CH630996A5 - Gesteinsbohrer mit hartmetall-bohrkopf. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer für drehschla-15 gendes Bohren, mit einem am freien Ende des Bohrerschaftes sitzenden Bohrkopf, dessen Schneidkörper aus Hartmetall bestehen.
Es sind bereits Gesteinsbohrer dieser Art bekannt geworden, bei welchen in die Bohrkrone diametral verlaufende Hart-20 metallplättchen eingesetzt sind, welche entlang ihrer die Stirnfläche der Bohrkrone bildenden Längskante dachförmig geschliffen sind. Bei diesen Gesteinsbohrern ist häufig zum Zentrieren des Bohrers im Bohrerloch ein gesonderter Zentrierbohrer vorgesehen. Ausser zweischneidigen Bohrkronen sind auch 25 Kreuzbohrer bekannt, bei welchen an der Stirnfläche der Bohrkrone insgesamt vier Hartmetallschneiden gleichmässig über die Stirnfläche verteilt und kreuzförmig angeordnet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei den bekannten Gesteinsbohrern eine hohe Antriebsleistung notwendig ist, wenn ein rascher Fort-30 schritt des Bohrvorganges erzielt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass eine erhöhte Bohrleistung bei gleichem Aufwand an Antriebsenergie gegenüber den seither bekannten Gesteinsbohrern er-35 zielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der an seiner stirnseitigen Draufsicht kreisscheiben-oder kreisringförmig ausgebildete Bohrkopf aus einem Voll-Hartmetall-Formstück besteht, aus dessen Stirnseite Schneid-40 körper herausgearbeitet sind, die sich mit zunehmendem Abstand vom Bohrerschaft pyramidenförmig verjüngen. Zweckmässig können die Schneidkörper spitze Winkel von etwa 50 bis 90° aufweisen. In der stirnseitigen Draufsicht bilden die Schneidkörper zweckmässig ein Waffelmuster, das vorteilhaft 45 exzentrisch zur Bohrerachse ausgebildet ist. Hierdurch ergeben sich viele kleine abrasive Zähne mit dem Effekt einer ungleichen Zahnteilung. Der Vorteil besteht neben der oben erwähnten gesteigerten Bohrleistung in einer wesentlich höheren Rundheit des Bohrloches und in der Möglichkeit, in Eisenbeton so die Eisenarmierung zu durchtrennen. Beide Vorteile sind besonders für die Verwendung von Dübeln wichtig, welche in die ausgeführten Bohrlöcher eingesetzt werden sollen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungs-55 gemässen Gesteinsbohrers für Bohrlöcher, vorzugsweise mit einem Durchmesser von mehr als 15 mm und einem Längen-Durchmesserverhältnis der Bohrungen von mehr als 10 :1 ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Bohrkopf als ringförmiger Voll-Hartmetall-Rohrkörper ausge-60 bildet ist, an dessen ringförmiger Stirnseite die Schneidkörper in waffeiförmiger Anordnung sitzen, wobei vorteilhaft infolge des Schleifvorganges, bei welchem die Schneidkörper aus dem Vollmaterial herausgearbeitet worden sind, die Schneidkörper zueinander in Reihe angeordnet sind und diese Reihen exzentrisch 65 zur Bohrachse verlaufen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können bei einem derartigen Gesteinsbohrer zur Erhöhung der Bohrleistung auch über die Umfangsfläche des Bohrkopfes verteilt mehrere pyramidenförmige Schneidkörper ange-
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ordnet sein. Der erfindungsgemässe Gesteinsbohrer ist zur Ver- problemlos, da durch Trennen des Bohrerschaftes von der Ma-
wendung in Schlag- und Hammerbohrmaschinen vorgesehen. schinenaufnahme der Bohrkern nach hinten entfernt werden
Weitere Ausgestaltungen und zweckmässige Weiterbildun- kann. Dabei ist es wichtig, dass der lichte Rohrdurchmesser im gen ergeben sich aus den beiden Ausführungsbeispielen, die Bereich des Einspannschaftes erhalten bleibt.
nachstehend beschrieben und in der Zeichnung dargestellt sind. 5 Die als Gewinde ausgebildete Förderwendel 3 reicht, wie
Es zeigen: Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Ge- praktische Erprobungen ergeben haben, für den Bohrmehl-
steinsbohrer in verkürzter Darstellung und in Seitenansicht, transport aus. Eine zusätzliche Absaugung des Bohrmehls ist
Fig. 2 in der Draufsicht auf seine Stirnseite und nicht erforderlich und scheint nach den bisher gewonnenen Er-
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Gesteinsbohrer nach kenntnissen auch keine wesentliche Verbesserung in der Bohr-
Fig. 1, 10 leistung zu bringen.
