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Die
Erfindung betrifft eine Bohrkrone für drehschlagende oder drehende
Bearbeitung von Stein, Beton nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der
DE 195 07 487
A1 ist eine Bohrkrone bekannt geworden, in dessen Beschreibungseinleitung
darauf hingewiesen wird, daß herkömmliche dünnwandige
Bohrkronen im Allgemeinen keine Förderwendel an der Außenkontur
des zylindrischen Kronenteils aufweisen (siehe z. B. DE-OS 16 52
518 oder DE-OS 26 02 238). Insbesondere bei dünnwandigen Bohrkronen mit einer
Wandstärke
des Kronenteils in einer Größenordnung
von ca. 5 mm lassen sich keine normalen Bohrmehlnuten einbringen,
da dies zu einer starken Schwächung
der Wandstärke führen würde. Es
sind jedoch auch Gesteinsbohrkronen bekannt geworden, mit einer
Förderwendel
in der Außenmantelfläche des
Kronenteils, die zum Abtransport des Bohrkleins dient (DE-OS 27
35 368). Die Tiefe der jeweiligen Bohrmehlnut wird im Allgemeinen
nur gering ausgeführt,
um keine übermäßig starke
Schwächung
der Wandstärke
herbeizuführen.
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Verwendet
man keine Bohrmehlnuten am Kronenteil der Bohrkrone, so ist der
Abtransport des Bohrkleins insbesondere beim Bohren senkrecht nach
unten erschwert. Hier kommt es zu einer unerwünschten Verdichtung des Bohrkleins
aufgrund des schlechten Transports durch fehlende Bohrmehlnuten,
was wiederum zu einem Verklemmen der Bohrkrone führt. Die Bohrkrone kann nach
erfolgreichem Bohrvorgang nur schwer aus dem Bohrloch herausgenommen
werden, da eine Art Pfropfenbildung vorliegt.
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Mittels
Bohrmehlnuten am Kronenteil wird zwar der Bohrmehltransport verbessert.
Die Herstellung derartiger Bohrmehlnuten ist aber bei Bohrkronen
aufwendig und erfordert mindestens einen weiteren Arbeitsgang. Weiterhin
bilden die Rückenstege der
Bohrmehlnuten einen erhöhten
Reibungswiderstand beim Bohrvorgang.
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Aus
der
DE 26 37 847 ist
eine gattungsgemäße Bohrkrone
bekannt geworden. Zur Reduzierung der Reibwerte an der Außenkontur
der Bohrkrone sind gemäß diesem
Dokument ring- oder spiralförmig
laufende Vorsprünge
vorgesehen, wobei die ringförmigen
Vorsprünge
einen geschlossenen Ring bilden.
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Aufgabe und
Vorteile der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und
dennoch hinsichtlich des Bohrmehltransportes wirksame Bohrkrone
vorzuschlagen, die vor allem preisgünstig herzustellen ist. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
Unteransprüchen
sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Bohrkrone
angegeben.
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Kern
der Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Herstellung einer technisch
wirksamen Bohrkrone besonders einfach und kostengünstig dadurch
erfolgt, daß anstelle
einer wendelförmigen
Bohrmehlnut lediglich ringsegmentförmige Außenstege an der Außenmantelfläche des
Kronenteils vorgesehen sind. Durch die ringsegmentförmigen Außenstege werden
im bestimmten Axialabstand am Kronenteil eine Art "Taschen" oder Bohrmehlräume geschaffen, die
es verhindern, daß sich
das Bohrmehl im vorderen Bereich der Bohrkrone verdichtet und Pfropfen bildet.
Das Bohrmehl wird dennoch aufgrund der axialen Fibration sowie der
Drehbewegung der Bohrkrone in axialer Richtung transportiert. Durch
die einfachen ringsegmentförmigen
Außenstege
wird demzufolge eine Verdichtung des Bohrmehls und damit eine Pfropfenwirkung
vermieden, so daß ein
Verklemmen der Bohrkrone nicht eintritt.
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Die
Außenstege
befinden sich im Allgemeinen in einem axial größeren Abstand als die Rückstege
einer herkömmlichen
Bohrerwendel, was zu einer Verminderung der Reibungsverluste führt.
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Weiterhin
wird aufgrund der geringeren Anzahl der Außenstege gegenüber herkömmlichen Wendelstrukturen
die Festigkeit der Bohrkrone erhöht,
da eine insgesamt geringere Schwächung
des Querschnitts des Kronenteils vorhanden ist.
