DE2407746A1

DE2407746A1 - Bergbauliches vortriebswerkzeug bzw. werkzeuganordnung, insbesondere drehschaftmeissel

Info

Publication number: DE2407746A1
Application number: DE19742407746
Authority: DE
Inventors: Michael A College; Robert J Mckenry
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-02-18
Publication date: 1974-09-19
Also published as: AU6581374A; FR2218468B1; US3830321A; GB1465185A; DE2407746C3; CA1003864A; DE2407746B2; FR2218468A1

Description

Bergbauliches VortriebswOrkzeug bzw. V/erkzeuganor dining,

insbesondere Drehschaftmeißel

Die Erfindung betrifft ein bergbauliches Vortriebswerkzeug, insbesondere Drehschaftmeißel, an dessen Schaft koaxial und einstückig unter Bildung einer liingschulter ein im Durchmesser erweitertes Vorderteil anschließt, auf bzw. in dessen Stirnseite ein kegeliger Hartmetalleinsatz eingesetzt ist.

Derartige Drehschaftmeißel sind symmetrisch um ihre Längsachse und haben eine scharfe Meißelspitze. Die bekannten Werkzeuganordnungen mit Drehschaftmeißeln weisen jedoch relativ große Dimensionen auf, die Drehschaftmeißel und ihre Aufnahmeblöcke sind relativ groß, so können daher nur für Bohrungen mit relativ großem Durchmesser eingesetzt werden, nicht dagegen für kleine Bohrungen oder gar für Kernbohrungeii.

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Vorliegende Erfindung ist insbesondere befaßt mit der Schaffung von bergbaulichen Vortriebswerkzeugen mit Ürehschaftmeißel und Tragblöcken für diese mit bedeutend verkleinerten Abmessungen, wobei die Blöcke und Drehschaftmeißel bei einfacher Formgebung so gestaltet sind, daß die Montage vereinfacht ist, insbesondere daß die Blöcke leichter an einem Tragglied anbringbar sind. Dabei kommt es gleichzeitig darauf an, daß die Werkzeuge trotz

ihrer kleinen Abmessungen leistungsfähig sind, insbesondere ver-j

dies ; schleißfest, so daß sie eine lange Lebensdauer haben,/bezüglich \

ist die Ausbildung der Arbeitsspitze im Verhältnis zum übrigen ! Werkzeug bedeutsam.

Die Erfindung sieht somit eine V/erkzeuganordnung mit Drehschaftmeißeln und Aufnahmeblöcken für diese vor, wobei die Meißel '<

undBlöcke kleine Abmessungen haben und wobei die Blöcke durch j

j Schweißung an Werkzeughalter bzw. Träger unterschiedlicher Art J

anschweißbar sind.

Der Werkzeugträger kanu beispielsweise in Form einer Tragplatte ι oder eines Tragringes vorgesehen sein, auf deren Vorderseite j eine Vielzahl von Blöcken aufgeschweißt sind. In die Aufnahmebohrungen der Blöcke sind je ein Drehschaftmeißel drehbar eingesetzt, die mit einer Ilartmetallspitze ausgerüstet sind. Die Meißel sind in den Blöcken axial festgehalten, aber frei drehbar. Auf diese V/eise drehen sich die Meißel im Betrieb, sie werden über ihren Umfang gleichmäßig abgenutzt und bleiben daher lange scharf.

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Gemäß der Erfindung ist der Ilartmetalleinsatz an der Meißelspitze relativ massig und erstreckt sich - in einer Ausführungs- ! form - im wesentlichen bis zum Umfang des vorderen Meißelkörpers; : hierdurch hat der Meißel eine lange Lebensdauer bei hoher
iLeistung. Die Blöcke sind derartig gestaltet, daß sie leicht

■ an einem Tragglied in verschiedener WinkeIsteilung anbringbar

sind, so daß die Meißelspitzen den gewünschten Durchmesserbereich überstreichen.

Des weiteren ist gemäß der Erfindung insbesondere vorgesehen,
daß der Vorderteil in axialer Richtung kürzer als der Schaft
ist, daß der Ilartmetalleinsatz einen Schaft bzw. Stutzen zum
Einsetzen in eine entsprechende Aufnahmebohrung am Vorderteil
aufweist, daß der Arbeitsteil des Einsatzes im Durchmesser
größer ist als sein Schaft und daß die Schulter den Stirnrand j des Vorderteils beaufschlagt, wobei der Arbeitsteil des Hart- | metalleinsatzes im wesentlichen so lang wie der Vorderteil des j

Meißels ist.

Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schaft in eine \ Bohrung eines Aufnahmeblocks eingesetzt ist, deren Stirnfläche _t zusammenarbeitet mit dem Flansch bzw. der Schulter dieses |

Meißels, und daß der Schaft an seinem aus dem Block heraus- j

ι j

ι ragenden Ende eine Nut aufweist, in welche ein Ilalteelement ·

zur Halterung des Meißels in der Bohrung eingesetzt ist. ·

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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei werden besondere weitere Merkmale der Erfindung näher erläutert, die sich besser anhand der iZeichnung erläutern lassen.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erd-

bohrers bzw. Bohrwerkzeuges gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Stirnansicht auf das Werkzeug nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in Stirnansicht ein Werkzeug ähnlich Fig. 1, 2, welches außen ein- und ausschwenkbare Schneidflügel aufweist.

Fig. 4 zeigt in Draufsicht ein relativ einfaches Werkzeug gemäß der Erfindung zum Bohren relativ kleiner Bohrlöcher.

Fig. 5 zeigt ein ringförmiges Werkzeug für Kernbohrungen mit Meißeln gemäß der Erfindung.

Fig. 6 zeigt in Seitenansicht, teilweise geschnitten, einen j

Meißel und Meißelträgerblock gemäß der Erfindung in j

I einer Ausführung. j

Fig. 7 ist eine Stirnansicht von rechts auf Fig. 6.

Fig. 8 zeigt in Seitenansicht, teilweise geschnitten, eine weitere Ausführung eines pickenartigen Werkzeugs gemäß der Erfindung.

Der Bohrer bzw. Erdbohrer nach Fig. 1, 2 weist eine Tragplatte auf, an deren eine Seite mittig ein Antriebsschaft 12 mit hexagonalem Querschnitt angebracht ist. Der Schaft 12 wird

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KJ

von einem Antrieb gedreht und gleichzeitig nach vorne (nach links in Fig. l) geschoben, so daß dementsprechend auch die ; Tragplatte 10 - sowie die daran befindlichen V/erkzeugelemente gedreht und vorgeschoben werden.

An der Vorderseite trägt Tragplatte 10 ein Abstandsstück 14, an dessen äußeren Ende eine Pilot-Bohrkrone angebracht ist, die einen Stahlkörper mit an der Vorderseite quer angebrachten Schneidplättchen 18 aufweist, die beispielsweise aus Wolframcarbid oder dergleichen Hartmetall bestehen. Die Tragplatte 10 tragt auf der gleichen Seite eine Vielzahl von Tragblöcken 20, die in radialem Abstand und über den Umfang verteilt angebracht

j sind; in jedem Block ist drehbar ein pickenartiger Meißel 22 eingesetzt, der an seinem freien iilnde eine Hartmetallspitze 24

!aufweist (die ebenfalls aus Wolframcarbid bestehen mag).

Jeder Meißel 22 ragt mit dem hinteren Ende seines Schaftes 26 aus der Aufnahmebohrung des Blocks hervor und weist dort eine liingnut auf, in die ein Schnappring 28 aus Metall oder Plastik eingesetzt ist. Der Schnappring 28 hält den Meißel in der Aufnahmebohrung fest, ohne ihn irgendwie an der freien Drehung zu hindern. Der Ring 28 kann auch in Form eines gummiartigen O-Ringes sein.

Wie Fig. 2 zejgjt, sind die Meißel so über den Durchmesserbereich ; verteilt, daß die Zrd- bzw. Gebirgeformation über den ganzen ; Durchmesser des Meißels gleichmäßig, in passender V/eiso abge-

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j tragen wird. Gemäß Fig. 2 hat die Spitze des Meißels 22a den ^!

geringsten radialen Abstand von der Drehachse, die Spitze des Meißels 22b ist demgegenüber weiter nach außen versetzt, und diel beiden Meißel 20c liegen mit ihren Spitzen am weitesten außen, j etwa auf dem gleichen Radius, sie bestimmen den Durchmesser der bohrung. Dieser Bohrer gemäß Fig. 1 und 2 kann insbesondere für lJolirlochdurchmosscr von ca. 10 cm ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt einen Bohrer für etwas größere Bohrlochdurchmesser.j