Fig. 4 eine in Fig. 1 bei X angedeutete Einzelheit in vergrös- Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung serter Darstellung und zwischen dem Bohrerschaft und dem Einspannschaft durch die
Fig. 5 eine in Fig. 2 bei Y angedeutete Einzelheit, ebenfalls Förderwendel 3 hergestellt, welche unmittelbar als Gewinde in vergrösserter Darstellung, dient und nach beendigtem Bohrvorgang es ohne weiteres er-
Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform des Bohrers 15 laubt, dass der Bohrerschaft 2 vom Einspannschaft 1 durch Hernach den Fig. 1 bis 5 in seiner stirnseitigen Ansicht und ausschrauben getrennt werden kann.
Fig. 7 als zweites Ausführungsbeispiel einen Gesteinsbohrer Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, weist die Förderwendel 3 nur in Seitenansicht und in verkürzter Darstellung und eine sehr geringe Nuttiefe 8 auf. Infolge dieser geringen Nuttie-
Fig. 8 in der Draufsicht auf seine Stirnseite. fe 8 der Förderwendel sind die axialen Abstrahlflächen, die für
Der in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Gesteinsbohrer ist für 20 die Schallübertragung bei der longitudinalen Schwingung des drehschlagendes Bohren zum Herstellen von Tiefbohrungen in Bohrers beim Bohrprozess verantwortlich sind, sehr gering.
Mauerwerk oder Beton bestimmt, welche einen Durchmesser Eine vergleichende Lärmmessung bei einem Standard-Wendel-
von mehr als 15 mm haben und deren Längen-Durchmesserver- bohrer und einem erfindungsgemäss gestaltetem Steinbohrer er-
hältnis grösser als 10 :1 ist. Der Bohrer hat einen Einspann- gibt eine Reduzierung des Lärmes um 10 bis 15 dB.
schaft 1 zur Befestigung in einer Schlag-und Hammerbohrma- 25 Dieser Vorteil der verminderten Schallemission ist nicht nur schine. In den Einspannschaft ist der Bohrerschaft 2 des Boh- auf die Reduzierung der Abstrahlflächen, sondern auch auf die rers eingesetzt. Dieser ist in der aus Fig. 3 erkennbaren Weise Dämpfung von hochfrequenten Biegeschwingungen zurückzu-
rohrförmig ausgebildet und trägt an seiner Umfangsfläche eine führen, welche der geometrisch günstige Querschnitt des Bohr-
Förderwendel mit einer Wendelsteigung von etwa 10 mm. Der schaftes 2 ermöglicht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des er-
Bohrerschaft 2 ist an seiner freien Stirnseite mit einem den 30 findungsgemässen Bohrers zeigt sich in der Möglichkeit, dass
Bohrkopf bildenden Voll-Hartmetall-Schneidring durch Hart- neben den bekannten Baustoffen, wie Mauerwerk und Beton,
lötung fest verbunden. Der in Fig. 2 in seiner stirnseitigen auch zusätzlich in den Baustoff eingelagerte Eisenarmierungen
Draufsicht wiedergegebene Schneidring 4 weist in seiner Stirn- mit Durchmessern bis zu 10 mm durchtrennt werden können,
seite als Pyramiden oder Pyramidenstümpfe ausgebildete Dies wird durch die erfindungsgemässe Gestaltung der Schneid-
Schneidkörper 5 auf, welche aus dem Schneidring durch Schlei- 35 körper im Hartmetall-Schneidring 4 erreicht, da diese Schneid-
fen herausgearbeitet sind. Die Schneidkörper 5 weisen gemäss körper infolge ihrer grossen Anzahl und ungleichen Anordnung
Fig. 4 Spitzenwinkel ß von 50 bis 90° auf. Die bei dem Heraus- wie ein Fräser wirken.
