DE4303590C5

DE4303590C5 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE4303590C5
Application number: DE19934303590
Authority: DE
Inventors: Klaus Dreps
Original assignee: Drebo Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Drebo Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2013-02-09
Also published as: DE4303590C2; DE4303590A1

Abstract

Gesteinsbohrer mit einem Bohrkopf, der eine im Wesentlichen dachförmige Hartmetallplatte aufnimmt, wobei die Hartmetallplatte eine Hauptschneide des Bohrkopfs aufweist und eine Hauptschneideplatte bildet und zusätzlich zu der Hauptschneideplatte (16) zwei Nebenschneideplatten (20, 22) im Bohrkopf angebracht sind, die sich senkrecht gegenüber der Erstreckung der Hauptschneideplatte (16) von dieser in beide Richtungen weg erstrecken und eine Nebenschneidenachse (23) eine Hauptschneidenachse (19) außerhalb der Bohrerachse (32) des Bohrkopfs (12) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptschneideplatte (16) von einer Seite des Bohrerdurchmessers quer über den Bohrkopf durch die Bohrachse bis zu einer Bohrmehlabfuhrnut (25) erstreckt, die auf der gegenüberliegenden Seite zwischen dem Bohrerumfang und der Hauptschneideplatte (16) angeordnet ist, und dass sich die Bohrmehlabfuhrnut (25) auf der Seite, auf der die Nebenschneidplatten (20, 22) liegen, befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Gesteinsbohrer sind üblicherweise als Schlag- oder Hammerbohrer ausgebildet. Der Bohrkopf weist eine sich quer erstreckende Hartmetallplatte auf, die durch die Schlagbewegung der Gesteinszertrümmerung dienen soll. Dies geschieht durch eine Meißelwirkung des Gesteinsbohrers, der eine Schlagbewegung ausführt, sich dann während der Drehung zurückzieht und nach Drehung um einen vorgegebenen Winkel die nächste Schlagbewegung durchführt. Auf diese Weise können beispielsweise 4, 6 oder 8 Schlagbewegungen pro Drehung realisiert werden.
Diese weithin verwendeten Schlagbohrer sind gut geeignet, wenn weiches Gestein, oder solches Gestein, in welchem ohnehin ein guter Bohrfortschritt zu verzeichnen ist, gebohrt werden soll.
Häufig sind jedoch – beispielsweise in bestimmten Betonsorten – harte Steineinschlüsse vorhanden, die die Bohrwirkung verschlechtern. Wenn der Bohrfortschritt drastisch abnimmt, neigt der Benutzer des Gesteinsbohrers erfahrungsgemäß dazu, den Druck auf die Bohrmaschine zu erhöhen, um dennoch einen Vortrieb zu erzielen. Dies führt jedoch zu einem erhöhten Verschleiß und im Grenzfall auch zu einer verminderten Schlagwirkung des Gesteinsbohrers, nachdem diese durch den zu hohen Druck abgebremst wird.
Aus der DE-PS 912 202 ist ein Gesteinsbohrer bekannt, der zum Bohren möglichst runder Löcher dienen soll. Allerdings ist der Rundlauf unbefriedigend.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der auch bei problematischem Gestein, insbesondere sprödem und hartem Gestein und solchem mit Hartsteineinschlüssen einen vernünftigen Bohrfortschritt zeigt, ohne dass die Verschleißwirkung durch eine zu große axiale Belastung zunähme.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird vermieden, dass eine sternförmiges Muster von Auftreffstellen oder Nuten im Bohrgrund entsteht das den Bohrfortschritt hemmt. Dennoch kann eine Standard-Bohrmaschine eingesetzt werden, bei welcher der Drehbewegung eine bestimmte Anzahl von Schlägen zugeordnet ist. Während bislang die Stege zwischen den Nuten am Bohrgrund je verblieben, da sie von der Hauptschneide nicht getroffen werden konnten, ist die erfindungsgemäße Nebenschneide durch die versetzte Anordnung dazu vorgesehen, gerade diese Stege zu treffen und zu zerstören, damit die Hauptschneidplatte bei nächster Gelegenheit einen weiteren Vortrieb erzielen kann. Damit wird verhindert, dass die Stege an der Bohrerstirnfläche seitlich der Hauptschneide berührt werden und – da die Bohrerstirnfläche bei der zur Verfügung stehenden Kraft nur eine geringe Flächenpressung erzielen kann – letztlich nicht beseitigt werden können.
