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EP0653544B1 - Spiralbohrer - Google Patents

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Publication number
EP0653544B1
EP0653544B1 EP94810518A EP94810518A EP0653544B1 EP 0653544 B1 EP0653544 B1 EP 0653544B1 EP 94810518 A EP94810518 A EP 94810518A EP 94810518 A EP94810518 A EP 94810518A EP 0653544 B1 EP0653544 B1 EP 0653544B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grooves
shank
rock drill
width
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94810518A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0653544A2 (de
EP0653544A3 (de
Inventor
Axel Neukirchen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP0653544A2 publication Critical patent/EP0653544A2/de
Publication of EP0653544A3 publication Critical patent/EP0653544A3/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/22—Rods or pipes with helical structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/909—Having peripherally spaced cutting edges
    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Definitions

  • the invention relates to a rock drill with a drill head, a shank and one the insertion end opposite the drill head, the shank at least one has a helical conveyor spiral and the one forming the outer diameter Back of the conveyor spiral is interspersed with grooves.
  • the spiral-shaped conveying coils on the shank of well-known rock drills guide Drilled material removed during the drilling process - analogous to a screw conveyor from the Deepest out of the borehole.
  • These rock drills are being made in ever smaller, operated from the impact energy more powerful drilling rigs.
  • the need for Turning power, which results among other things from the friction between the back of the conveyor helix and the borehole wall has remained essentially constant since one Reduction of the total back width of the conveyor spiral adversely affects the Guidance of the rock drill would impact underground.
  • a rock drill is known, the shaft of which is a spiral conveyor has, whose back circumferentially spaced grooves has, which are inclined to the longitudinal axis of the drill.
  • This well-known rock drill is a reduction in the broadest sense with the Interacting back surface of the borehole wall can be removed.
  • a performance gain which is achieved due to less back friction due to the borehole wall a smaller back surface, is destroyed again by the above Parts of the groove-like profile on the partly rough surface of the borehole wall hang in and thus overall the friction of the rock drill increase this type.
  • the invention has for its object to provide a rock drill whose Conveyor helix good guidance of the rock drill in a borehole during the Machining process guaranteed and at the same time less friction on the Borehole wall generated.
  • the width of the back is for manufacturing and economic reasons the conveying helix is constant over the entire length of the conveying helix.
  • the grooves arranged on the back of this conveyor helix are preferably arranged such that the grooves one behind the other at equal intervals along the central axis of the shaft are arranged.
  • a rock drill with a larger diameter has a larger circumference and therefore also conveyor coils with a larger back surface.
  • the width of the grooves is therefore also dependent on the outside diameter of the Shaft.
  • the ratio between the width of the groove and the diameter of the shank is expediently 0.05: 1 to 0.3: 1.
  • the grooves are only called out in this way formed that the bottom of the groove in the radial direction with respect to the back of the conveyor spiral is slightly set back.
  • the depth of the groove must definitely be this be trained so that the majority of the particles of the drilling material are larger than the depth the groove. Since the particle size of the drilling material depends on the diameter of the rock drill, the depth of the groove is in a certain ratio to the outer diameter of the shaft, this ratio preferably 0.02: 1 to Is 0.05: 1.
  • the width of the groove can be related to the width of the back of the conveyor helix can be designed differently.
  • the grooves on the back of the conveyor helix are wider so that less back surface the production helix can come into contact with the borehole wall.
  • the editing hard materials require grooves with a smaller width. This is expediently Ratio between the width of the grooves and the width of the back of the conveyor spiral 0.8: 1 to 6: 1.
  • the rock drill shown in FIGS. 1 and 2 has a drill head 1, one Shank 2 and an insertion end 3 opposite the drill head 1.
  • the shank 2 has, for example, two helical conveying coils 4, 5, the Backs 6, 7 forming the outside diameter of the conveying spirals 4, 5 of grooves 8, 9 are enforced.
  • the grooves 8, 9 run in planes that are perpendicular to the longitudinal axis extend the rock drill and are axially offset from each other.
  • the face Area of the drill head 2 is a soldered hard metal plate 10, the The outer contour slightly exceeds the outer diameter of the shaft 2.
  • Fig. 2 shows an enlarged view of the on the back 6, 7 of the conveyor spiral 4, 5 arranged grooves 8, 9.
  • the grooves 8, 9 are at equal intervals A along the Center axis of the shaft 2 arranged one behind the other.
  • the width B of the grooves 8, 9 is depending on the width R of the back 6, 7 of the conveyor helix 4, 5.
  • the depth T of the Grooves 8, 9 depend on the outer diameter D of the shaft 2.

