WO2011079339A2 - Bohrkrone zum bohren, insbesondere schlag- oder drehschlagbohren von löchern in boden- oder gesteinsmaterial - Google Patents

Bohrkrone zum bohren, insbesondere schlag- oder drehschlagbohren von löchern in boden- oder gesteinsmaterial Download PDF

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WO2011079339A2
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drill
drill bit
drill head
drilling
head
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Karl BÖHM
Wolfgang Dolsak
Walter Karpellus
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Dywidag-Systems International Gmbh
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the present invention relates to a drill bit for drilling, in particular impact or rotational impact drilling of holes in soil or rock material, the drill bit comprising a drill head having a substantially flat central region and a substantially annular region inclined to the central region, which is provided with a plurality of cemented carbide or hard material inserts, at least one flushing opening, for dispensing flushing fluid and recesses for removing cuttings, and a basic body integrally formed with the drill head for connection to a drive element via a drill string, for driving or applying the drill bit is formed.
  • Drill bits for release tools for drilling, in particular impact or rotary impact drilling of holes in soil or rock material are known in a variety of designs and are chosen in particular depending on the rock to be dissolved or material to be solved and used specifically for the respective drilling purpose.
  • the drill bits are subjected to high loads during drilling, in particular impact or rotary impact drilling of holes in soil or rock material, so that they are usually made of a specially hardened or tempered steel in order to withstand the wear stresses acting on them.
  • At least one flushing opening is provided over which flushing flushing fluid is applied, which serves on the one hand for cooling the drill bit and on the other hand, the removal of drilling cuttings formed during drilling through the drill string or should facilitate or support the drill pipe beyond the drill hole, wherein additional recesses for the removal of cuttings are provided for this purpose in the drill bit.
  • drill bits In principle, three different types of drill bits are currently in use, as well as mixed forms thereof, which are used in a variety of designs for drilling holes.
  • these are reusable drill bits whose base body consists of a specially tempered steel and in which base body after use and after wear of the hard metal inserts or hard material inserts inserted into the drill bit, such as drill pins or drill guides, replace the worn release tools by inserting new release tools before using again.
  • a second group of currently in use drill bits consists of a so-called ring bit and a pilot bit, in which after completion of drilling of the hole, the ring bit remains inside the hole and the pilot bit by pulling the drill string, along with this recovered and for renewed drilling inserts, if necessary after replacement of the drilling pins, can be recycled.
  • the outer part of the drill bit, the ring core bit, which performs the main release may be formed of a somewhat softer or wear-prone material and, moreover, it is sufficient to arrange such drill pins or hard material inserts on the ring bit, which only have the expected wear during drilling of a hole must withstand and thus requires no special remuneration and their hard material inserts beyond correspondingly formed from the surface of the drill bit protruding.
  • a disadvantage has proved in these drill bits the required coupling of the pilot bit with the ring bit, which on the one hand not reliable and on the other hand technically complex.
  • a third main group of drill bits are the so-called lost drill bits, which are designed so that they remain inside the formed borehole after a one-time rotary drilling operation and thus can be worn or worn out accordingly after the end of the drilling operation.
  • a disadvantage of such drill bits is that they are formed for economic or economic reasons of a relatively cheap material, which often does not withstand the enormous stresses during drilling or rotary impact drilling of holes in soil or rock material, since the tool steels used therefor usually do not have sufficient ductility or elasticity to withstand these enormous stresses. Frequently, in particular in the area of the rigid connection between the drill head and the main body of the drill bit, fractures or cracks occur, the result of which is often a complete separation of the drill bit. Head of the body is what makes the drill bit unusable for further drilling, so that for a continuation of the drilling process, a new drill bit for the formation of a new hole must be used.
  • the present invention now aims to provide a universally applicable and adaptable to the particular rock conditions drill bit available, on the one hand has neither the technical nor economic disadvantages of the known from the prior art drill bits and also a sufficiently long life while drilling in Any type of soil or rock materials to safely and reliably perform the drilling of a hole.
  • the drill bit according to the invention is characterized in that the drill bit is formed in two parts, wherein the formed from a relative to the material of the drill head ductile or softer material formed body at its front end facing the drill head with a thread, in particular external thread for fixing the Boring head is formed and that the base body in its front end region has a bearing surface for a side facing away from the excavation side of the drill head.
  • the base made of a material that is more ductile or softer relative to the material of the drill head with a thread for securing the drill head, after the drill head has simply been screwed onto the base body, the screw connection of the drill head to the base body during the Drilling by rapid wear of the ductile or soft material unusable, whereby the thread of the ductile body is damaged so far that accidental loosening of the drill head of the body during drilling can be obstructed.
  • the fact that the main body has in its front end region a bearing surface for a side remote from the excavation side of the drill head, it is additionally ensured that during drilling unintentional tilting of the drill head with respect to the advancing direction and thus an uneven formation of the borehole is avoided.
  • the formation of the drill bit made of different materials moreover ensures that, on the one hand, the drill head has sufficient hardness so as not to be prematurely worn during drilling and, on the other hand, the base body is sufficiently ductile to crack or brittle fractures, in particular in the area of the connection with the drill head, to hold it back.
  • the drill bit For a simple and cost-effective design of the drill bit this is according to a preferred embodiment of the invention designed so that the main body at its end remote from the drill head has a thread, in particular internal thread for connection to the drill string or possibly another adapter.
  • the invention is preferably developed such that the threads of the base body differ from one another and one another Number of threads have.
  • the invention is preferably developed so that the internal thread for connection to the drill string or optionally the other adapter has a stop as Einschraubbegrenzung for the drill pipe or optionally the other adapter.
  • the invention is preferably developed so that the body at its end remote from the drill head with a is formed in the direction of the drill head tapered catching bell.
  • the main body is designed as a striking ring for a cladding tube and that the impact ring optionally having aligned with the recesses for the removal of cuttings of the drill head recesses, additionally provided during the drilling process at a distance from the drill pipe or fixed cladding tube be introduced or carried in the borehole inside by a tensile stress by the drill bit, whereby a further simplification of the drilling is achieved and, moreover, it is ensured that the drilling process is not hindered by falling rock or the drilling tool is damaged. Furthermore, such an embodiment avoids, among other things, excessive abrasion of the relatively soft or ductile body due to drill cuttings carried past it.
  • the impact ring is formed with a, an angle of 30 ° to 60 °, in particular about 45 ° with the horizontal enclosing, hitting shoulder, on the one hand the cladding safely entrained and on the other hand due to the geometry of Hitting shoulder wear or wear of trained from a ductile or soft material hitting shoulder avoided.
  • the Bohrkro- ne is designed so that the at least one flushing opening of the drill head via supply means for flushing fluid, which formed in a between the drill head and the front end portion of the drill pipe or optionally further adapter annular space
  • supply means for flushing fluid which formed in a between the drill head and the front end portion of the drill pipe or optionally further adapter annular space
  • cooling of the connection area of the drill head to the main body is provided, whereby the service life of the drill bit can be increased, and on the other hand, in such a case with a single supply device for flushing fluid, the dangers can be found, even if the flushing fluid is subsequently supplied to a plurality of openings for flushing fluid through a distributor device provided in the annular space.
  • the base body at least one cooperating with the at least one flushing opening of the drill head. Having kenden backwash channel, it is possible if necessary in the passages forfish Boatdes cuttings stuck material safely discharge in the direction of the borehole exterior, so that an installation of the removal openings is avoided.
  • the at least one flushing opening of the drill head is acted upon by a particular arranged between the support surface of the body and the drill head flush valve, succeeds in increasing the application of the drill bit, in particular an adaptation to the requirements in Drilling in a variety of rock types.
  • flushing fluid In addition to the required cooling of the drill bit, it is necessary for the removal of the cuttings of some types of rock to use relatively large amounts of flushing fluid, where it is necessary for other types of rock such as shale to use as little flushing fluid, as excessive amounts of flushing fluid to a packaging of the openings lead to a removal of the cuttings, whereby the drill bit prematurely unusable.