Überraschend ergibt sich damit besonders bei problematischem Gestein ein besonders guter Bohrfortschritt mit dem erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer, der wohl auf die Stegzerstörungswirkung der Nebenschneidplatte zurückzuführen ist. Die Nebenschneidplatte erstreckt sich hierzu so versetzt gegen die Hauptschneidplatte, so dass sie bei der Drehung je annähernd rechtwinklig auf die Stege trifft und diese zertrümmert. Die Nebenschneidplatte erstreckt sich jedenfalls nicht radial, sondern senkrecht zur Hauptschneidplatte und außermittig, bezogen auf die Bohrerachse.
Gemäß der Erfindung sind zwei einander gegenüberliegende, sich seitlich von der Hauptschneidplatte wegerstreckende Nebenschneidplatten vorgesehen.
Es versteht sich, dass die Anordnung der Nebenschneidplatten so gewählt ist, dass sie je auf die Stege treffen. Bei einer Sechserteilung des Schlagkranzes wird die Hauptwirkung der Nebenschneidplatte also im Winkel von 90° bezogen auf die Hauptschneidplatte erfolgen, während eine Zertrümmerwirkung im Bereich von 60 und 120° nicht realisierbar ist, da an diesen Positionen die Hauptschneidplatte beim nächsten bzw. übernächsten Schlagvorgang auftrifft und somit dort eine Bohrgrundnut vorliegt.
Asymmetrische Anordnungen von Nebenschneidplatten sind an sich bekannt, z.B. aus der DE-OS 38 20 695. Dieser bohrkopf mit einer radialen Nebenschneidplatte zeigt jedoch praktisch keine Zertrümmerwirkung für Stege durch die Nebenschneidplatte, so dass der Bohrfortschritt sehr unbefriedigend bleibt. Demgegenüber erzeugt der erfindungsgemäße Bohrer mit der außenradialen Nebenschneidplatte einen sehr guten Bohrfortschritt.
Bei der Erfindung mit der nicht-radialen Nebenschneide verbleibt in radialer Richtung gesehen der überwiegende Teil der von der Hauptschneide stehengelassenen Stege radial außerhalb der Mitte des Radius des Bohrers. Dies liegt darin begründet, dass der Abstand zwischen Punkten auf den Bohrgrundnuten im radial äußeren Bereich am größten ist. Eine günstige Räum- und Zertrümmerwirkung für die Stege lässt sich beispielsweise erzeilen, wenn die sich beidseitig der Hauptschneide erstreckenden Nebenschneidplaten soweit von dem sich senkrecht zur Hauptschneidplatte erstreckenden Querradius seitlich beabstandet sind, dass sie den Flächenschwerpunkt der im Bohrgrund verbleibenden, stehengelassenen Stege treffen. Bei Schlagbohrmaschinen mit 6 Winkelstellungen für die Hauptschneide pro Umdrehung erstrecken sich die Bohrgrundnuten je um 60° versetzt zueinander, so dass für jeden Steg ein Kreissektor verbleibt, dessen Flächenschwer punkt radial etwas außerhalb des Flächenschwerpunkts eines entsprechenden, durch die Eckpunkte des Kreissektors gebildeten gleichseitigen Dreiecks liegt. Entsprechendes gilt auch für Schlagbohrmaschinen, bei denen 4 oder 8 Winkelstellungen vorgesehen sind.
