stop image in which essentially diamond-shaped material cross sections remain between the individual lines.
  • the angle between adjacent impact stresses can be chosen such that one of the cutting edges 3 and 4 at the next rotation in essentially meets the remaining material cross-sections in the center and thus a safe breakout of the material over the entire surface can be guaranteed. It is immediately apparent that the proposed arrangement of the cutting edges in particular prevents the cutting edges 3 and 4 from re-inserting or slipping into existing depressions or indentations from previous impact stresses, but rather from reliably removing them between ahead outgoing penetration of the cutting remaining material can be made.
  • the center of gravity of the cutting edges 3 and 4 lies essentially in the center point or the longitudinal axis of the drill bit 1, which is denoted by 5.
  • the weight distribution can further be favored by, for example, symmetrically arranged channels 7 and by corresponding designs of the flattened areas 8 and also any additional hard material inserts 10 that may be required.
  • surface areas of the end face 2 of the boring head 1 enclosed between two adjacent cutting edges or sections of cutting edges 3, 4 are essentially of the same size in order to further promote the degradation performance.
  • FIG. 4 and 5 show further schematic views of modified embodiments of the arrangement of cutting edges on each end face 2 of a drill head.
  • the embodiment shown in FIG. 4 has a curved cutting edge 11 in the form of a parabola, a straight cutting edge 12 again being provided on the side of the convex curvature.
  • a curved cutting edge 11 in the form of a parabola
  • a straight cutting edge 12 again being provided on the side of the convex curvature.
  • an arcuate cutting edge 13 is defined by a section of an ellipse, in addition two rectilinear cutting edges 14 enclosing an angle are arranged on the side of the convex curvature of the arcuate cutting edge 13, again care is taken to ensure that the surfaces are distributed as evenly as possible between adjacent cutting edges or cutting portions 13 and 14 and that the center of gravity is centered as completely as possible.

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Abstract

Bei einer Bohrkrone (1), insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohrkrone, deren Bohrkopf an seiner Stirnfläche Schneiden (3, 4) zum Lösen und/oder Zerkleinern des abzubauenden Materials aufweist, wobei wenigstens eine Schneide (4) gekrümmt zu einer radialen Richtung der Stirnfläche (2) des Bohrkopfes verläuft, ist vorgesehen, daß wenigstens eine weitere geradlinig verlaufende Schneide (3) an der Seite der konvexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide (4) angeordnet ist.

Description

B O H R K R O N E
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.
Bohrkronen, insbesondere für ein Schlag- oder Drehschlag¬ bohren, 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 oder der DE-A 38 20 695 Gesteinsbohrkronen zum Drehschlagbohren zu entnehmen, wobei an der Stirnfläche des Bohrkopfes eine Mehrzahl von in radialer Richtung der Stirn¬ fläche verlaufende Schneiden angeordnet sind, welche sich teilweise nur über einen Teil der radialen Erstreckung der Stirnfläche erstrecken. Beim Drehschlagbohren wird üblicher¬ weise jeweils nach einer schlagenden Beanspruchung der Bohr- kröne 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 ausge- brochen wird. Die bei den bekannten Ausführungsformen ver¬ wendeten Schneiden sind im wesentlichen trapezförmig oder dreieckförmig und bewirken somit bei einer schlagenden Bean¬ spruchung eine Ausbildung von Rillen oder Nuten durch das Ein¬ dringen 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 Ma¬ terial eingearbeitet und es verbleiben zwischen den einzelnen Rillen relativ große, sektorförmige, erhabene Materialquer- schnitte, 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. Darüber¬ hinaus 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 sek- torförmigen Erhebungen zwischen den Eindringstellen der Schneiden beim Versetzen nicht ohne weiteres durch das Ein¬ dringen der Schneiden weggebrochen werden können, bei Voll¬ endung einer gesamten Umdrehung der Bohrkrone bzw. bei ent¬ sprechend geringerem Winkelabstand, falls die Schneiden sym¬ metrisch 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 vergleich- mäßigen. 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 Aufpanze¬ rungen 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 hervorge¬ rufen werden-.
