[0001] Die Erfindung betrifft Hartmetallplatten und damit bestückte Gesteinsbohrer.
 
            [0002] Bei den bisher bekannten Gesteinsbohrern, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 34
               26 977 oder der DE-OS 30 25 890 bekannt sind, sind Hartmetallplatten mit einem mindestens
               eine Schneidkante tragenden Kopfteil und mit einem der Geometrie einer Aufnahmenut
               im Bohrwerkzeug angepaßten Fußteil in eine oder mehrere ausgeschnittene bzw. ausgefräste
               Nuten eines Bohrerkopfs oder einer Bohrkrone eingesetzt und darin durch Verlöten befestigt.
               Die Aufnahmenuten wurden generell als gewöhnliche Rechtecknuten konstanten Querschnitts
               ausgeführt.
 
            [0003] Seit je her war es jedoch schwierig, eine spannungsfreie, feste, den mechanischen
               Beanspruchungen einer Gesteinsbohrerspitze möglichst lange standhaltende Lötverbindung
               zwischen Hartmetallplatte und Aufnahmenut im Bohrwerkzeug zu erhalten. Wegen der unterschiedlichen
               Wärmeausdehnungskoeffizienten von Hartmetall und Stahl lassen sich beim Löten Spannungen,
               insbesondere im unteren Bereich der Einstichnut, nicht vermeiden, Spannungen, die
               bei mechanischer Beanspruchung des Gesteinsbohrers im normalen Bohrbetrieb leicht
               zur Bildung von Rissen und schließlich zum Ausbrechen der Hartmetallplatte führen
               können.
 
            [0004] Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, schlägt die DE-OS 34 26 977 vor, die Einstichnut
               tiefer auszuführen, als der axialen Einlöttiefe der Hartmetallplatte entspricht. Auf
               diese Weise sitzt der Fuß der Hartmetallplatte nicht auf dem Nutgrund auf; vielmehr
               bleibt zwischen der Unterseite des Fußteils der Hartmetallplatte und dem Nutgrund
               nach dem Einlöten der Hartmetallplatte ein Hohlraum frei, in den allenfalls überschüssiges
               Lot fließen kann.
 
            [0005] Es hat sich jedoch gezeigt, daß der so geschaffene Hohlraum zu einer mechanischen
               Schwächung des Bohrerkopfes bzw. einer Bohrkrone führt und daß ein ungewolltes Lösen
               bzw. Abfallen der Hartmetallplatte nicht sicher genug vermieden werden können.
 
            [0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hartmetallplatte und einen damit bestückten
               Gesteinsbohrer zu schaffen, die so beschaffen sind, daß sich zwischen Hartmetallplatte
               und Aufnahmenut im Bohrwerkzeug eine wesentlich stabilere und dauerhaftere Verbindung
               ergibt, die leicht verlötet werden kann und die selbst bei Rißbildung innerhalb der
               Lotschicht ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Hartmetallplatte aus der Aufnahmenut
               sicher verhindert.
 
            [0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hartmetallplatte der eingangs genannten
               Gattung dadurch gelöst, daß das Fußteil einen Querschnitt aufweist, der gegenüber
               dem Maximalquerschnitt des Kopfteils mindestens teilweise erweitert ist, und zwar
               entweder stetig oder unstetig erweitert ist.
 
            [0008] Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer mit einem Schaft, einem Bohrkopf und mindestens
               einer Hartmetallschneidplatte, die in mindestens eine Aufnahmenut des Bohrkopfs eingesetzt
               und darin, vorzugsweise durch Verlöten, befestigt ist, ist dadurch gekennzeichnet,
               daß die Aufnahmenut hinterschnitten ist und daß der Bohrkopf mit mindestens einer
               erfindungsgemäßen Hartmetallschneidplatte bestückt ist, deren in die Aufnahmenut eingesetzter
               Teil einen der Geometrie der hinterschnittenen Aufnahmenut angepaßten, vorzugsweise
               möglichst exakt angepaßten, Querschnitt aufweist.
 