  • a purge valve in this case, for example, a ball-disc valve or the like. Be used, which on the one hand sufficiently robust to withstand the stresses during drilling, in particular rotary impact drilling, and on the other hand reliably opens or closes if necessary, whereby the amount of flushing fluid to the respective circumstances is adaptable.
  • the drill bit provided with a plurality of openings for dispensing flushing fluid, said openings concentric and at a distance from the center of the Drilling head are formed.
  • Such a design makes it possible, in particular, to efficiently cool the annular region of the drill bit, which is usually particularly stressed and performs the main work, which in turn ensures that the drill bit does not prematurely wear out or overheat even when used in hard rock, and thus reliable and reliable drill hole depths can be trained.
  • the drill bit can be designed so that the recesses are provided for the removal of cuttings in the annular region of the drill head
  • the plurality of openings for dispensing flushing fluid are acted upon via a flush valve, a further increase in the application possibilities of the drill bit according to the invention, in particular an adaptation to the requirements when drilling in a variety of rock types.
  • flushing fluid for other species such as shale
  • excessive amounts of flushing fluid can lead to a packaging of the openings for the removal of the cuttings, causing the Drill bit prematurely unusable.
  • a further improvement of the adaptability of the drill bit to the most diverse conditions or requirements succeeds according to a preferred embodiment of the invention in that in the area of the support surface for the front end region of the base body in the drill head a plurality of passage openings is formed.
  • This plurality of passage openings can be used for a wide variety of purposes and in particular in the case in which they at least partially exceed the area of the support surface of the body, as e.g. as additional openings for the discharge of flushing fluid, which appears to be beneficial in extremely hard rock where additional cooling of the drill bit may be required, or used to form additional openings for the discharge of cuttings or the like.
  • the drill bit is formed so that at least some of the passages, in particular releasable drill pins are used and that the front end portion of the body is designed as a holding or abutment surface for the drill pins, the Drilling head in adaptation to the expected rock conditions, especially on site without the use of any additional equipment, such as welding equipment or the like. Be provided with at least some other drill pins, whereby the universality of the use of the drill bit according to the invention can be further increased.
  • the drill bit or drill bit may be adapted to the respective conditions by inserting the appropriate drill pins prior to each use in accordance with the expected conditions of use such as hardness, stratification, drilling depth or the like be adapted so that the number of wells, which must be abandoned prematurely due to the failure or premature wear of the drill pins can be drastically reduced.
  • a particularly stable and at the same time inexpensive drill bit is formed according to a preferred embodiment of the invention so that the body is made of a cast material, structural steel or cold rolled steel and that the drill head is formed of tool steel, low alloy steel or a heat-treated steel.
  • Such a selection of materials makes it possible, on the one hand, to manufacture a sufficiently hard, wear-resistant drill head and, on the other hand, to form a sufficiently ductile or soft base body, in which, in particular, the cracks or brittle fractures known from drill bits according to the prior art are avoided with certainty.
  • the drill head is provided with a plurality of drill bits covering substantially an entire drill cross section offset from each other, it is ensured during drilling that no burrs or points remain in the drill hole during the drilling operation a uniform drilling progress is ensured.
  • cost-effective drill bit is provided, however, on the other hand at the same time has sufficient life to ensure drilling up to large wells without the drill bit is prematurely damaged or worn as a whole.
  • the drill head drilling pins of different hardness and / or contour and / or inclination and / or free from the drill head protruding length it succeeds the drill bit form so that they exactly to the respective expected soil or rock conditions is adjusted.
  • the pins arranged in the annular area of the drill head have a greater hardness than the pins arranged in the central area of the drill head.
  • the drill bit With designs of the drill bit in which, in particular, the drill pins in the annular region of the drill bit are different from those in the central region, it is ensured that the drill pins are arranged in that region of the drill bit which has to perform the main detachment work, namely in the annular area, not prematurely worn or unusable.
  • the drill bit is designed so that the arranged in the, substantially annular area arranged drilling pins exceeds the number of arranged in the central region drill pins.
  • the drill bit is formed so that the cutting circles formed by the drill pins of the central portion and the annular portion overlap each other.
  • FIG. 1 shows a section through a two-part drill bit according to the invention.
  • Fig. 2 shows a section through a further embodiment of a two-piece drill bit according to the invention.
  • Fig. 3 is a plan view of the drill bit of the drill bit according to Fig. 1;
  • Fig. 3 is a plan view of the drill bit of the drill bit according to the invention.
  • Fig. 4 is a plan view of a drill head according to a modification of the present invention
  • FIG. 5 shows a schematic section through a further modification of the drill head according to the present invention.
  • Fig. 1 is a section through a drill bit 1 is shown, which consists of a tool made of tool steel drill head 2 and a Grundköper 3 formed of structural steel.
  • the basic body 3 is in this case screwed into the drill head 2 by means of a thread 4 provided in the front end region of the base body, in particular external thread, wherein due to the different materials of which the drill head 2 and the base body 3 are formed, this threaded connection follows a short-term impact or torsional impact as far as destroyed or unusable, in particular worn, whereby an opening of the threaded connection, in particular a screwing the threaded connection during drilling is held back or made impossible and formed after a single screw together substantially insoluble connection ,
  • a further thread 5, in particular internal thread is provided, via which the main body 3 is connected to a schematically illustrated drill string 6 or optionally a further adapter, wherein in the interior of the drill string 6, a supply channel 7 for the Supply of rinsing fluid is provided.
  • a supply channel 7 for the Supply of rinsing fluid is provided in the interior of the drill string 6, a supply channel 7 for the Supply of rinsing fluid.
  • the front end portion 8 of the base body 3 is formed as a stop or bearing surface 9 for the side facing away from the excavation surface side of the drill head 2, which together with the provided threaded connection 4 of the particular vulnerable to cracking or cracking area 10 of the drill bit 1 opposite reinforced conventional drill bits and in particular is designed break resistant.
  • the one-piece drill head 2 has a substantially planar central region 28 and an annular region 29 which is inclined relative to the central region 28, a plurality of mutually staggered drill pins 1 being provided distributed over the entire side facing a working face.
  • openings 12 are provided for dispensing flushing fluid, these openings 12 as shown schematically, via an engagement-controlled valve 13, for example, a ball-disc valve, open and closed are formed to the drill bit in dependence on the To cool the dissolving rock material and / or the cuttings formed by schematically indicated in Fig.
  • a Einschraubbegrenzung in the form of a projection or a nose 16 is also provided in the front end portion 8 of the body 3, which is further ensured that the cross section of the annulus 15 is not reduced to a certain minimum in the direction of the excavation surface, thus ensuring the reliability of the discharge of flushing fluid during the drilling process.
  • a bevel 19 is formed on the outer circumference of the base body 3 facing away from the connecting region of the base body 3 with the boring head 2, which is designed as a striking shoulder for the boring head Impacting or entrainment of a cladding tube 20 shown only schematically serves.
  • the cladding tube 20 is likewise provided with a complementary bevel 21.
  • FIG. 2 which corresponds to that of FIG. 1 with regard to the main components, the reference symbols of FIG. 1 are retained and only those parts which differ from those of FIG. 1 are described separately. Notwithstanding the illustration according to FIG. 1, in FIG. 2 there is no provision for screwing in the drill pipe 6 in the front end region 8 of the main body 3, but the screwing limit is formed by a substantially horizontally formed stop 22 of the base body 3 for the drill pipe 6. det.
  • FIG. 3 which shows a plan view of the drill head 2 of Fig. 1 and in which the reference numerals of Fig.
  • the number of drill pins 1 1, which arranged in the annular portion 29 of the drill head 2 are significantly higher than the number of drill pins 10, which are arranged in the central region 28 of the drill head 2.
  • the arrangement of the drill pins in the central region 28 of the drill head 2 is selected such that the of the drill pins The cutting circles formed by the central region 28 and the annular region 29 overlap each other, so that the formation of burrs and ribs, which could be a hindrance to the drilling progress, is avoided.
  • the recesses 25 for removing cuttings formed in the annular region 29 of the drill bit are designed to extend over the entire depth of the annular region 29 of the drill head in the illustration according to FIG. 3 in order to prevent the recesses 253 from being displaced during the removal of drill cuttings.