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 Schnei¬ den verwirklichen läßt. Insbesondere wird hiebei darauf abge¬ zielt, daß auch bei Wahl eines relativ großen Winkelabstandes zwischen einzelnen Schlagbeanspruchungen bei einem Drehschlag¬ bohrer die gesamte abzubauende Fläche im wesentlichen gleich- mäßig von den Schneiden überstrichen wird und die zwischen einzelnen Eindringstellen der Schneiden verbleibenden Mate¬ rialquerschnitte sicher beim Überstreichen mit einer nachfol¬ genden Schneide abgebaut bzw. ausgebrochen werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Bohrkrone im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere geradlinig verlaufende Schneide an der Seite der kon¬ vexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide angeordnet ist. Da erfindungsgemäß neben einer gekrümmten Schneide erfin¬ dungsgemäß an deren konvex gekrümmter Seite eine weitere ge- radlinig verlaufende Schneide angeordnet ist, wird sicherge¬ stellt, daß im Gegensatz zur Verwendung von lediglich in radialer Richtung angeordneten Schneiden, welche ein Anschlag¬ bild unter Ausbildung von sektorförmigen Erhebungen zwischen den einzelnen Eindringstellen der Schneiden ergeben, ein weni- ger einheitliches und weniger regelmäßiges Anschlagbild er¬ zeugt werden kann, wobei sich die einzelnen Eindringstellen bzw. Auftrefflinien im Anschlagbild der Schneiden in unter- schiedlichsten Winkeln kreuzen. Dadurch ergibt sich bei Über¬ streichen des abzubauenden Materialquerschnittes durch Verdre¬ hung 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 angeord¬ net 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 Zu¬ sammenhang wird darüberhinaus besonders bevorzugt vorge- schlagen, 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 Ausführungs¬ form 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 wei¬ ters vorgesehen, daß die gekrümmte Schneide von einem Kreis- bogen, einer Ellipse oder Parabel gebildet ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht.
Die Krümmung der wenigstens einen gekrümmt zur radialen Rich¬ tung der Stirnfläche verlaufenden Schneide kann, wie oben an- gedeutet, als kreisbogenförmige Krümmung oder allgemein als eine Kegelschnittlinie ausgebildet sein, wobei dies eine rela¬ tiv einfache Herstellung der Schneide ermöglicht. Hiebei kann die Krümmung entsprechend den Einsatzbedingungen in weiten Grenzen gewählt werden, wobei auch sehr flache Krümmungen, 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 wenigstenε 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 ra¬ dialen 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 er¬ findungsgemäße Bohrkrone derart weitergebildet, daß die gerad¬ linig verlaufende Schneide einen Winkel mit einer radialen Richtung der Stirnfläche einschließt. Durch Vorsehen einer einen Winkel mit einer radialen Richtung einschließenden ge¬ raden Schneide wird insbesondere in Kombination mit der ge¬ krümmten bzw. bogenförmigen Schneide in jedem Fall im wesent¬ lichen unabhängig von der Positionierung der geradlinig ver¬ laufenden Schneide das gewünschte, nicht einheitliche An- schlagbild sichergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist erfin¬ dungsgemäß 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 vollstän- digen Radius der Stirnfläche erstreckenden Schneide wird sichergestellt, daß gemeinsam mit der wenigstens einen ge¬ krümmt zur radialen Richtung verlaufenden Schneide im wesent¬ lichen rautenförmige Erhebungen zwischen benachbarten An- schlaglinien gebildet werden, wobei bei derartigen rautenför¬ migen, verbleibenden Materialquerschnitten zwischen den ein¬ zelnen Anschlaglinien spätestens bei einer nochmaligen Um¬ drehung sichergestellt iεt, daß eine Schneide im wesentlichen mittig auf einen verbliebenen, rautenförmigen Querschnitt auf- trifft und dieser verbliebene Materialquerschnitt daher zuver¬ lässig und vollständig beseitigt wird.
Um insbesondere im mittleren Bereich und gleichzeitig in den am äußeren Umfang liegenden Randbereichen eine sichere und vollständige Bearbeitung des Materialquerschnittes zu ermög¬ lichen, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die gekrümmte Schneide vom Zentrum der Bohr¬ krone ausgeht bzw. durch das Zentrum der Bohrkrone verläuft. Durch eine derartige Ausbildung wird sichergeεtellt, daß auch die am äußeren Umfang der Bohrkrone zwiεchen einzelnen An¬ schlaglinien verbleibenden Materialquerschnitte gering sind und somit ein vollständiger Ausbruch des Materials sicherge¬ stellt werden kann.
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 ein¬ schließenden 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, iεt die Ausbildung weiters bevor¬ zugt so getroffen, daß die Schneiden im Querschnitt im wesent- liehen dreieckförmig ausgebildet sind und an ihren Spitzen mit beispielsweise von Hartmaterialeinsätzen gebildeten Schneid¬ kanten versehen sind.