schleifen der Pyramiden-Schneidkörper 5 entstehenden Grund- Bei dem in Fig. 6 in seiner stirnseitigen Draufsicht abgewan-linien 6, weiche die nicht näher bezeichneten, quadratischen dèlten Steinbohrer sind die pyramidenförmig ausgebildeten Grundflächen der Schneidkörper begrenzen, schneiden sich je- 40 Schneidkörper an ihrer Grundfläche rautenförmig ausgebildet, weils unter einem Winkel y. Sie verlaufen in einem gegenseiti- Die Grundlinien 6, von denen die Grundflächen der pyramidengen Abstand «a», der das Rastermass des waffeiförmigen Ra- förmigen Schneidkörper 5 begrenzt werden, schneiden sich je-sterfeldes, welches die Schneidkörper 5 bilden, bestimmt und weils unter einem Winkel y von 45°.
etwa 1 bis 6 mm, vorzugsweise etwa 3 bis 4 mm beträgt. Wie Unabhängig von der quadratischen oder rautenförmigen Fig. 2 ausserdem zeigt, verlaufen die der Drehachse 7 des Boh- 45 Ausbildung der Grundflächen der pyramidenförmigen Schneid-rers am nächsten liegenden Grundlinien 6 mit einer die Exzen- körper 5 ist bei beiden Ausführungsformen vorgesehen, dass trizität des Waffelmusters gegenüber der Drehachse 7 bestim- auch an der Umfangsfläche des Bohrkopfes 4 zahlreiche im menden Entfernung «e». Durch diese exzentrische Anordnung Querschnitt dreieckförmige Schneidezähne 9 aus dem Bohrkopf des Rasterfeldes (Waffelmusters) gegenüber der Drehachse 7 herausgearbeitet sind. Bei beiden Ausführungsformen des erfin-wird der Effekt einer ungleichen Zahnteilung erzielt, obwohl so dungsgemäss gestalteten Bohrkopfes ist der Voll-Hartmetallalle Schneidkörper 5 gleich gross sind und demgemäss gleich- Schneidring 4 zweckmässig an seinem Innendurchmesser und/ massig über die Stirnfläche der Bohrkrone verteilt sind. oder Aussendurchmesser D axial hinterschliffen um einen Win-
Der Vorteil dieser erfindungsgemässen Ausbildung des kel a gemäss Fig. 3, der zwischen 1 bis 10° betragen kann. Voll-Hartmetall-Schneidringes 4 besteht darin, dass der darge- Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemässen stellte Bohrer zum Zentrieren im Gegensatz zu den bekannten 55 Gesteinsbohrers nach Fig. 2 bzw. Fig. 6 kann die Schneidring-Bohrkronen keinen gesonderten Zentrierbohrer benötigt, son- breite b, das l,l-2fache der Wandstärke W betragen. Die oben dem mit dem in Längsrichtung ausgeübten Meisselschlag der erwähnte Exzentrizität e des Rasterfeldes gegenüber der Dreh-nicht dargestellten Antriebsmaschine wenige Millimeter tief achse 7 des Bohrers beträgt zweckmässig 0,1 bis 0,9 des Rastereingetrieben zu werden braucht und dass dann unmittelbar der abstandes a, vorzugsweise etwa e gleich 0,5 X a.
Drehschlag der Antriebsmaschine eingeschaltet werden kann. 60 Der als zweites Ausführungsbeispiel in den Fig. 7 und 8
Die Bohrleistung des erfindungsgemässen Gesteinsbohrers ist dargestellte Steinbohrer kann bevorzugt zur Herstellung von im Vergleich zu den seither bekannt gewordenen Gesteinsboh- Bohrlöchern mit weniger als 20 mm Aussendurchmesser ver-
rern infolge der nur an der Stirnfläche des ringförmigen Bohr- wendet werden und hat einen einstückig mit seinem leicht koni-
kopfes erfolgenden Gesteinszerkleinerung um etwa 30 % höher, sehen Einspannschaft 11 verbundenen Bohrerschaft 12, der als weil bei fortschreitendem Bohrvorgang ein Bohrkern stehen 65 ein- oder zweigängige Wendel ausgebildet sein kann. Auf seine bleibt, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser «d» des freie Stirnseite ist ein in seiner stirnseitigen Draufsicht kreis-
Bohrerschaftes 2 ist. scheibenförmig ausgebildeter Bohrkopf 14 aufgelötet. Dieser ist
Das Beseitigen des Bohrkernes aus dem Bohrerschaft ist als Hartmetall-Vollkreisscheibe ausgebildet und trägt an seiner
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stirnseitigen, freien Scheibenfläche zahlreiche pyramidenförmige Schneidkörper 15, welche durch Schleifen aus der Hartmetallscheibe herausgearbeitet sind und jeweils quadratische Grundflächen haben.