            [0009] Durch die Hinterschneidung der Aufnahmenut und den an die Geometrie der Hinterschneidung
               angepaßten Querschnitt der eingesetzten Hartmetallplatte, der, je nach der gewählten
               Art der Hinterschneidung, entweder stetig, z.B. konisch, erweitert sein kann oder
               aber unstetig, z.B. stufenförmig oder sägezahnartig, werden formschlüssige Verbindungen
               geschaffen, die weit größeren mechanischen Kräften unbeschadet und wesentlich länger
               andauernd widerstehen können, als dies bei den herkömmlich gestalteten Hartmetallschneidplatten
               und Gesteinsbohrern der Fall war.
 
            [0010] Bei optimaler, exakter Anpassung des Querschnitts des in die Aufnahmenut einzusetzenden
               Teils der Schneidplatte an die Geometrie der Hinterschneidung der Aufnahmenut läßt
               sich die Dicke der Lotschicht auf ein ideales Mindestmaß reduzieren, was der Rißbildung
               beim Löten und Abkühlen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
               entgegenwirkt. Vor allem aber wird erreicht, daß die Frage der Rißbildung innerhalb
               der Lotschicht ihre bisherige dramatische Bedeutung verloren hat, weil ein unbeabsichtigtes
               Lösen oder Herausfallen der Schneidplatten aufgrund des Formschlusses zwischen Aufnahmenut
               und Fußteil der Platten selbst dann nicht mehr möglich ist, wenn die Lötverbindung
               reißen sollte.
 
            [0011] Der Querschnitt des Fußteils der Schneidplatten kann erfindungsgemäß ganz oder teilweise
               konisch, schwalbenschwanzförmig oder teilkreisförmig erweitert sein, wobei auch alle
               denkbaren Kombinationen dieser Geometrien möglich sind. So kann beispielsweise der
               Querschnitt des Fußteils, vom Kopfteil in Richtung des Fußteils gesehen, zunächst
               konisch erweitert sein und dann teilkreisförmig auslaufen oder nach der konischen
               Erweiterung spitzwinklig, stumpfwinklig oder rechtwinklig auslaufen. Ferner kann zwischen
               dem Kopfteil und dem Fußteil der Hartmetallplatte ein Abschnitt konstanten Querschnitts
               vorhanden sein.
 
            [0012] Der mit den erfindungsgemäßen Hartmetallplatten bestückte Gesteinsbohrer kann einen
               gewöhnlichen Bohrerkopf mit nur einer Schneidplatte oder aber eine Bohrkrone mit zwei,
               drei oder mehr Hartmetallschneidplatten besitzen, die entweder sternförmig oder sich
               kreuzend angeordnet sind. Außerdem kann der Bohrer eine als Zentrierspitze ausgebildete
               Hartmetallschneidplatte aufweisen, die ebenfalls in einer hinterschnittenen Aufnahmenut
               vorzugsweise durch Verlöten befestigt ist. Die Hartmetallschneidplatten können durch
               eine Verstemmung zusätzlich gesichert sein.
 
            [0013] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert:
               
               
Fig. 1 bis Fig. 1 g zeigt in Stirnansicht verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
                  Hartmetallplatte;
               Fig. 1 h ist eine Seitenansicht der Hartmetallplatte gemäß Fig. 1 g;
               Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Oberteils einer Bohrkrone einer bevorzugten Ausführungsform
                  des erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers, der mit drei Hartmetallschneidplatten gemäß
                  den Fig. 1 g, 1 und mit einer Zentrierspitze bestückt ist;
               Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Gesteinsbohrer gemäß Fig. 2.
 
            [0014] Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hartmetallplatte gemäß Fig. 1 trägt
               das Kopfteil 3 der Hartmetallplatte 1 eine Schneidkante 2. An das Kopfteil schließt
               sich, in Richtung des Fußteils 4 gesehen, ein Abschnitt 8 konstanten Querschnitts
               an. Das Fußteil 4 ist teilweise konisch erweitert und läuft dann spitzwinklig aus.
 
            [0015] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 b schließt sich das Fußteil 4 unmittelbar an
               das Kopfteil 3 der Hartmetallplatte 1 an, ohne daß ein Abschnitt konstanten Querschnitts
               zwischen diese beiden Teile eingeschoben wäre. Der Querschnitt des Fußteils 4 ist
               von oben bis unten stetig konisch erweitert.
 
            [0016] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1c folgt nach einem Abschnitt 8 konstanten Querschnitts
               ein schwalbenschwanzförmig erweitertes Fußteil 4.
 