Um auch beim Ausbrechen von größeren Materialteilen einen einfachen Abtransport derselben zu ermöglichen, ist darüber¬ hinaus die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß der Bohrkopf an seinem Außenumfang neben den Schneiden abgesetzte und/oder abgeflachte ΛJmfangsbereiche 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 ge¬ tragen, daß eine entsprechende gleichmäßige Außenkontur des herzustellenden Bohrloches erzielt werden kann.
Für ein einfaches Einbringen einer Spül- oder Kühlflüsεigkeit in den Bereich der Stirnfläche der Bohrkrone und/oder auch für einen einfachen Abtranεport, 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 Austrlttsoffnungen mündet, welche an der Stirnfläche des Bohrkopfes symmetriεch verteilt zwiεchen den Schneiden münden.
Zur Bearbeitung besonders harter oder widerstandsfähiger Mate- rialien kann darüberhinaus vorgesehen sein, daß zusätzlich stift- oder kugelförmige Hartmaterialeinsätze an der Stirn¬ fläche der Bohrkrone festgelegt sind, um insbesondere in den am Außenumfang liegenden Randbereichen größere Materialquer- εchnitte 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 beige- schlosεenen Zeichnung näher dargestellten Ausführungεbei- spieles 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. l;
Fig. 3 ein Anschlagbild, welches mit der in Fig. 2 darge¬ stellten Schήeidenanordnung 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 kreiεbogenförmig 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 Um- fangsrand der Stirnfläche 2 des Bohrkopfes erstrecken. Die am Außenumfang liegenden Enden der Schneide 4 schließen hiebei einen εpitzen Winkel mit einer Radialen ein, welcher sche¬ matisch mit α 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 leichte¬ ren Materialabtransport von gegebenenfalls größeren Material- stücken ermöglichen. Weiters können an diesen abgestuften oder abgesetzten Bereichen 8 in Drehrichtung zusätzlich Schneiden 9 vorgesehen sein, welche auch für eine entsprechend glatte Aus¬ bildung der Außenkonturen des herzustellenden Bohrloches ein- setzbar sind. Falls erforderlich, können darüberhinaus an der Stirnfläche 2 der Bohrkrone noch kugel- oder stiftförmige, zu¬ sätzliche 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 An¬ schlagbild verwirklichen, wobei mit εtarken Linien eine der Poεitionen der Schneiden 3 und 4 angedeutet iεt und mit ent- εprechend schwächeren Linien jeweils die erzielbaren Auftreff- linien 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 er¬ zielen läßt, in welchem im wesentlichen rautenförmige Mate- rialquerschnitte 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 nächεten Umdrehung im weεentlichen mittig auf verbliebene Materialquerεchnitte auftrifft und somit ein sicheres Ausbre¬ chen des Materials über die gesamte Oberfläche gewährleistet werden kann. Es ist unmittelbar einsichtig, daß durch die vor¬ geschlagene 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 voran- gehenden Eindringstellen der Schneiden verbleibendem Material vorgenommen werden kann.
Aus Fig. 3 ist ebenfalls ersichtlich, daß durch die vorge- schlagene, gegenseitige Anordnung der Schneiden 3 und 4 sowohl im Inneren der abzubauenden Fläche als auch am Außenumfang keine übermäßig großen, abzubauenden Materialquerschnitte zwi¬ schen 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 Beanspru¬ chungen sowie zur Erzielung eines geraden Bohrlocheε vorge- sehen, daß der Schwerpunkt der Schneiden 3 und 4 im wesent¬ lichen im mit 5 bezeichneten Mittelpunkt bzw. der Längsachse der Bohrkrone 1 liegt. Die Gewichtsverteilung kann weiters durch beiεpielεweiεe symmetrisch angeordnete Kanäle 7 sowie durch entsprechende Ausbildungen der abgeflachten Bereiche 8 als auch gegebenenfalls erforderlicher, zusätzlicher Hart¬ materialeinsätze 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 Bσhrkopfes 1 im wesentlichen gleich groß sind, um die Abbauleistung weiter zu begünstigen.