  • the flushing openings 12 are in this case in particular the recesses 25 arranged directly adjacent opening.
  • the arranged in the annular region 9 of the drill head 2 drill pins 10 on the one hand so arranged that the entire bore section 11 of the drill head.
  • a further flushing opening 33 is provided in addition to the flushing openings 12, in particular to ensure a cooling of the drill head and a safe removal of cuttings from the central part 28 of the drill head 2 with certainty.
  • a further modified embodiment of a drill head 2 is shown in section.
  • the central part 28 of the drill head in the region of the abutment or bearing surface 9 for the side facing away from the excavation surface side of the drill head 2 passage openings 34 are formed.
  • drilling pins 35 in particular faces away from the surface of the drill head 2 are used in these passages and held in operation by the support surface 9 as holding or stop surface, whereby the drill head 2 provided with additional drill pins 35 if necessary can be.
  • the passage openings 34 can also be used as additional flushing openings.
  • the drilling pins 11, 31, 32 and / or 35 may also have a different contour from each other, different inclination to the drill head 2 or projecting free length with respect to the drill bit 2. Furthermore, it is apparent that by providing a different number of drill pins of a different geometry of the drill head 2, especially with respect to the recesses 25 for the removal of cuttings or flushing holes 12, all of which are within the scope of the present invention, a plurality of different drill bits, in particular "lost drill bits" can be formed and thus a simple and reliable adaptation of the drill bit to the most diverse conditions, such as hardness and consistency of the material to be degraded, borehole depth and the like. Can be achieved.

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Abstract

Bei einer Bohrkrone (1) zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei die Bohrkrone (1) aus einem Bohrkopf (2), der mit einer Mehrzahl von Hartmetall- oder Hartmaterialeinsätzen (11), wenigstens einer Spülöffnung (12), zum Ausbringen von Spülfluid sowie Ausnehmungen (25) zum Abtransport von Bohrklein versehen ist und einem mit dem Bohrkopf (1) einteilig ausgebildeten Grundkörper (3) zur Verbindung über ein Bohrgestänge (6) mit einem Antriebselement zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone (1), ausgebildet ist, ist die Bohrkrone (1) zweiteilig ausgebildet, wobei der aus einem gegenüber dem Material des Bohrkopfs (2) duktileren bzw. weicheren Material ausgebildete Grundkörper (3) an seinem vorderen dem Bohrkopf (2) zugewandten Endbereich (8) mit einem Gewinde (4), insbesondere Außengewinde zur Festlegung des Bohrkopfs (2) ausgebildet ist. Der Grundkörper (3) weist in seinem vorderen Endbereich (8) eine Auflagerfläche (9) für eine von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfs (2) auf.

Description

Bohrkrone zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlaqbohren von Löchern in
Boden- oder Gesteinsmaterial
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei die Bohrkrone aus einem Bohrkopf, der einen im wesentlichen eben ausgebildeten Zentralbereich und einen zu dem Zentralbereich geneigten im wesentlichen ringförmigen Bereich aufweist, der mit einer Mehrzahl von Hartmetall- oder Hartmaterialeinsätzen, wenigstens einer Spülöffnung, zum Ausbringen von Spülfluid sowie Ausnehmun- gen zum Abtransport von Bohrklein versehen ist und einem mit dem Bohrkopf einteilig ausgebildeten Grundkörper zur Verbindung über ein Bohrgestänge mit einem Antriebselement, zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone, ausgebildet ist.
Bohrkronen für Lösewerkzeuge zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlag- bohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial sind in den unterschiedlichsten Ausbildungen bekannt und werden insbesondere in Abhängigkeit von dem zu lösenden Gestein bzw. zu lösenden Material gewählt und spezifisch für den jeweiligen Bohrzweck eingesetzt. Die Bohrkronen sind beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial hohen Belastungen unter- worfen, so daß sie üblicherweise aus einem speziell gehärteten oder vergüteten Stahl hergestellt sind, um den auf sie wirkenden Verschleißbeanspruchungen standhalten zu können. In diesen aus Spezialstahl hergestellten Bohrkronen ist neben einer Mehrzahl von Bohreinsätzen, wie Bohrstiften oder Schneidleisten, wenigstens eine Spülöffnung vorgesehen, über welche Spülöffnung Spülfluid ausgebracht wird, welches einerseits zum Kühlen der Bohrkrone dient und andererseits den Abtransport von während dem Bohren gebildeten Bohrklein durch das Bohrgestänge bzw. neben dem Bohrgestänge vorbei aus dem Bohrloch heraus erleichtern bzw. unterstützen soll, wobei hierfür in der Bohrkrone zusätzliche Ausnehmungen für den Abtransport von Bohrklein vorgesehen sind.
Prinzipiell sind gegenwärtig drei verschiedene Arten von Bohrkronen sowie Mischformen davon im Einsatz, welche in den unterschiedlichsten Ausbildungen für das Bohren von Löchern eingesetzt werden. Einerseits sind dies mehrfach verwendbare Bohrkronen, deren Grundkörper aus einem besonders vergüteten Stahl besteht und in wel- chem Grundkörper nach der Verwendung und nach Verschleiß der in die Bohrkrone eingesetzten Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätze, wie Bohrstifte oder Bohrleisten, vor einem neuerlichen Gebrauch die abgenutzten Lösewerkzeuge durch Einsetzen neuer Lösewerkzeuge ersetzt werden.
Eine zweite Gruppe von derzeit im Einsatz befindlichen Bohrkronen besteht aus einer sogenannten Ringbohrkrone und einer Pilotbohrkrone, bei welcher nach Beendigung des Bohrens bzw. Drehschlagbohrens des Lochs die Ringbohrkrone im Inneren des Bohrlochs verbleibt und die Pilotbohrkrone durch Ziehen des Bohrgestänges, gemeinsam mit diesem zurück gewonnen und für neuerliche Bohreinsätze, gegebenenfalls nach Ersatz der Bohrstifte, wiederverwertet werden kann. Bei dieser Art einer Bohrkrone kann der die Hauptlösearbeit verrichtende außen liegende Teil der Bohrkrone, die Ringbohrkrone, aus einem etwas weicheren bzw. verschleißanfälligen Material gebildet sein und überdies genügt es, derartige Bohrstifte bzw. Hartmaterialeinsätze auf der Ringbohrkrone anzuordnen, welche lediglich dem zu erwartenden Verschleiß während des Bohren eines Lochs standhalten muß und somit keine spezielle Vergütung erfordert und deren Hartmaterialeinsätze darüber hinaus entsprechend wenig aus der Oberfläche der Bohrkrone vorragend ausgebildet sind. Nachteilig hat sich bei diesen Bohrkronen die erforderliche Kopplung der Pilotbohrkrone mit der Ringbohrkrone erwiesen, welche einerseits nicht zuverlässig und andererseits technisch aufwendig ist. Eine derartige Kopplung bricht häufig während des Bohrens oder wird ausgeschlagen, so daß ein angefangenes Bohrloch nicht fertig gestellt werden kann, da die Ringbohrkrone von der Pilotbohrkrone nicht mehr sicher mitgeführt wird und der geplante Bohrquerschnitt des Bohrlochs somit nicht erzielt werden kann, was insgesamt die Ausbauzeit drastisch erhöht. Eine dritte Hauptgruppe von Bohrkronen stellen die sogenannten verlorenen Bohrkronen dar, welche so ausgebildet sind, daß sie nach einem einmaligen Bohr- bzw. Dreh- schlagbohrvorgang im Inneren des ausgebildeten Bohrlochs verbleiben und somit nach Ende des Bohrvorgangs entsprechend abgenützt bzw. verschlissen sein können. Nachteilig bei derartigen Bohrkronen ist, daß sie aus ökonomischen bzw. wirtschaftli- chen Gründen aus einem relativ günstigen Material gebildet sind, welches häufig den enormen Beanspruchungen während des Bohrens bzw. Drehschlagbohrens von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial nicht standhält, da die dafür verwendeten Werkzeugstähle üblicherweise keine ausreichende Duktilität bzw. Elastizität aufweisen, um diesen enormen Beanspruchungen standzuhalten. Hierbei entstehen häufig, insbeson- dere im Bereich der starren Verbindung zwischen Bohrkopf und Grundkörper der Bohrkrone Brüche bzw. Risse, deren Folge häufig ein vollständiges Abtrennen des Bohr- kopfs von dem Grundkörper ist, was die Bohrkrone für ein Weiterbohren unbrauchbar macht, so daß für eine Fortsetzung des Bohrvorgangs eine neue Bohrkrone für die Ausbildung eines neuen Bohrlochs eingesetzt werden muß. Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, eine universell einsetzbare und an die jeweiligen Gesteinsverhältnisse adaptierbare Bohrkrone zur Verfügung zu stellen, welche einerseits weder die technischen noch wirtschaftlichen Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Bohrkronen aufweist und überdies eine ausreichend lange Standzeit während des Bohrens in beliebigen Boden- oder Gesteinsmaterialien auf- weist, um das Bohren eines Lochs sicher und zuverlässig ausführen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Bohrkrone dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone zweiteilig ausgebildet ist, wobei der aus einem gegenüber dem Material des Bohrkopfs duktileren bzw. weicheren Material ausgebildete Grundkörper an seinem vorderen dem Bohrkopf zugewandten Endbereich mit einem Gewinde, insbesondere Außengewinde zur Festlegung des Bohrkopfs ausgebildet ist und daß der Grundkörper in seinem vorderen Endbereich eine Auflagerfläche für eine von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfs aufweist. Indem die Bohrkrone zweiteilig ausgebildet ist, gelingt es, ein Brechen bzw. Reißen der Bohrkrone, insbesondere in dem Bereich der Verbindung des Grundkörpers mit dem Bohrkopf mit Sicherheit zu vermeiden. Indem weiterhin der aus einem gegenüber dem Material des Bohrkopfs duktileren bzw. weicheren Material ausgebildete Grundkörper mit einem Gewinde zum Festlegen des Bohrkopfs ausgebildet ist, wird, nachdem der Bohrkopf einfach auf den Grundkörper aufgeschraubt ist, die Schraubverbindung des Bohrkopfs mit dem Grund- körper während des Bohrens durch raschen Verschleiß des duktilen bzw. weichen Materials unbrauchbar, wodurch das Gewinde des duktilen Grundkörpers soweit beschädigt wird, daß ein unbeabsichtigtes Lösen des Bohrkopfs von dem Grundkörper während des Bohrens hintangehalten werden kann. Dadurch, daß der Grundkörper in seinem vorderen Endbereich eine Auflagerfläche für eine von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfs aufweist, ist zusätzlich sichergestellt, daß während des Bohrens ein unbeabsichtigtes Kippen des Bohrkopfs in bezug auf die Vortriebsrichtung und somit eine ungleichmäßige Ausbildung des Bohrlochs vermieden ist. Durch die Ausbildung der Bohrkrone aus unterschiedlichen Materialien wird darüber hinaus gewährleistet, daß einerseits der Bohrkopf eine ausreichende Härte aufweist, um nicht vorzeitig während des Bohrens abgenutzt zu werden und daß andererseits der Grundkörper ausreichend duktil ist, um eine Rißbildung bzw. Sprödbrüche, insbe- sondere im Bereich der Verbindung mit dem Bohrkopf, hintanzuhalten.
Für eine einfache und auch kostengünstige Ausbildung der Bohrkrone ist diese gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung so ausgebildet, daß der Grundkörper an seinem von dem Bohrkopf abgewandten Endbereich ein Gewinde, insbesondere In- nengewinde zur Verbindung mit dem Bohrgestänge bzw. gegebenenfalls einem weiteren Adapter aufweist. Um darüber hinaus zu gewährleisten, daß das Bohrgestänge oder gegebenenfalls ein weiterer Adapter nicht unbeabsichtigt während des Bohrens, insbesondere Drehschlagbohrens, von der Bohrkrone gelöst wird, ist die Erfindung bevorzugt so weitergebildet, daß die Gewinde des Grundkörpers voneinander verschie- dene Steigungen und eine voneinander verschiedene Anzahl von Gewindegängen aufweisen. Mit einer derartigen Ausbildung gelingt es nach Beendigung des Bohrvorgangs das Bohrgestänge sicher von dem Grundkörper zu lösen, da durch Auswahl der Anzahl der Gewindegänge bzw. der Steigung derselben sichergestellt werden kann, daß das Gewinde zur Festlegung des Bohrgestänges nicht ebenfalls während des Bohrvorgan- ges beschädigt wird.
Um hierbei sicherzustellen, daß das Bohrgestänge nicht zu tief in das Innere des Grundkörpers eingeschraubt wird bzw. weitere im Inneren des Bohrkopfs vorgesehene Elemente, wie z.B. Ventile beschädigt, ist die Erfindung bevorzugt so weitergebildet, daß das Innengewinde zur Verbindung mit dem Bohrgestänge bzw. gegebenenfalls dem weiteren Adapter einen Anschlag als Einschraubbegrenzung für das Bohrgestänge bzw. gegebenenfalls den weiteren Adapter aufweist.
Um ein besonders zuverlässiges Einführen des Bohrgestänges, insbesondere auch in Falle eines Austausches des Bohrgestänges während des Bohrvorganges, oder gegebenenfalls auch eines weiteren Adapters in den Grundkörper zu gewährleisten, ist die Erfindung bevorzugt so weitergebildet, daß der Grundkörper an seinem vom Bohrkopf abgewandten Endbereich mit einer sich in Richtung zum Bohrkopf verjüngenden Fangglocke ausgebildet ist. Durch Ausbildung einer derartigen Fangglocke an dem vom Bohrkopf abgewandten Endbereich des Grundkörpers kann insbesondere rasch und sicher ein Bohrgestänge mit dem Grundkörper verbunden werden, wodurch eine nicht unwesentliche Beschleunigung des Arbeitsvorgangs, insbesondere des Zusammenbaues eines für ein Bohren in einem speziellen Boden- oder Gesteinsmaterial adaptierten Bohrwerkzeugs direkt vor Ort erzielt werden kann. Indem die Erfindung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung so ausgeführt ist, daß der Grundkörper als Schlagring für ein Hüllrohr ausgebildet ist und daß der Schlagring gegebenenfalls mit den Ausnehmungen zum Abtransport von Bohrklein des Bohrkopfs fluchtende Ausnehmungen aufweist, kann zusätzlich während des Bohrvorgangs ein in Abstand vom Bohrgestänge vorgesehenes bzw. festgelegtes Hüllrohr in das Bohrloch- innere durch eine Schlag- bzw. Zugbeanspruchung durch die Bohrkrone eingebracht bzw. mitgeführt werden, wodurch eine weitere Vereinfachung des Bohrens erzielt wird und darüber hinaus sichergestellt ist, daß der Bohrvorgang nicht durch hereinbrechendes Gestein behindert wird bzw. das Bohrwerkzeug beschädigt wird. Weiters wird durch eine derartige Ausbildung unter anderem ein übermäßiger Abrieb des relativ wei- chen bzw. duktilen Grundkörpers durch daran vorbei geführtes Bohrklein vermieden.
Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, der Schlagring mit einer, einen Winkel von 30° bis 60°, insbesondere etwa 45° mit der Waagrechten einschließenden, Schlagschulter ausgebildet ist, wird einerseits das Hüllrohr sicher mitgeführt und andererseits aufgrund der Geometrie der Schlagschulter eine Abnutzung bzw. ein Verschleiß der aus einem duktilen bzw. weichen Material ausgebildeten Schlagschulter vermieden.
Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, die Bohrkro- ne so ausgebildet ist, daß die wenigstens eine Spülöffnung des Bohrkopfs über Zufuhreinrichtungen für Spülfluid, welche in einem zwischen dem Bohrkopf und dem vorderen Endbereich des Bohrgestänges bzw. gegebenenfalls weiteren Adapters ausgebildeten Ringraum münden, beaufschlagt ist, wird einerseits eine Kühlung des Verbindungsbereichs des Bohrkopfs mit dem Grundkörper zur Verfügung gestellt, wodurch die Stand- zeit der Bohrkrone erhöht werden kann und andererseits kann in einem derartigen Fall mit einer einzigen Zufuhreinrichtung für Spülfluid das Auslangen gefunden werden, selbst wenn das Spülfluid durch eine in dem Ringraum vorgesehene Verteilereinrichtung nachfolgend einer Mehrzahl von Öffnungen für Spülfluid zugeführt ist. Dadurch, daß gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Grundkörper wenigstens einen mit der wenigstens einen Spülöffnung des Bohrkopfs zusammenwir- kenden Rückspülkanal aufweist, gelingt es gegebenenfalls in den Durchtrittsöffnungen für abzuforderndes Bohrklein hängen gebliebenes Material sicher in Richtung zum Bohrlochäußeren auszutragen, so daß ein Verlegen der Abtransportöffnungen vermieden ist. indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, die wenigstens eine Spülöffnung des Bohrkopfs über ein insbesondere zwischen der Auflagerfläche des Grundkörpers und dem Bohrkopf angeordnetes Spülventil beaufschlagt ist, gelingt eine Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten der Bohrkrone, insbesondere eine An- passung an die Erfordernisse beim Bohren in den verschiedensten Gesteinsarten. Neben der erforderlichen Kühlung der Bohrkrone ist es für den Abtransport des Bohrkleins mancher Gesteinsarten erforderlich, relativ große Mengen an Spülfluid einzusetzen, wobei es für andere Gesteinsarten wie z.B. Schiefer erforderlich ist, möglichst wenig Spülfluid einzusetzen, da übermäßige Mengen an Spülfluid zu einem Verpacken der Öffnungen für einen Abtransport des Bohrkleins führen, wodurch die Bohrkrone vorzeitig unbrauchbar wird. Als Spülventil kann hierbei beispielsweise ein Kugel-Scheibenventil oder dgl. eingesetzt werden, welches einerseits ausreichend robust ist, um den Beanspruchungen während eines Bohrens, insbesondere Drehschlagbohrens, zu widerstehen und andererseits im Bedarfsfall zuverlässig öffnet oder schließt, wodurch die eingesetzte Menge an Spülfluid an die jeweiligen Gegebenheiten anpaßbar ist. Weiters wird eine einfache Möglichkeit einer intermittierenden Beaufschlagung des Bohrkopfes mit Spülfluid zur Verfügung gestellt, wodurch gleichzeitig ein Austrag einer übermäßigen Menge an Spülfluid vermieden ist. Um eine besonders effiziente Kühlung der Bohrkrone und auch einen sicheren Abtransport von gebildeten Bohrklein gewährleisten zu können, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung die Bohrkrone mit einer Mehrzahl von Öffnungen zum Ausbringen von Spülfluid versehen, wobei diese Öffnungen konzentrisch und in Abstand vom Zentrum des Bohrkopfs ausgebildet sind. Mit einer derartigen Ausbil- dung gelingt insbesondere eine effiziente Kühlung des üblicherweise besonders beanspruchten und die Hauptlösearbeit verrichtenden ringförmigen Bereichs der Bohrkrone, wodurch wiederum sichergestellt ist, daß die Bohrkrone auch bei Einsatz in hartem Gestein nicht vorzeitig abgenutzt wird oder überhitzt und somit auch große Bohrlochtiefen zuverlässig ausgebildet werden können. Um weiterhin zuverlässig den Abtransport von Bohrklein durch den Ringraum zwischen der Bohrlochwandung bzw. gegebenenfalls einem Hüllrohr und dem Bohrgestänge zu gewährleisten, kann die Bohrkrone so ausgebildet sein, daß im ringförmigen Bereich des Bohrkopfs die Ausnehmungen zum Abtransport von Bohrklein vorgesehen sind
Indem beispielsweise die Mehrzahl von Öffnungen zum Ausbringen von Spülfluid über ein Spülventil beaufschlagt sind, gelingt eine weitere Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Bohrkrone, insbesondere eine Anpassung an die Erfordernisse beim Bohren in den verschiedensten Gesteinsarten. Neben der erforderlichen Kühlung der Bohrkrone ist es für den Abtransport des Bohrkleins mancher Gesteinsarten erforderlich, relativ große Mengen an Spülfluid einzusetzen, für andere Arten wie beispielsweise Schiefer können jedoch übermäßige Mengen an Spülfluid zu einem Verpacken der Öffnungen für den Abtransport des Bohrkleins führen, wodurch die Bohrkrone vorzeitig unbrauchbar werden kann.
Eine weitere Verbesserung der Anpaßbarkeit der Bohrkrone an die unterschiedlichsten Bedingungen bzw. Anforderungen gelingt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß im Bereich der Auflagerfläche für den vorderen Endbereich des Grundkörpers in dem Bohrkopf eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen ausgebil- det ist. Diese Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen kann hierbei für die verschiedensten Einsatzzwecke herangezogen werden und insbesondere in dem Fall, in welchem sie den Bereich der Auflagerfläche des Grundkörpers wenigstens teilweise übersteigen, als z.B. als zusätzliche Öffnungen zum Austragen von Spülfluid, was bei extrem harten Gestein, wo eine zusätzliche Kühlung der Bohrkrone erforderlich sein kann, günstig er- scheint oder zum Ausbilden von zusätzlichen Öffnungen für den Austrag von Bohrklein oder dgl. genutzt werden.
Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, die Bohrkrone so ausgebildet ist, daß in wenigstens einige der Durchtrittsöffnungen, insbesondere lösbare Bohrstifte eingesetzt sind und daß der vordere Endbereich des Grundkörpers als Halte- bzw. Anschlagfläche für die Bohrstifte ausgebildet ist, kann der Bohrkopf in Anpassung an die zu erwartenden Gesteinsbedingungen, insbesondere direkt vor Ort ohne Einsatz von irgendwelchen Zusatzeinrichtungen, wie Schweißeinrichtungen oder dgl., mit wenigstens einigen weiteren Bohrstiften versehen werden, wodurch die Uni- versalität des Einsatzes der erfindungsgemäßen Bohrkrone weiter erhöht werden kann. Indem in einem derartigen Fall der vordere Endbereich des Grundkörpers als Halte- bzw. Anschlagfläche für die zusätzlich, insbesondere auf der von der Abbaufläche abgewandten Seite eingesetzten und beispielsweise einen sich in Richtung zur Abbaufläche verjüngenden Querschnitt oder eine Art Sockel mit gegenüber der Geometrie des aus dem Bohrkopf vorragenden Teils des Bohrstiftes vergrößertem Querschnitt aufwei- senden Bohrstifte dient, kann eine von den Fachleuten vor Ort für erforderlich erachtete zusätzliche Anzahl von Bohrstiften direkt vor Ort eingesetzt und durch Verbinden des Grundkörpers mit dem Bohrkopf festgelegt werden, wodurch die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten der Bohrkrone noch weiter erhöht wird. Indem die Bohrstifte wenigstens teilweise lösbar in dem Bohrkopf festgelegt sind, kann die Bohrkrone bzw. der Bohrkopf vor dem jeweiligen Einsatz entsprechend den zu erwartenden Einsatzbedingungen bzw. Gesteincharakteristika, wie Härte, Schichtung, Bohrtiefe oder dgl. an die jeweiligen Bedingungen durch Einsetzen der geeigneten Bohrstifte angepaßt werden, so daß die Anzahl der Bohrlöcher, welche aufgrund des Versagens bzw. der vorzeitigen Abnützung der Bohrstifte vorzeitig aufgegeben werden müssen, drastisch gesenkt werden kann.
Eine besonders standfeste und gleichzeitig kostengünstige Bohrkrone ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung so ausgebildet, daß der Grundkörper aus einem Gußwerkstoff, Baustahl oder kalt gewalztem Stahl gebildet ist und daß der Bohrkopf aus Werkzeugstahl, niedrig legiertem Stahl oder einem wärmebehandelten Stahl gebildet ist. Durch eine derartige Materialauswahl gelingt es einerseits einen ausreichend harten, verschleißbeständigen Bohrkopf herzustellen und andererseits einen ausreichend duktilen bzw. weichen Grundkörper auszubilden, in welchem insbeson- dere die von Bohrkronen gemäß dem Stand der Technik bekannten Rißbildungen bzw. Sprödbrüche mit Sicherheit vermieden sind.