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Um
einen optimalen Bohrmehltransport zu erreichen, können die
ringsegmentförmigen
Außenstege
sehr verschiedene geometrische Strukturen aufweisen, wobei insbesondere
axiale Durchbrüche und
diese wiederum insbesondere versetzt zueinander angeordnet sein
können.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind aus den Zeichnungen
entnehmbar und werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1a Eine
Seitenansicht auf eine nicht zur Erfindung zugehörige Bohrkrone
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1b,
einen Längsschnitt
durch die Bohrkrone nach 1a, die
jedoch ringsegmentförmige Außenstege
aufweist,
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2a bis 2d Ausführungsvarianten
der Darstellung nach 1b,
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3 bis 6 weitere
Ausführungsbeispiele
mit unterschiedlichen segmentartigen Außenstegen.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in der 1a, 1b dargestellte
Bohrkrone 1 besteht aus einem zylindrischen Kronenteil 2, einem
Kronenboden 3 sowie einen Bohrkronenschaft 4 zur.
Einspannung in eine Bearbeitungsmaschine. Das Kronenteil 2 weist
eine Innenmantelfläche 5 und eine
Außenmantelfläche 6 auf.
Stirnseitig sind in Bearbeitungsrichtung weisende Schneidelemente 7, vorzugsweise
aus Hartmetall, befestigt. Die Bohrkrone weist einen durch die Schneidelemente
gebildeten Nenndurchmesser D auf, dessen Größe je nach Ausführungsbeispiel
im Allgemeinen zwischen 30 bis 150 mm liegt. Der Innendurchmesser
ist mit d2 bezeichnet. Es handelt sich um
dünnwandige
Bohrkronen mit einer Wandstärke
s ungefähr
3 bis 5 mm.
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Der
seitliche Überstand
x1 der Hartmetallschneide 7 gegenüber der
unbearbeiteten Außenmantelfläche 6' beträgt ebenso
ca. 1 mm wie der Abstand x2 des nach innen
weisenden Überstands
der Hartmetallschneidplatte 7 gegenüber der glatten Innenwandung 5 der
Bohrkrone.
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In 1a ist
der Außendurchmesser
der Kronenteils 2 mit d1 bezeichnet.
Die Höhe
H der Bohrkrone beträgt
im Allgemeinen 50 bis 200 mm.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 1a, 1b werden in einem einfachen
Herstellungsprozess drei horizontal umlaufenden Bohrmehlnuten 8, 9, 10 dadurch
gebildet, daß beim
spanabhebenden Bearbeitungsvorgang ringförmige Außenstege 11, 12, 13 gebildet
werden. Die Tiefe t der so gebildeten Bohrmehlnut 8, 9, 10 beträgt im Allgemeinen
ca. 0,5 bis 1,5 mm. Sie kann gemäß der Darstellung
in 2b über die Höhe H der Bohrkrone unterschiedlich
sein, so daß sich
Bohrmehlnuten-Tiefen t1 bis t4 mit
unterschiedlichen Werten ergeben.
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Die
Nutentiefe t kann in unmittelbarem Zusammenhang mit der Nutenbreite
b stehen, wobei gemäß der Darstellung
nach 2c unterschiedliche Nutenbreiten
b1 bis b4 vorgesehen
sein können,
bei gleich bleibenden oder unterschiedlichen Werten der Nutentiefe
t. Gewünscht
ist jeweils eine im Volumen möglichst
große
Bohrmehlnut.
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Gemäß der Darstellung
in 1a, 1b werden die ringförmigen Außenstege 11, 12, 13 mit einer
Auflauframpe, Schräge 15,
einem Radius oder dergleichen versehen, über welches das Bohrmehl leichter
in Förderrichtung 16 gleiten
kann. Der umlaufende ringförmige
Außensteg 11, 12, 13 bildet
jeweils eine Außenschulter 17,
die als schmale seitliche Abstützfläche ausgebildet
ist. Die Höhe
h1 der Abstützfläche 17 beträgt nur ca.
2 bis 3 mm, so daß wenig seitliche
Wandreibung entsteht. Die Höhe
h2 der Schräge 15 und Außenschulter 17 beträgt im Ausführungsbeispiel
etwa 8 bis 10 mm. Der schräge
Winkel α beträgt etwa α ≈ 10° bis 20° Grad.
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Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich, können ein
oder mehrere ringförmige
Außenstege 11 bis 14 vorgesehen
sein, wobei 2a nur einen ringförmigen Außensteg 11 etwa
in der Mitte der Außenmantelfläche 6 vorsieht.
Hier werden demzufolge nur zwei Bohrmehlnuten 8, 9 gebildet.
Demgegenüber zeigen
die 2b und 2c mehrere
ringförmige
Außenstege 11 bis 14 mit
dazwischen liegenden entsprechenden Bohrmehlnuten.
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2d zeigt wiederum drei ringförmige Außenstege 11' bis 13', die jedoch
als Doppelstege mit einer dazwischen liegenden Nut 18 versehen
sind. Dabei hat die Nut 18 etwa den gleichen Querschnitt wie
das jeweilige Stegelement.