In den Fig. 4 und 5 sind weitere schematische Ansichten abge¬ wandelter Ausführungsformen der Anordnung von Schneiden auf jeweils einer Stirnfläche 2 eines Bohrkopfes dargestellt. So weist die in Fig. 4 dargestellte Ausführungεform eine ge¬ krümmte 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 ll als auch der relativen Positionierung der Schneiden 11 und 12 zueinan¬ der werden zwischen benachbarten Schneiden bzw. Abschnitten von Schneiden 11 und 12 wiederum im weεentlichen gleiche Flächenbereiche an der Stirnfläche 2 vorgeεehen und es erfolgt wiederum eine Zentrierung des Schwerpunktes im Bereich des Mittelpunktes bzw. der Längεachse 5 der Bohrkrone 1.
Bei der weiteren abgewandelten Auεführungεform gemäß Fig. 5 wird eine bogenförmige Schneide 13 von einem Abεchnitt einer Ellipse definiert, wobei darüberhinaus zwei einen Winkel mit¬ einander einschließende, geradlinig verlaufende Schneiden 14 an der Seite der konvexen Krümmung der bogenförmigen Schneide 13 angeordnet ist, wobei wiederum auf eine möglichst gleich¬ mäßige Verteilung der Flächen zwischen benachbarten Schneiden bzw. Schneidenabεchnitten 13 und 14 als auch eine möglichst vollständige Zentrierung des Schwerpunktes geachtet wird.
Wesentlich für sämtliche Ausführungεformen 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 Anεchlagbild erhalten werden kann, in welchem unterεchiedliche Muster bzw. Materialquerschnitte zwichen den einzelnen Anschlaglinien verbleiben. Weiters wird durch entsprechende Wahl des Verdrehungswinkelε der Bohrkrone 1 zwiεchen benachbarten Schlagbeanspruchungen sichergestellt, daß jeweils wenigstens eine der Schneiden bei der nächsten Umdrehung im wesentlichen mittig auf verbliebene Materialquer- schnitte auftrifft und somit ein εicheres 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 ver¬ bliebener Materialquerεchnitte eintreten bzw. abrutεchen können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bohrkrone, insbesondere Schlag- oder Drehεchlagbohrkrone, 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 Λrerläuft, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere geradlinig verlaufende Schneide {3, 12, 14) an der Seite der konvexen Krümmung der gekrümmt verlaufenden Schneide (4, 11, 13) angeordnet ist.
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) eingeεchlossenen Flächen an der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) im wesentlichen gleich groß sind.
4. Bohrkrone nach Anspruch l, 2 oder 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die gekrümmte Schneide (4, 11, 13) von einem Kreis- bogen, einer Ellipse oder Parabel gebildet ist.
5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche l biε 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die geradlinig verlaufende Schneide (14) einen Winkel mit einer radialen Richtung der Stirnfläche (2) ein- εchließt.
6. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 biε 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die gekrümmte Schneide (4, ll, 13) vom Zentrum (5) der Bohrkrone (1) auεgeht bzw. durch das Zentrum (5) der Bohrkrone (1) verläuft.
7. Bohrkrone nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die geradlinig verlaufende Schneide (3, 12) alε eine εich in radialer Richtung erεtreckende Schneide (3, 12) auεgebildet iεt, welche vom Zentrum (5) der Bohrkrone (1) biε zum Rand der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (1) verläuft.
8. Bohrkrone nach einem der Ansprüche l biε 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das am äußeren Rand der Bohrkrone (l) lie¬ gende 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°, insbe- εondere 15 biε 30°, einschließt.
9. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) im Quer¬ schnitt im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sind und an ihren Spitzen mit beispielsweiεe von Hartmaterialeinεätzen ge¬ bildeten Schneidkanten verεehen sind.
10. Bohrkrone nach einem der Anεprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Bohrkopf (1) an seinem Außenumfang neben den Schneiden (3, 4) abgesetzte und/oder abgeflachte Umfangs- bereiche (8) aufweiεt, welche gegebenenfalls in Drehrichtung der Bohrkrone (1) mit zusätzlichen Schneiden (9) versehen sind.
11. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) mit wenigstens einem Kanal
(6) zum Einbringen einer Spül- oder Kühlflüsεigkeit und/oder zum Ausbringen des abgebauten Materials ausgebildet ist.
12. Bohrkrone nach Anεpruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) in eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (7) mün¬ det, welche an der Stirnfläche (2) des Bohrkopfes (1) symmetrisch verteilt zwischen den Schneiden (3, 4, 11, 12, 13, 14) münden.
13. Bohrkrone nach einem der Anεprüche 1 biε 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß zuεätzlich εtift- oder kugelförmige Hart- materialeinεätze (10) an der Stirnfläche (2) der Bohrkrone (l) festgelegt sind.
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