Von der Tragplatte 30 aus erstreckt sich ein Pilot-Schneider 32 j in axialer !dichtung. Des weiteren sind auf der Stirnseite der

, Tragplatte 30 ebenfalls radial und umfangsniäßig verteilt eine , Vielzahl von Lücken 34 mit Drehschaftmeißeln 36 angeordnet.

sind
Ferner/in gleichem Winkelabstand wenigstens 2 U-förmige Flügel

37 vorgesehen, die außen je einen weiteren Block 38 mit einem

: I

Drehschaftmeißel 40 tragen. Bei Drehung in Arbeitsrichtung 42 v/erden die Flügel 37 in eine radial äußere Position verschwenkt, womit der Bohrlochdurclimesser bestimmt ist.

Wird dagegen der Bohrer umgekehrt gedreht, so schwenken die Flügel nach innen in die gestrichelte Position ein, so daß der Bohrer reichlich viel Spiel in der Bohrung hat zum Herausziehen ! bzw. zum l/iedereinschieben nach einem V/erkzeugwechsel.

; i

In der ausgeschwenkten Position sind die Flügel an (Anschlag-) i ; Bereichen 44 fest angelegt bzw. angedrückt, so daß die Flügel- j

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schneider bei der Arbeit fest und sicher getragen und gehalten sind.

Fig. 4 zeigt einen Bohrer für kleine Löcher von beispielsweise 7,5 bis 8,8 cm (3 bis 31/2 inch). P¹Xg. 4 zeigt eine Tragplatte 50 (bzw. Tragglied) auf der (auf einer Seite) über den Umfang verteilt Blöcke 52 sitzen, in die jq ein Drehschaltmeißel 54 eingesetzt ist. Die 31öcke sind über den Umfang verteilt; die

i Spitzen der Meißel liegen auf unterschiedlichen iiadien. Der

äußerste bzw. Außenradius der Bohrung wird von nur einem,dem I äußersten Meißel gestrichen, im Gegensatz zu Fig. 2 und 3,

wo zwei derartige Außenmeißel vorgesehen sind. \

Dank der kleinen Größe der Picken und Blöcke können damit ringförmige Kernbohrwerkzeuge aufgebaut werden. Gemäß Fig. 5 sitzen;

j i

auf einem Tragring 60 über den Umfang verteilt Blöcke G2 mit j

ι I

! je einem Drehschaftmeißel G4. Die Achsen der Meißel sind gegen-

■ <

über der Drehachse des Ringes 60 geneigt, so daß der gewünschte; radiale Bereich überstrichen wird. Es wird so innerhalb der i

beiden radialinnersten Meißel^a.tzen ein Kern gebildet. j

Fig. 6 und 7 zeigen mehr im Detail einen Block und einen Drehschartmeißel, wie sie bei den zuvor beschriebenen Werkzeuganordnungen eingesetzt sind. Dabei weist der Block 70 eine j zentrale axiale Bohrung 72 auf, in die der Schaft 74 des Meißel^ j 76 drehbar eingesetzt ist. Der Schaft ragt über die liückseite j j des Blocks hinaus und weist dort eine Nut auf, in die ein !

- i

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üclmappring 78 zur halterung des Heißeis eingesetzt ist.

Im Gegensatz zu den größeren Blocktypen, wie sie im Zusammenhang mit Drehschaitmeißeln verwendet werden, hat der Block 70 in Figj

6 und 7 eine flache Stirnfläche 80 und der Drehschaftmeißel 76 j

I hat eine Schulter 82, die auf der Stirnseite bzw. dem Stirnrand\

, 80 aufliegt und somit die auf den Meißel ausgeübte Arbeitslast
\ auf den J31ock überträgt. Die Schulter 82 ist durch den Vorder- j

i teil 84 des Meißels gebildet, der gegenüber dem Meißelschaft 74I

ι j

einen größeren Durchmesser hat. Schaft 74 und Vorderteil 84 i j sind einstückig. Das Meißelvorderteil 84 hat in seiner Vorder-

seite eine zentrale Bohrung 86, in die der Schaft 88 eines j

! i

] massiven Hartmetalleinsatzes 90 eingesetzt ist, der beispiels- j i weise aus Wolframcarbid od. dgl. besteht. Das vorstehende