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  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Bohrkopf, einem Schaft und einem dem Bohrkopf gegenüberliegenden Einsteckende, wobei der Schaft wenigstens eine wendelartig verlaufende Förderwendel aufweist und der den Aussendurchmesser bildende Rücken der Förderwendel von Nuten durchsetzt ist.
Die wendelartig verlaufende Förderwendeln am Schaft bekannter Gesteinsbohrer, leiten beim Bohrvorgang abgetragenes Bohrgut - analog einer Förderschnecke aus dem Bohrlochtiefsten nach aussen. Diese Gesteinsbohrer werden heute in immer kleineren, von der Schlagenergie her leistungsfähigeren Bohrgeräten betrieben. Der Bedarf an Drehleistung, der sich unter anderem aus der Reibung zwischen dem Rücken der Förderwendel und der Bohrlochwand ergibt, ist im wesentlichen konstant geblieben, da eine Reduzierung der gesamten Rückenbreite der Förderwendel sich nachteilig auf die Führung des Gesteinsbohrers im Untergrund auswirken würde.
Aus der DE-AS 20 13 327 ist ein Gesteinsbohrer bekannt, dessen Schaft eine Förderwendel aufweist, deren Rücken in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Rillen aufweist, die gegenüber der Bohrerlängsachse geneigt sind.
Diesem bekannten Gesteinsbohrer ist im weitesten Sinne eine Reduzierung der mit der Bohrlochwandung zusammenwirkenden Rückenfläche entnehmbar. Ein Leistungsgewinn, der erzielt wird durch weniger Reibung des Rückens an der Bohrlochwandung aufgrund einer kleineren Rückenfläche, wird dadurch wieder vemichtet, indem die vorstehenden Teile der rillenartigen Profilierung an der zum Teil rauhen Oberfläche der Bohrlochwandung einhängen und damit insgesamt die Reibung des Gesteinsbohrers auf diese Art erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer zu schaffen, dessen Förderwendel eine gute Führung des Gesteinsbohrers in einem Bohrloch während des Bearbeitungsvorganges gewährleistet und gleichzeitig eine geringere Reibung an der Bohrlochwandung erzeugt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Nuten entlang rechtwinklig zur Mittelachse des Schaftes angeordneten Ebenen verlaufen.
Aufgrund der rechtwinkligen Anordnung der am Rücken der Förderwendel angeordneten Nuten bleibt die gesamte Breite des Rückens erhalten. Dieser wird lediglich durchsetzt von mehreren in axialer Richtung voneinander beabstandeten Nuten, so dass nicht mehr die gesamte Rückenfläche mit der Bohrlochwandung während eines Bohrvorganges zusammenwirkt. Aufgrund der erfindungsgemässen Ausgestaltung ergeben sich keine vorstehenden Teile der Nut, die mit einer rauhen Oberfläche einer Bohrlochwandung derart zusammenwirken, dass eine gewonnene Leistungreduzierung vemichtet wird.
Aus herstellungstechnischen und wirtschaftlichen Gründen ist die Breite des Rückens der Förderwendel über die gesamte Länge der Förderwendel konstant ausgebildet. Die am Rücken dieser Förderwendel angeordneten Nuten sind vorzugsweise derart angeordnet, dass die Nuten in gleichen Abständen entlang der Mittelachse des Schaftes hintereinander angeordnet sind.
Vom Durchmesser des Schaftes hängt es ab, wie gross die Reibung ist, die während eines Bohrvorganges entsteht. Ein Gesteinsbohrer mit einem grösseren Durchmesser hat einen grösseren Umfang und deshalb auch Förderwendeln mit grösserer Rückenfläche. Die Breite der Nuten ist deshalb ebenfalls abhängig vom Aussendurchmesser des Schaftes. Das Verhältnis zwischen der Breite der Nut und dem Durchmesser des Schaftes beträgt dabei zweckmässigerweise 0,05:1 bis 0,3:1.
Um die von den wendelartig ausgebildeten Förderwendeln erzeugte Abfuhrleistung des Bohrkleines nicht negativ zu beeinflussen, sind die Nuten insbesondere nur derart rief ausgebildet, dass der Nutengrund in radialer Richtung bezüglich des Rückens der Förderwendel geringfügig zurückversetzt ist. Die Tiefe der Nut muss auf jeden Fall derart ausgebildet sein, dass die Mehrheit der Teilchen des Bohrgutes grösser ist, als die Tiefe der Nut. Da die Teilchengrösse des Bohrguts wiederum abhängig ist von dem Durchmesser des Gesteinsbohrers, steht die Tiefe der Nut in einem bestimmten Verhältnis zum Aussendurchmesser des Schaftes, wobei dieses Verhältnis vorzugsweise 0,02:1 bis 0,05:1 beträgt.
Abhängig von dem zu bearbeitenden Untergrund kann die Breite der Nut bezogen auf die Breite des Rückens der Förderwendel unterschiedlich ausgebildet sein. Bei der Bearbeitung von Materialien, bei denen eine hohe Reibung zwischen dem Rücken der Förderwendel und der Bohrlochwandung auftritt, ist es zweckmässig, wenn die Nuten auf dem Rücken der Förderwendel breiter ausgebildet sind, so dass weniger Rückenfläche der Förderwendel mit der Bohrlochwandung in Kontakt gelangen kann. Die Bearbeitung harter Werkstoffe erfordert Nuten mit geringerer Breite. Zweckmässigerweise beträgt das Verhältnis zwischen der Breite der Nuten und der Breite des Rückens der Förderwendel 0,8:1 bis 6:1.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen erfindungsgemässen Gesteinsbohrer in vereinfachter Darstellung;
Fig. 2
eine Seitenansicht des vorderen Bereiches des Gesteinsbohrers gemäss Fig. 1 in vergrösserter Darstellung.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gesteinsbohrer besitzt einen Bohrkopf 1, einen Schaft 2 und ein dem Bohrkopf 1 gegenüberliegendes Einsteckende 3. Der Schaft 2 weist beispielsweise zwei wendelartig verlaufende Förderwendeln 4, 5 auf, wobei die den Aussendurchmesser bildenden Rücken 6, 7 der Förderwendeln 4, 5 von Nuten 8, 9 durchsetzt sind. Die Nuten 8, 9 verlaufen in Ebenen, die sich rechtwinklig zur Längsachse des Gesteinsbohrers erstrecken und axial zueinander versetzt sind. Im stimseitigen Bereich des Bohrkopfes 2 befindet sich eine eingelötete Hartmetallplatte 10, deren Aussenkontur den Aussendurchmesser des Schaftes 2 geringfügig überragt.
Die Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Darstellung der auf dem Rücken 6, 7 der Förderwendel 4, 5 angeordneten Nuten 8, 9. Die Nuten 8, 9 sind in gleichen Abständen A entlang der Mittelachse des Schaftes 2 hintereinander angeordnet. Die Breite B der Nuten 8, 9 ist abhängig von der Breite R des Rückens 6, 7 der Förderwendel 4, 5. Die Tiefe T der Nuten 8, 9 ist abhängig vom Aussendurchmesser D des Schaftes 2.