Indem wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht der Bohrkopf mit einer Mehrzahl von im wesentlichen einen gesamten Bohrquerschnitt überdecken- den, zueinander versetzt angeordneten Bohrstiften versehen ist wird beim Bohren sichergestellt, daß während des Bohrvorgangs keine Grate oder Spitzen in dem Bohrloch bestehen bleiben, wodurch ein gleichmäßiger Bohrfortschritt gewährleistet ist. Insgesamt ist mit einer derartigen Ausbildung eine einerseits kostengünstige Bohrkrone zur Verfügung gestellt, welche jedoch andererseits gleichzeitig eine ausreichende Standzeit aufweist, um ein Bohren auch bis zu großen Bohrlochtiefen zu gewährleisten, ohne daß die Bohrkrone als Gesamtes vorzeitig beschädigt oder abgenützt wird. Dadurch, daß, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht der Bohrkopf Bohrstifte unterschiedlicher Härte und/oder Kontur und/oder Neigung und/ oder frei aus dem Bohrkopf vorragender Länge aufweist, gelingt es die Bohrkrone so auszubilden, daß sie exakt an die jeweiligen zu erwartenden Boden- oder Gesteinsverhältnisse angepaßt ist. Hierbei weisen beispielsweise, um eine vorzeitige Abnutzung der stärker beanspruchten Bohrstifte des ringförmig ausgebildeten Bereichs der Bohrkrone zu vermeiden, die im ringförmigen Bereich des Bohrkopfs angeordneten Stifte eine größere Härte als die im Zentralbereich des Bohrkopfs angeordneten Stifte auf. Mit einer derartigen Ausbildung ist zusätzlich gewährleistet, daß ein Bohrloch ausgebildet wird, dessen Querschnitt über die gesamte Bohrlochtiefe im wesentlichen konstant ist, was insbesondere das nachträgliche Verfüllen des Bohrlochs mit Zement erleichtert. Weiterhin kann mit einer Bohrkrone, bei welcher die im ringförmigen Bereich des Bohrkopfs angeordneten Bohrstifte eine gegenüber den Bohrstiften im Zentralbereich größere frei aus dem Bohrkopf vorragende Länge aufweisen ein gegenüber dem Querschnitt des Bohrkopfs etwas vergrößerten Bohrquerschnitt ausgebildet werden, so daß mit ein und derselben Bohrkrone, je nach Bestückung mit Hartmaterialstiften in einem gewissen Ausmaß unterschiedliche Bohrquerschnitte gebildet werden können, wodurch z.B. einem Ausbau durch wechselnde Gesteinsschichten bzw. Materialien Rechnung getragen werden kann. Mit einer derartigen Ausbildung kann auch z.B. zuerst ein Bohren durch weichere Boden- oder Mergelschichten durchgeführt werden, bei welchem der Bohrquerschnitt untergeordneter Bedeutung ist und bei welchem sich die größere frei aus dem Bohrkopf vorragende Länge der Bohrstifte abnutzt, worauf unmittelbar das eigentliche Bohrloch mit dem gewünschten Bohrquerschnitt ohne Verwendung einer neuen Bohrkrone hergestellt werden kann.
Indem schließlich die Bohrstifte wenigstens teilweise geneigt bzw. schräg in den Bohr- köpf eingesetzt sind wird sichergestellt, daß der gesamte Bohrquerschnitt durch die Bohrstifte überstrichen wird und keinerlei Grate bzw. Rippen während des Ausbaus an der Abbaufläche bestehen bleiben. Eine derartige Schrägstellung von wenigstens einigen der Bohrstifte ist hierbei insbesondere im Bereich des Übergangs von einem ringförmigen Bereich der Bohrkrone zu dem zentralen Bereich der Bohrkrone günstig, da in diesem Bereich die Bohrstifte nur bis zu einem gewissen Grad so angeordnet werden können, daß die Bohrbilder der Stifte einander überschneiden. Mit Ausbildungen der Bohrkrone, in welcher insbesondere die Bohrstifte in dem ringförmigen Bereich der Bohrkrone von jenen in dem Zentralbereich verschieden sind, ist gewährleistet, daß die Bohrstifte, die in jenem Bereich der Bohrkrone, welcher die Haupt- lösearbeit zu verrichten hat, angeordnet sind, nämlich in dem ringförmigen Bereich, nicht vorzeitig abgenützt bzw. unbrauchbar sind. Hierbei ist die Bohrkrone so ausgebildet, daß die im, im wesentlichen ringförmigen, Bereich angeordneten Bohrstifte die Anzahl der im Zentralbereich angeordneten Bohrstifte übersteigt. Um weiterhin die Ausbildung von Graten oder Rippen während des Bohrens zu vermeiden, ist die Bohrkrone so ausgebildet, daß die von den Bohrstiften des Zentralbereichs und des ringförmigen Bereichs gebildeten Schnittkreise einander überschneiden. Mit einer derartigen Ausbildung ist zusätzlich gewährleistet, daß aufgrund der vollständigen Überdeckung des Bohrquerschnitts durch die Bohrstifte einerseits ein gleichmäßi- ger Bohrfortschritt mit einem vollständig regelmäßigen Bohrbild erzielt wird und andererseits mit der Anordnung der mindest möglichen Zahl der Bohrstifte das Auslangen gefunden wird. Indem weiterhin ein zentraler Schnittkreis des Zentralbereichs der Bohrkrone von einem außerhalb der Mitte der Bohrkrone angeordneten Bohrstift ausgebildet ist, wird einerseits ein punktförmiges Schlagen eines zentral angeordneten Bohr- Stifts vermieden und andererseits im Zentrum ausreichend Platz für beispielsweise eine Spülöffnung zu Verfügung gestellt, über welche eine zuverlässige Kühlung der gesamten Anschlagfläche des Bohrkopfs ermöglicht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert, in dieser zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine zweiteilig ausgebildete Bohrkrone gemäß der Erfindung; und
Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildung einer zweiteilig ausgebildeten Bohrkrone gemäß der Erfindung.
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Bohrkopf der Bohrkrone gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Bohrkopf der Bohrkrone gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Bohrkopf gemäß einer Abwandlung der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine weitere Abwandlung des Bohrkopfs ge- mäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Bohrkrone 1 dargestellt, welche aus einem aus Werkzeugstahl gebildeten Bohrkopf 2 und einem aus Baustahl gebildeten Grundköper 3 besteht. Der Grundköper 3 ist hierbei mittels eines in dem vorderen Endbereich des Grundkörpers vorgesehenen Gewindes 4, insbesondere Außengewindes, in den Bohr- köpf 2 eingeschraubt, wobei aufgrund der verschiedenen Materialien, aus welchen der Bohrkopf 2 und der Grundkörper 3 ausgebildet sind, diese Gewindeverbindung nach einer kurzfristigen Schlag- bzw. Drehschlagbeanspruchung soweit zerstört bzw. unbrauchbar, insbesondere verschlissen ist, wodurch ein Öffnen der Gewindeverbindung, insbesondere ein Aufschrauben der Gewindeverbindung während des Bohrens hintan- gehalten bzw. unmöglich gemacht ist und eine nach einem einmaligen Zusammenschrauben im wesentlichen unlösbare Verbindung ausgebildet ist.
In dem Inneren des Grundkörpers 3 ist ein weiteres Gewinde 5, insbesondere Innengewinde vorgesehen, über welches der Grundkörper 3 mit einem schematisch darge- stellten Bohrgestänge 6 bzw. gegebenenfalls einem weiteren Adapter verbunden ist, wobei in dem Inneren des Bohrgestänges 6 ein Zufuhrkanal 7 für die Zufuhr von Spül- fluid vorgesehen ist. Für ein zuverlässiges Einsetzen bzw. Einschrauben des Bohrgestänges 6 in den Grundkörper 3 ist hierbei der Grundkörper 3 an seinem von dem Bohrkopf abgewandten Endbereich mit einer Abschrägung bzw. Fangglocke 17 ausge- bildet. Die Fangglocke 17 ist hierbei so ausgebildet, daß sie zusätzlich einen Anschlag für eine Anschlagschulter 18 des Bohrgestänges 6 bildet, wodurch die Einsetztiefe des Bohrgestänges in den Grundkörper innerhalb einer geringen Toleranz begrenzt ist.