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Das
in den Bohrmehlnuten 8, 9, 10 usw. angesammelte
Bohrmehl wird auch von der jeweils oberen Schulter 19 jedes
ringförmigen
Außenstegs
getragen. Die Schulter 19 kann eben oder taschenförmig ausgebildet
sein.
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In 1a ist
ergänzend
der Durchmesser des Nutengrunds 20 mit d 3 bezeichnet.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
nach 1 und 2 handelt
es sich um nicht unterbrochene ringförmige Außenstege 11, 12, 13,
die in einer Ebene senkrecht zur Symmetrie-Längsachse 21 umlaufen. Über den
seitlichen Überstand
x1 zwischen dem Nenndurchmesser D und der
Außenmantelfläche d1 des Kronenteils 2 kann das Bohrmehl
von einer Bohrmehlnut 8 zur nächsten 9 sowie darauffolgenden Bohrmehlnut 10 sukzessive
gelangen, wobei die Schräge 15 den
Transport erleichtert. Es liegt demnach keine Förderwendel im üblichen
Sinne vor, sondern lediglich umlaufende, ringförmige Abstützschultern zur Bildung dazwischen
liegender Bohrmehlräume.
Durch die Vibrationsbewegung in Längsrichtung wird hierdurch
eine Verdichtung und Pfropfenbildung vermieden, wobei insbesondere
bei horizontalem Bohren oder Bohren gegen die Schwerkraftrichtung ein
ausreichender Bohrmehltransport stattfindet.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der 3 bis 6 wird der in den 1 und 2 beschriebene Sachverhalt
dahingehend variiert, als daß keine
geschlossene ringförmige
Außenstege,
wie in 1a dargestellt, verwendet werden,
sondern ringsegmentförmige Außenstege 22 bis 25.
Hierdurch bilden sich axiale Durchtrittsöffnungen 26, durch
die das Bohrmehl bspw. von der untersten Bohrmehlnut 8' in die darüberliegende
Bohrmehlnut 9' usw.
gelangen kann. Der Durchtritt ist mit Pfeil 27 symbolisch
dargestellt. Hiermit ist eine weitere Reduzierung der Wandreibung
der Bohrkrone verbunden.
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Die
Durchtrittsöffnungen 26 können gemäß der Darstellung
in 3 und 4 axial übereinander liegen. Sie können jedoch
auch gemäß Darstellung
in 5 und 6 versetzt zueinander angeordnet
sein. Durch die Maßnahme
kann das Bohrmehl problemlos in seiner Transportrichtung transportiert
werden, was insbesondere für
horizontale oder vertikal nach unten gerichtete Bohrungen von Vorteil
ist.
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Durch
die segmentförmigen
Außenstege entsteht
eine Art Rundumverzahnung mit einer taschenförmigen Ausbildung von Bohrmehlnuten
und der Möglichkeit
des Bohrmehltransports zwischen diesen Bohrmehlnuten 8' bis 10'.
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Die
Breite der jeweiligen Durchtrittsöffnungen kann gemäß der unterschiedlichen
Darstellung von 3 zu 4 variieren,
d. h. 3 enthält
nur wenige Durchtrittsöffnungen 26 bei
längeren
Teilstücken
der ringsegmentförmigen
Außenstege.
Der Bogenwinkel der ringsegmentförmigen
Außenstege nach 3 beträgt etwa
45° Grad,
während
der Bogenwinkel der axialen Durchtrittsöffnungen 26 beim Ausführungsbeispiel
nach 3 etwa 25° Grad
beträgt.
Diese Bogenwinkel halbieren sich etwa beim Ausführungsbeispiel nach 4.
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Gleiches
gilt für
die Ausführungsbeispiele nach 5 und 6,
wobei anstelle einer geraden Verzahnung in 3 und 4 mit
axialen Seitenkanten 28 der Durchtrittsöffnungen 26 in den 5 und 6 schräge Seitenkanten 29 der
jeweiligen Durchtrittsöffnungen 26 treten.
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Die
Anzahl der übereinander
liegenden ringförmigen
oder ringsegmentförmigen
Außenstege 11 bis 14 bzw. 22 bis 25 kann
gemäß der Darstellung
in den Fig. variieren und wird im Allgemeinen je nach Höhe der Bohrkrone
ausgewählt.
Im Allgemeinen werden drei bis vier Außenstege verwendet, wobei auch
im Bereich des Bohrkronenbodens 3 jeweils ein ringförmiger Außensteg
oder ringsegmentförmiger Außensteg
verwendet wird, um die Bohrkrone auch in diesem Bereich optimal
zu führen.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
auch vielmehr alle Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.