Besonders günstig ist es bei einer erfindungsgemäßen Anordnung von Nebenschneidplatten, wenn die Schneide der Nebenschneidplatte in der von der Hauptschneidplatte aufgespannten Kegel- oder Kegelmantelfläche liegt. Bei dieser Ausgestaltung läuft der Bohrer besser zentrisch, und es entstehen geringere Durchmesserabweichungen. Die Nebenschneidplatte kann mit ihrer Nebenschneide hierzu an die Kegelmantelfläche heranreichen oder vorher enden. Wichtig ist zudem, dass sie deutlich gegenüber der Bohrerstirnfläche vorspringt, so dass sie die erwünschte Zerspaltungswirkung für die Bohrgrundstege ausüben kann.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers, in einer Ansicht von vorne; und
2 eine schematisierte Darstellung eines Bohrgrundes.
Ein erfindungsgemäßer Gesteinsbohrer 10 weist einen Bohrkopf 12 auf, dessen Stirnfläche 14 in 1 ersichtliche ist. Gegenüber der Stirnfläche erhaben erstreckt sich eine Hartmetallplatte 16, die die Hauptschneidplatte bildet und eine Hauptschneide 18 aufweist. Senkrecht zu der Hauptschneidplatte 16 mit der Hauptschneidenachse 19 erstrecken sich in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel Nebenschneidplatten 20 und 22 auf einer Nebenschneidenachse 23, die in der Zeichnungsebene nach links gegenüber der Bohrerachse 32 versetzt angeordnet sind. Die Nebenschneidplatten 20 und 22 sind in an sich bekannter Weise in dem Bohrkopf 12 befestigt entsprechend der Befestigung der Hauptschneidplatte 16.
Die Hauptschneidplatte 16 erstreckt sich rechts über den Durchmesser des Bohrkopfs 12 nach außen hinaus. Auf der in der Zeichnungsebene linken Seite endet die Hauptschneidplatte 16 vor dem Durchmesser des Bohrkopfs 12 an einer Bohrmehlabfuhrnut 25. Die Bohrmehlabfuhrnut 25 ist ziemlich breit und tief und weist einen Nutengrund mit einem relativ großen Radius auf. Im Beispielsfalle beträgt die Tiefe 35% des Bohrkopfradius und die Breite der Bohrmehlabfuhrnut 110% des Bohrkopfradius. Die Bohrmehlabfuhrnut 25 wirkt zugleich kompensierend gegenüber der zusätzlichen Masse der zu ihr hin verlagerten Nebenschneidplatten 20 und 22.
Die Hauptschneidplatte 16 überragt die Nebenschneidplatten 20 und 22 sowohl in der Höhe als auch seitlich.
Ferner sind seitlich neben den Nebenschneidplatten 20 und 22 zwei Bohrmehlabfuhrnuten 24 und 26 vorgesehen.
Die Nebenschneidplatten 20 und 22 sind in der dargestellten Ausführungsform in Längsrichtung – durch die Hauptschneidplatte 16 unterbrochen – aneinander anschließend angeordnet. Es versteht sich, dass auch ein unterschiedliches seitliches Versatzmass realisiert werden kann, um Stege an unterschiedlichen Stellen zu treffen. Im Beispielsfalle sind die Nebenschneidplatten 20 und 22 um 15% des Radius gegenüber dem Querradius 28 des Bohrkopfs 12, der sich senkrecht zur Hauptschneidplatte 16 erstreckt, versetzt, und zwar in der Zeichnungsebene nach links, also zu der Bohrmehlabfuhrnut 25 hin.
Es ist vorgesehen, dass die Nebenschneidplatten 20 und 22 mit ihren Nebenschneiden 30 innerhalb einer Kegelmantelfläche liegen, die von der sich drehenden Hauptschneide 18 aufgespannt wird. Der Spitzenwinkel der Hauptschneide 18 kann beispielsweise 130° und der der Nebenschneidplatten 20 und 22 140° betragen, wobei die Bemassungen in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpassbar sind.