Claims (5)

  1. Gesteinsbohrer mit einem Bohrkopf (1), einem Schaft (2) und einem dem Bohrkopf (1) gegenüberliegenden Einsteckende (3), wobei der Schaft (2) wenigstens eine wendelartig verlaufende Förderwendel (4, 5) aufweist, und der den Aussendurchmesser bildende Rücken (6, 7) der Förderwendel (4, 5) von Nuten (8, 9) durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten entlang rechtwinklig zur Mittelachse des Schaftes (2) angeordneten Ebenen verlaufen.
  2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (5, 8) in gleichen Abständen entlang der Mittelachse des Schaftes (2) hintereinander angeordnet sind.
  3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Breite der Nut (B) und dem Aussendurchmesser (D) des Schaftes (2) 0,05:1 bis 0,3:1 beträgt.
  4. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Tiefe (T) der Nut (8, 9) und dem Aussendurchmesser (D) des Schaftes (2) 0,02:1 bis 0,05:1 beträgt.
  5. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Breite (B) der Nut (8, 9) und der Breite (R) des Rückeris (6, 7) der Förderwendel (4, 5) 0,8:1 bis 6:1 beträgt.
EP94810518A 1993-11-11 1994-09-07 Spiralbohrer Expired - Lifetime EP0653544B1 (de)

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DE4338490A DE4338490A1 (de) 1993-11-11 1993-11-11 Spiralbohrer

Publications (3)

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EP0653544A2 EP0653544A2 (de) 1995-05-17
EP0653544A3 EP0653544A3 (de) 1995-11-02
EP0653544B1 true EP0653544B1 (de) 1998-06-17

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EP (1) EP0653544B1 (de)
JP (1) JPH07180464A (de)
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