Ende des Einsatzes 90 ist konisch und endet in eine Spitze 92. |

i Der Block 70 hat einen herausragenden bzw. abgewinkelten Teil j

; 94, dessen Rückseite 96 mit der Meißelachse einen Winkel von |

: ί

I etwa 45 Grad einschließt. Gemäß Fig. 7 sind an Teil 94 abge- j ! flachte Seitenflächen 98 vorgesehen, die nach außen und oben j I ebenfalls mit Winkeln von etwa 45 Grad geneigt sind. Die
I Winkel können variieren, die Schrägstellung an dem angewinkelter Teil 94 ist jedoch wichtig, weil dadurch die Positionierung

ί der Blocks an einem Tragelement und die richtige Ausrichtung
und Befestigung insbesondere durch Schweißen vereinfacht werden.

! Fig. 8 zeigt einen Drehschaftmeißel ähnlich demjenigen von

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Fig. 6 und 7, wobei der Vorderteil 102 des Meißels 100 jedoch langer als bei Fig;, ü und 7 ist. In eine koaxiale L5ohrung 10Ί des Vorderteils 102 ist wiederum ein Iiartmetalleinsatz 106 eingesetzt, der wieder in oiner Meißelspitze endet.

Der Außendurchmessor bzw. äußere Umfans des Blockes 70 ist j nicht viel größer als derjenige des vorderen Meißclteils 84, welcher wiederum den relativ massigen Iiartmetalleinsatz 90 nur geringfügig randlich überragt. Auf diese V/eise ist die ganze Werkzeuganordnung sehr verschleißfest, indem der reichlich dimensionierte Iiartmetalleinsatz 90 den Meißelkörper Sl und darüber hinaus auch den Block 70 schützt, die also hierdurch j und wegen ihrer Kleinheit nur wenig dem Verschleiß ausgesetzt sind. Durch den relativ dicken Schaft 88 ist der Einsatz 90 gut gchaltert. Dabei ist zu beobachten, daß das HartmetallmaterJal weitgehend ausgenutzt wird; durch relativ geringen Aufwand wird eine Größtmenge an ilartmetallmaterial zum Einsatz gebracht.

Die Ilartmetalleinsatze sind vorzugsweise eingelötet, bei Einhaltung der entsprechenden, passenden Toleranzen kann jedoch auch ein Preßsitz vorgesehen sein. Das Einlöten hat den Vorteil, daß der Einsatz nocli dann relativ fest in der Bohrung gehalten ist, wenn der Meißel schon weitgehend verschlissen istj, der Einsatz also nur noch auf einem Teil der sonst vorhandenen Länge in der Bohrung gehalten ist.

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Jie werkzeuganordnungen sind für horizontale, vertikale und geneigte Bohrungen vorgesehen. Abwandlungen innerhalb der Merkmale der Erfindung sind möglich.

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Claims

Patentansprüche

1. Bergbauliches Schneidwerkzeug, insbesondere Drehschaftmeißel, an dessen Schaft koaxial und einstückig unter Bildung einer Singschulter ein ira Durchmesser erweitertes Vorderteil anschließt, auf bzw. in dessen Stirnseite ein kegeliger Ilartmetalleinsatz eingesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Vorderteil (84) in axialer dichtung kürzer als der Schaft (74) ist, daß der Hartmetalleinsatz (90) einen Schaft bzw. Stutzen (88) zum Einsetzen in eine entsprechende Aufnahmebohrung am Vorderteil (84) aufweist, daß der Arbeitsteil des Einsatzes (90) im Durchmesser wesentlich größer als sein Schaft (88) ist und daß die Schulter (82a) den Stirnrand (80a) des Vorderteils beaufschlagt, wobei der Arbeitsteil des Hartmetalleinsatzes im wesentlichen so lang wie der Vorderteil (84) des Meißels ist.