Auch die Entfernung der Nebenschneide 30 der Nebenschneidplatten 20 und 22 von der Kegelmantelfläche lässt sich an die Erfordernisse anpassen; bei weiter zurücktretender Nebenschneide 30 ist die Räumwirkung für die zu zertrümmernden Stege zwischen den Bohrlochnuten entsprechend geringer, während die Belastung der Nebenschneide 30 dann am größten ist, wenn die Nebenschneide 30 genau in der Kegelmantelfläche liegt.
In 2 ist der Bohrgrund 40 in schematisierter Form dargestellt. Ein derartiger Bohrgrund 40 wird durch eine Schlagbohrmaschine mit 6er-Teilung erzeugt, wobei sich 6 Bohrgrundnuten 42 in gleichmäßigen Winkelabständen, also je um 60° voneinander beabstandet, im Bohrgrund 40 erstreckt. Zwischen den Bohrgrundnuten verbleiben bei üblichen Gesteinsbohrern nicht geräumte Stege 44, die etwas keilförmig ausgebildet sind, nachdem der Abstand zwischen einander benachbarten Bohrnuten am Außenumfang des Bohrgrundes 40 am größten ist, während die Bohrgrundnuten 42 sich im Bereich der Bohrerachse 32 treffen.
Mit der erfindungsgemäßen Nebenschneidplatte 20 bzw. 22 werden die Stege 44 je getroffen, und das dortige Gestein zertrümmert, wobei ein Eingriff in die Bohrmaschine nicht erforderlich ist.

Claims

Gesteinsbohrer mit einem Bohrkopf, der eine im Wesentlichen dachförmige Hartmetallplatte aufnimmt, wobei die Hartmetallplatte eine Hauptschneide des Bohrkopfs aufweist und eine Hauptschneideplatte bildet und zusätzlich zu der Hauptschneideplatte (16) zwei Nebenschneideplatten (20, 22) im Bohrkopf angebracht sind, die sich senkrecht gegenüber der Erstreckung der Hauptschneideplatte (16) von dieser in beide Richtungen weg erstrecken und eine Nebenschneidenachse (23) eine Hauptschneidenachse (19) außerhalb der Bohrerachse (32) des Bohrkopfs (12) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptschneideplatte (16) von einer Seite des Bohrerdurchmessers quer über den Bohrkopf durch die Bohrachse bis zu einer Bohrmehlabfuhrnut (25) erstreckt, die auf der gegenüberliegenden Seite zwischen dem Bohrerumfang und der Hauptschneideplatte (16) angeordnet ist, und dass sich die Bohrmehlabfuhrnut (25) auf der Seite, auf der die Nebenschneidplatten (20, 22) liegen, befindet.
Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneidplatten (20, 22) an einer Stelle an der Hauptschneidplatte (16) anliegen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneidplatte (16) und/oder die Nebenschneidplatten (20, 22) sich über den Außenradius des Bohrkopfs (12) hinaus erstrecken.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptschneideplatte (16) radial weiter als die Nebenschneideplatten (20, 22) nach außen erstreckt.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneidplatten (20, 22) in ihrer Querrichtung betrachtete einen dachförmigen Aufbau aufweisen.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (12) drei Bohrmehlabfuhrnuten (24, 25, 26) aufweist, die bezogen auf die Hauptschneidenachse (16) symmetrisch, quer zu dieser Achse jedoch asymmetrisch angeordnet sind.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneiden (30) den gleichen oder einen etwas flacheren Spitzenwinkel wie bzw. als die Hauptschneide (18) aufweisen, wobei ein sich seitlich wegersteckender Teil (20, 22) der Nebenschneidplatte kürzer als der längere Schenkel und länger als der kürzere Schenkel der Hauptschneidplatte (16) ist.
Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die außenmittig angeordnete Nebenschneidplatten (20, 22) induzierte Unwucht durch die nebenschneidplattenseitig vorgesehene Bohrmehlabfuhrnut (25) mindestens teilweise kompensiert ist.