Der vordere Endbereich 8 des Grundkörpers 3 ist als Anschlag- bzw. Auflagerfläche 9 für die von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfes 2 ausgebildet, wodurch gemeinsam mit der vorgesehenen Gewindeverbindung 4 der für eine Bruch- bzw. Rißbildung besonders anfällige Bereich 10 der Bohrkrone 1 gegenüber herkömmlichen Bohrkronen verstärkt und insbesondere bruchfest ausgebildet ist. Der einteilig ausgebildete Bohrkopf 2 weist einen im wesentlichen eben ausgebildeten Zentralbereich 28 und einen zu dem Zentralbereich 28 geneigt ausgebildeten ringförmigen Bereich 29 auf, wobei über die gesamte einer Abbaufront zugewandte Seite verteilt eine Mehrzahl von zueinander versetzt angeordneten Bohrstiften 1 vorgesehen ist. Die Bohrstifte 11 , welche aus Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätzen gebildet sind, sind hierbei so angeordnet, daß sie im wesentlichen den gesamten Bohrquerschnitt der Bohrkrone 1 überdecken, so daß während des Bohrens, insbesondere Drehschlagboh- rens, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial keinerlei Rippen oder Grate ausgebildet werden, sondern ein glatter und gleichmäßiger Abbau des Boden- oder Gesteinsmaterials erfolgt. Schließlich sind in dem Bohrkopf 2 Öffnungen 12 zum Ausbringen von Spülfluid vorgesehen, wobei diese Öffnungen 12 wie dies schematisch dargestellt ist, über ein eingriffsgesteuertes Ventil 13, beispielsweise ein Kugel-Scheibenventil, offen- und verschließbar ausgebildet sind, um die Bohrkrone in Abhängigkeit von dem lösenden Gesteinsmaterial zu kühlen und/oder das gebildete Bohrklein durch schematisch in Fig. 1 im ringförmigen Bereich 9 des Bohrkopfs 2 angedeutete Ausnehmungen 25 bzw. einen Kanal 31 für das Ausbringen von Spülfluid mit einem zwischen dem vorderen Endbereich 14 des Bohrgestänges 4 und der von der Abbaufront abgewandten Seite des Bohrkopfes 2 ausgebildeten Ringraum 15 auszutragen. Um ein zu tiefes Einschrauben des Bohrgestänges 6 in das Innere des Grundkörpers sicher zu vermeiden, ist darüber hinaus im vorderen Endbereich 8 des Grundkörpers 3 eine Einschraubbegrenzung in Form eines Vorsprungs bzw. einer Nase 16 vorgesehen, wodurch weiterhin sichergestellt ist, daß der Querschnitt des Ringraums 15 in Richtung zur Abbaufläche nicht über ein gewisses Mindestmaß verringert wird, wo- durch die Zuverlässigkeit des Ausbringens von Spülfluid während des Bohrvorgangs gewährleistet ist.
Um beim Bohren, insbesondere Drehschlagbohren, eines Bohrloches gleichzeitig mit dem Bohrwerkzeug ein Hüllrohr in das Bohrloch einbringen zu können, ist an dem von dem Verbindungsbereich des Grundkörpers 3 mit dem Bohrkopf 2 abgewandten Außenumfang des Grundkörpers 3 eine Abschrägung 19 ausgebildet, welche als Schlagschulter für das Einschlagen bzw. Mitziehen eines lediglich schematisch dargestellten Hüllrohres 20 dient. Für ein zuverlässiges Zusammenwirken der Schlagschulter 19 mit dem Hüllrohr 20 ist das Hüllrohr 20 ebenfalls mit einer komplementären Ab- schrägung 21 versehen.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 2, welche betreffend die Hauptbauteile mit jener von Fig. 1 übereinstimmt, sind die Bezugszeichen von Fig. 1 beibehalten und lediglich jene Teile gesondert beschrieben, welche von jenen der Fig. 1 abweichen. Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 keinerlei Einschraubbegrenzung für das Bohrgestänge 6 in dem vorderen Endbereich 8 des Grundkörpers 3 vorgesehen, sondern die Einschraubbegrenzung wird durch einen im wesentlichen waagrecht ausgebildeten Anschlag 22 des Grundkörpers 3 für das Bohrgestänge 6 ausgebil- det. Durch eine derartige Ausbildung gelingt es den Ringraum 15 zum Ausbringen von Spülfluid zu vergrößern, und überdies ist in dem Ringraum 15 zusätzlich ein schematisch dargestelltes Spülventil 23, insbesondere ein eingriffsgesteuertes Kugel-Scheibenventil ausgebildet, um die Bohrkrone 1 in Abhängigkeit von dem zu lösenden Gesteinsmaterial zu kühlen und/oder das gebildete Bohrklein durch schematisch in Fig. 2 angedeutete Ausnehmungen 25 abzutransportieren. Weiterhin ist in dieser Ausbildung zusätzlich ein Rückspülkanal 24 vorgesehen, mit welchem sichergestellt ist, daß ein Verlegen der Öffnungen für den Abtransport von Bohrklein hintangehalten ist und das Bohrklein sicher und zuverlässig aus dem Bohrlochinneren ausgetragen wird. In der Fig. 3, welche eine Draufsicht auf den Bohrkopf 2 von Fig. 1 darstellt und in welcher die Bezugszeichen von Fig. 1 beibehalten sind, ist ersichtlich, daß die Anzahl der Bohrstifte 1 1 , welche im ringförmigen Bereich 29 des Bohrkopfs 2 angeordnet sind, die Anzahl der Bohrstifte 10, welche im zentralen Bereich 28 des Bohrkopfs 2 angeordnet sind, deutlich übersteigt. Mit einer derartigen Ausbildung ist einerseits sichergestellt, daß die, die Hauptlösearbeit verrichtenden, Stifte 11 im ringförmigen Bereich 29 der Bohrkrone 1 nicht vorzeitig abgenutzt werden und andererseits ist die Anordnung der Bohrstifte auch im Zentralbereich 28 des Bohrkopfs 2 derart gewählt, daß die von den Bohrstiften des Zentralbereichs 28 und des ringförmigen Bereichs 29 gebildeten Schnittkreise einander überlappen bzw. überschneiden, so daß die Ausbildung von Graten und Rippen, welche dem Bohrfortschritt hinderlich sein könnten, vermieden ist.
Die im ringförmigen Bereich 29 der Bohrkrone ausgebildeten Ausnehmungen 25 zum Abtransport von Bohrklein sind bei der Darstellung gemäß Fig. 3 sich über die gesamte Tiefe des ringförmigen Bereichs 29 des Bohrkopfs erstreckend ausgebildet, um ein Verlegen der Ausnehmungen 253 während des Abtransports von Bohrklein zu vermeiden. Um das Bohrklein möglichst vollständig in die Ausnehmungen 25 zu spülen, sind die Spülöffnungen 12 hierbei insbesondere den Ausnehmungen 25 direkt benachbart mündend angeordnet. Weiterhin sind die im ringförmigen Bereich 9 des Bohrkopfs 2 angeordneten Bohrstifte 10 einerseits so angeordnet, daß der gesamte Bohrquerschnitt 11 des Bohrkopfs 2 überdeckt ist und andererseits sind zusätzlich weiter über den Außenumfang 30 des Bohrkopfs 2 vorragende Bohrstifte 31 angeordnet, welche einerseits eine größere vorragende Länge als die weiteren Bohrstifte 11 aufweisen, um relativ lockeres bzw. weiches Gestein zu räumen und andererseits den Bohrquerschnitt zu vergrößern. Durch die Anordnung von sogenannten Kalibrierbohrstiften 15 kann bei Verwendung einer Standardbohrkrone 1 der Bohrquerschnitt über den vorgegebenen Bohrquerschnitt hinaus vergrößert werden, ohne daß eine größer dimensionierte Bohrkrone verwendet werden muß. Bei dem Bohrkopf 2 gemäß Fig. 4 sind die Bezugszeichen der vorhergehenden Fig. wiederum beibehalten, wobei sich diese Ausbildung gegenüber den Vorhergehenden dadurch unterscheidet, daß Bohrstifte verschiedener Härte eingesetzt sind, wobei Bohrstifte 32, welche eine gegenüber den Bohrstiften 10 vergrößerte bzw. verringerte Härte ausweisen, schraffiert dargestellt sind.