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2. V/erkzoug nach Anspruch 1,
cladurcii gekennzeichnet,

daß der Schaft (74) in eine Bohrung (72) eines Aufnaiuneb locks i (70) eingesetzt ist, deren Stirnfläche (80) zusammenarbeitet ι mit dem !''lausch bzw. der Schulter (82) des Meißels, und daß _; der Schalt (74) an seinem aus dein Dlock herausragenden Ende
eine 1%'ut aufweist, in welche ein Halteriemen t (7S) zur Halterung ! des lieißels in der Bohrung eingesetzt ii;t.

o. V/crI:zcug nach Ansprüchen 1 und 2,
j

! dadurch gekennzeichnet,
j

daß sov/olil der Flansch bzw. die Schulter 82 am Vorderteil des ;

j I-Ieißcls wie die Stirnfläche (80) am Ulock senkrecht zur Dreh- . ' achse des Schaftes (74) bzw. der IJohrung (72) stehen.

4. \/erkzeug nach Aiisprüciien 1 bis 3, ι

I dadurch gekennzeichnet,

daß die Schulter an dem Ilartnietallcinsatz (90) sowie die vordere Stirnfläche des Vorderteils (84) des Drehschaftmeißcls
senkrecht zu seiner Drehachse stehen.

5. Werkzeug nach Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Hartmetalleinsatz (90) an seinem rückwärtigen Ende
eine erste zylindrische axiale ilegion hat und an seinem vorderen Ende bzw. Bereich eine zweite axiale iiegion hat, welche kegelig! mit seiner Arbeitsspitze ausgebildet ist, und daß zwischen j beiden axialen icCgionen des vorderen Teiles des Einsatzes eine '

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dritte axiale liegion vorgesehen ist, welche kernelstumpXföruig ausgebildet ist, aber nii.t einem kleineren Eegelvinkel. als nie genannte zweite, die Arbeitcspitse _v02) aufweisende axiale

j iiegion, welche dritte axiale .icgioii die erste axiale region

! mit der zweiten axialen region verbindet.

6. Werkzeug nach Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchmesser des Schaftes (83) des Ilartrae Ud !einsatzes (90) etwa so groß ist v/i ο der Durchmesser des Schaftes (74) des Meißels und sich über wesentlich l.iehr als die Hälfte der axialen Länge des Vorderteils 1.84) erstreckt, welches Vorderteil (84) an seinem vorderen ^:and kegelig ausgebildet bzv/. abgeschrägt ist bis auf einen Jurehmesser, der nur wenig größer

j als der rückwärtige Durchmesser des Einsatzes (90) ist. ,

' ι

! 7. Werkzeug nach Ansprüchen 2 bis β, j

I dadurch gekennzeiclinct, |

i daß der Dlock einen abgewinkelten Tragteil _V94) hat, der ■

j j

j rückseitig mit einem V/inkel von etwa 4ΰ Grad abgeschrägt ist. j

j 8. 1/erkzeug nach iUisxjrüchen 1 bis 7,
i
dadurch gekennzeiciinet_}

j daß der abgewinkelte Tragteil (94) seitliche Abflachungen (98) j mit einem Winkel von ebenfalls 45 Grad aufweist.

9. Werkzeug nach Ansprüchen 2 bis 8,
! dadurch gekennzeichnet,

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daß eine Vielzahl von Jlöcken _v20) auf der VorderseiLe einer Tragplatte i 10) iinuaügsmäßüg verteilt sind, wobei die Achsen der Aufnahmebohrungen unterschiedlich geneigt sind, und daß an der uückseite der Tragplatte (10) ein Schaft (12) od. dgl. zum iJrehaiitrieb angreift.

10. Werkzeug nach Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Pilot-Sclmeidcr vorzugsweise eine Pilot-Bohrkrone (16)

; auf der Drehachse der Tragplatte den übrigen lieißelspitzen vor- j ί auseilend vorgesehen ist. |

11. Werkzeug nach Ansprüchen 2 bis 0,

'

dadurch gekennzeichnet, ^:

daß eine Vielzahl von Tragblöcken (G2) auf einem um seine Achse j

drehbaren Tragring ^QO) umfangsmaßig verteilt angebracht sind, j

, wobei die Achsen der Aufnahniebohrungen der Blöcke umfangsmäßig

in ein und die gleiche xiichtung gerichtet, bzw. geneigt sind.

; 12. V/erkzeug nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,

j daß die Achsen der Aufnahmebohrungen unterschiedlich geneigt

j sind derart, daß die Meißelspitzen unterschiedliche iiadien bestreichen, derart, daß zur Bildung eines Bohrkernes ein iiingraum abgetragen wird.

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