Der wesentliche Vorteil dieses Werkzeuges tritt besonders
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bei seiner Verwendung für die Dübeltechnik in Erscheinung und besteht darin, dass das erzeugte Bohrloch eine wesentlich grössere Rundheit aufweist und dass ohne weiteres Eisenarmierungen bis zu einer Stärke von 10 mm durchgetrennt werden
5 können.
C
1 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren, mit einem am freien Ende des Bohrerschaftes sitzenden Bohrkopf, dessen Schneidkörper aus Hartmetall bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der in seiner stirnseitigen Draufsicht kreisscheiben-oder kreisringförmig ausgebildete Bohrkopf aus einem Voll-Hartmetall-Formstück (4,14) besteht, aus dessen Stirnseite Schneidkörper (5,15) herausgearbeitet sind, die sich mit zunehmendem Abstand vom Bohrerschaft (2,12) pyramidenförmig verjüngen.
2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörper (5,15) Spitzenwinkel (ß) von 50 bis 90° haben.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen der Schneidkörper (5,15) quadratisch ausgebildet sind.
4. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen der Schneidkörper (5) rautenförmig ausgebildet sind und einen Eckenwinkel (y) von etwa 45° aufweisen.
5 mit pyramidenförmigen Mantel-Schneidkörpern (9) versehen ist, die aus dem Hartmetallwerkstoff des Bohrkopfes herausgearbeitet sind.
5. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasterabstand (a), welchen die aneinander anschliessenden Grundflächen der Schneidkörper (5,15) bilden, zwischen 1 und 6 mm beträgt.
6. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Schneidkörpern (5,15) gebildete Rasterfeld konzentrisch zur Drehachse (7) des Bohrers angeordnet ist.
7. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Schneidkörpern (5,15) gebildete Rasterfeld exzentrisch zur Drehachse (7) ausgebildet ist, wobei die Exzentrizität (e) das 0,1 bis 0,9-fache des Rasterabstandes (a), vorzugsweise etwa e = 0,5 X a beträgt.
8. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (2) rohrförmig ausgebildet ist.
9. Bohrer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (2) aussen mit einer Förderwendel (3) versehen ist.
10. Bohrer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Stirnseite des Bohrerschaftes (2) befestigte Bohrkopf (4) als Ringscheibe ausgebildet ist.
11. Bohrernach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis der Wandstärke (W) des Bohrerschaftes (2) zum Aussendurchmesser (D) zwischen 1: 5 bis 1:10 beträgt.
12. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderwendel (3) nach Art eines Rechteckgewindes ausgebildet ist.
13. Bohrer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderwendel (3) eine geringe Steigung von etwa 10 mm aufweist.
14. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderwendel (3) als Gewindeverbindung des Bohrerschaftes (2) mit einem Einspannschaft (1) verwendet ist.
15. Bohrer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bohrkernbeseitigung der mit einer durchgehenden Bohrung versehene Bohrerschaft (2) mit dem Einspannschaft (1) lösbar verbunden ist.
16. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) des ringförmigen Bohrkopfes (4) das 1,1 bis 2-fache der Wandstärke (W) des Bohrerschaftes (2) beträgt.
17. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) des ringförmigen Bohrkopfes (4) das 1 bis 2-fache des Rastermasses (a) beträgt.
18. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Bohrkopf (4) an seinem
Innen- und/oder Aussenmantel axial um einen Winkel (a) hinterschliffen ist, der zwischen 1° und 10° liegt.
19. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (4) an seiner Umfangsfläche
20. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartmetall-Bohrkopf (4) mit dem io Bohrerschaft (2) durch Hartlötung verbunden ist.
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