Zusätzlich ist im Zentrum des zentralen Teils 28 des Bohrkopfs 2 eine weitere Spülöffnung 33 zusätzlich zu den Spülöffnungen 12 vorgesehen, um insbesondere eine Kühlung des Bohrkopfs und einen sicheren Abtransport von Bohrklein auch aus den zentralen Teil 28 des Bohrkopfs 2 mit Sicherheit zu gewährleisten.
In Fig. 5 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Bohrkopfs 2 im Schnitt dargestellt. Bei dieser Ausführungsform, bei welcher wiederum die Bezugszeichen so weit wie möglich beibehalten sind, sind im zentralen Teil 28 des Bohrkopfs im Bereich der Anschlag- bzw. Auflagerfläche 9 für die von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfs 2 Durchtrittsöffnungen 34 ausgebildet. Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 sind in diese Durchtrittsöffnungen Bohrstifte 35, insbesondere von der Abbaufläche abgewandten Seite des Bohrkopfs 2 eingesetzt und im Betrieb durch die Auflagerfläche 9 als Halte- bzw. Anschlagfläche gehalten, wodurch der Bohrkopf 2 im Bedarfsfall mit zusätzlichen Bohrstiften 35 versehen werden kann. Überdies können die Durchtrittsöff- nungen 34 gegebenenfalls auch als zusätzliche Spülöffnungen eingesetzt werden.
Es erübrigt sich festzuhalten, daß die Bohrstifte 11 , 31 , 32 und/oder 35 auch eine voneinander abweichende Kontur, verschiedene Neigung zu dem Bohrkopf 2 oder vorragende freie Länge in Bezug auf den Bohrkopf 2 aufweisen können. Weiterhin ist offen- sichtlich, daß durch Vorsehen einer unterschiedlichen Anzahl von Bohrstiften einer anderen Geometrie des Bohrkopfs 2, vor allem in Bezug auf die Ausnehmungen 25 für den Abtransport von Bohrklein oder der Spülöffnungen 12, welche allesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind, eine Vielzahl von unterschiedlichen Bohrkronen, insbesondere„verlorenen Bohrkronen" ausgebildet werden kann und somit eine einfache und zuverlässige Adaptierung der Bohrkrone an die unterschiedlichsten Gegebenhei- ten, wie Härte und Konsistenz des abzubauenden Materials, Bohrlochtiefe und dgl. erzielt werden kann.
Selbstverständlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch jede von den nachfolgenden Ansprüchen umfaßte, abgewandelte Ausbildung der Bohrkrone zur Verfügung gestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Bohrkrone (1 ) zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren von Lö- ehern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei die Bohrkrone (1 ) aus einem Bohrkopf
(2), der einen im wesentlichen eben ausgebildeten Zentralbereich (28) und einen zu dem Zentralbereich (28) geneigten im wesentlichen ringförmigen Bereich (29) aufweist, der mit einer Mehrzahl von Hartmetall- oder Hartmaterialeinsätzen (11 ), wenigstens einer Spülöffnung (12), zum Ausbringen von Spülfluid sowie Ausnehmungen (25) zum Abtransport von Bohrklein versehen ist und einem mit dem Bohrkopf (2) einteilig ausgebildeten Grundkörper (3) zur Verbindung über ein Bohrgestänge (6) mit einem Antriebselement zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone (1 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1 ) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der aus einem gegenüber dem Material des Bohrkopfs (2) duktileren bzw. weicheren Ma- terial ausgebildete Grundkörper (3) an seinem vorderen dem Bohrkopf (2) zugewandten Endbereich mit einem Gewinde (4), insbesondere Außengewinde zur Festlegung des Bohrkopfs (2) ausgebildet ist und daß der Grundkörper (3) in seinem vorderen Endbereich (8) eine Auflagerfläche (9) für eine von der Abbaufläche abgewandte Seite des Bohrkopfs (2) aufweist.
2. Bohrkrone nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) an seinem von dem Bohrkopf (2) abgewandten Endbereich ein Gewinde (5), insbesondere Innengewinde zur Verbindung mit dem Bohrgestänge (6) bzw. gegebenenfalls einem weiteren Adapter aufweist.
3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (4, 5) des Grundkörpers (3) voneinander verschiedene Steigungen und eine voneinander verschiedene Anzahl von Gewindegängen aufweisen.
4. Bohrkrone nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (5) zur Verbindung mit dem Bohrgestänge (6) bzw. gegebenenfalls dem weiteren Adapter einen Anschlag als Einschraubbegrenzung (16) für das Bohrgestänge (6) bzw. gegebenenfalls den weiteren Adapter aufweist.
5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) an seinem vom Bohrkopf (2) abgewandten Endbereich mit einer sich in Richtung zum Bohrkopf (2) verjüngenden Fangglocke (17) ausgebildet.
6. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) als Schlagring (19) für ein Hüllrohr (20) ausgebildet ist ist und daß der Schlagring (19) gegebenenfalls mit den Ausnehmungen (25) zum Abtransport von Bohrklein des Bohrkopfs (2) fluchtende Ausnehmungen aufweist.
7. Bohrkrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagring (19) mit einer, einen Winkel von 30° bis 60°, insbesondere etwa 45° mit der Waagrechten einschließenden, Schlagschulter ausgebildet ist.
8. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spülöffnung (12) des Bohrkopfs über Zufuhreinrichtungen (7) für Spülfluid, welche in einem zwischen dem Bohrkopf (2) und dem vorderen Endbereich des Bohrgestänges bzw. gegebenenfalls weiteren Adapters ausgebildeten Ringraum (15) münden, beaufschlagt ist.
9. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) wenigstens einen mit der wenigstens einen Spülöffnung (12) des Bohrkopfs (2) zusammenwirkenden Rückspülkanal (24) aufweist.
10. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spülöffnung (12) des Bohrkopfs (2) über ein insbesondere zwischen der Auflagerfläche (9) des Grundkörpers und dem Bohrkopf (2) angeordnetes Spülventil (23) beaufschlagt ist.
11. Bohrkrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Spülöffnungen (12) zum Ausbringen von Spülfluid vorgesehen ist und daß die Öffnungen (12) konzentrisch und in Abstand vom Zentrum des Bohrkopfs (2) angeordnet sind.
12. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Auflagerfläche (9) für den vorderen Endbereich des Grundkörpers (3) eine Mehr- zahl von Durchtrittsöffnungen (34) ausgebildet ist.
13. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einige der Durchtrittsöffnungen (26) Bohrstifte (27), insbesondere lösbar eingesetzt sind und daß der vordere Endbereich des Grundkörpers (3) als Halte- bzw. Anschlagfläche für die Bohrstifte (27) ausgebildet ist.
14. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) aus einem Gußwerkstoff, Baustahl oder kalt gewalztem Stahl gebildet ist und daß der Bohrkopf (2) aus Werkzeugstahl, niedrig legiertem Stahl oder einem wärmebehandelten Stahl gebildet ist.
15. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (2) mit einer Mehrzahl von im wesentlichen einen gesamten Bohrquerschnitt überdeckenden, zueinander versetzt angeordneten Bohrstiften (11 ) versehen ist.
16. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (2) Bohrstifte (1 1 , 31 , 32, 35) unterschiedlicher Härte und/oder Kontur und/oder Neigung und/oder frei aus dem Bohrkopf (2) vorragender Länge aufweist.
17. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstifte (1 1 , 31 , 32, 35) wenigstens teilweise plattiert ausgebildet sind.
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