            [0017] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1d folgt dem Abschnitt 8 konstanten Querschnitts
               ein Fußteil 4 mit pfeilförmigem Querschnitt, der nach einer unstetigen Erweiterung
               spitzwinklig ausläuft.
 
            [0018] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1e folgt dem stetig konisch erweiterten Querschnitt
               ein teilkreisförmig auslaufender Bereich im Fußteil 4.
 
            [0019] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1f läuft das unstetig erweiterte Fußteil 4 parabolisch
               gekrümmt aus.
 
            [0020] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1g folgt einem Abschnitt 8 konstanten Querschnitts
               ein Fußteil 4 mit teilkreisförmigem (Dreiviertelkreis) Querschnitt. Die Stirnflächen
               dieser Hartmetallplatte sind im Bereich des Kopf- und Fußteils 3, 4 vorzugsweise abgefast
               (Fig. 1 h).
 
            [0021] Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer (Fig. 2, 3) trägt auf seinem Schaft 10 eine Bohrkrone
               11 mit drei sternförmig angeordneten Hartmetallschneidplatten 1 mit je einer Schneidkante
               2 sowie mit einer Hartmetallschneidplatte 5 in Form einer Zentrierspitze, die ebenfalls
               drei Schneidkanten 5' besitzt.
 
            [0022] In die Bohrkrone 11 sind drei im Querschnitt teilkreisförmig hinterschnittene Aufnahmenuten
               6 eingefräst, welche jeweils bis zur Mantelfläche der Bohrkrone 11 verlaufen. In die
               hinterschnittenen Aufnahmenuten 6 sind drei Hartmetallschneidplatten der Ausführungsform
               gemäß Fig. 1g sowie eine Zentrierspitze 5 entsprechenden Querschnitts eingesetzt und
               zur Erleichterung bei der Montage bzw. beim Verlöten im Bereich der Öffnung der Aufnahmenut
               6 zur Mantelfläche der Bohrkrone 11 durch eine Verstemmung 7 fixiert. Die Verstemmung
               7 dient auch der zusätzlichen Sicherung der Hartmetallplatten 1 gegen radiales Herausfallen
               für den Fall, daß die Lötverbindung defekt sein sollte, reißen oder brechen sollte.
 
            [0023] Bei der Herstellung des Gesteinsbohrers gemäß Fig. 2 und 3 wird so verfahren, daß
               zunächst die hinterschnittenen Nuten 6 ausgefräst werden, dann die der Geometrie der
               Hinterschneidung entsprechenden Hartmetallschneidplatten ausgewählt und seitlich,
               von der Mantelfläche her in die Nuten eingeschoben, mit der Mantelfläche leicht verstemmt
               und schließlich verlötet werden.
 
            [0024] Aufgrund der besonderen Geometrien von Hartmetallplatte und Aufnahmenut läßt sich
               insbesondere auch die Lötverbindung zur Zentrierspitze verbessern, und die Zentrierspitze
               läßt sich präziser und mit größerer mechanischer Festigkeit als bisher im Bohrkopf
               befestigen, wodurch die Zentrierung beim Bohren insgesamt verbessert wird. Durch die
               allseitig gleichmäßig ausgebildete, dünne Lotfuge zwischen Schneidplatte und Aufnahmenut,
               ist jede Schneidplatte quasi "schwimmend" angeordnet, was sich auf eine gleichmäßige
               Kräfteverteilung beim Bohren günstig auswirkt. Infolge ihrer formschlüssigen Verbindung
               mit dem Bohrkopf können die Schneidplatten auch dann nicht beim Bohren herausgerissen
               oder herausgeschleudert werden, wenn die Lotverbindung reißen sollte. Die dadurch
               bedingte längere Lebensdauer der erfindungsgemäßen Gesteinsbohrer ist von ganz erheblicher
               volkswirtschaftlicher Bedeutung.
 
          
         
            
            1. Hartmetallplatte (1) für Bohrwerkzeuge, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einem
               mindestens eine Schneidkante (2; 5') tragenden Kopfteil (3) und mit einem der Geometrie
               einer Aufnahmenut (6) im Bohrwerkzeug angepaßten Fußteil (4), dadurch gekennzeichnet,
               daß das Fußteil (4) einen Querschnitt aufweist, der gegenüber dem Maximalquerschnitt
               des Kopfteils (3) mindestens teilweise erweitert ist.
 
            2. Hartmetallplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
               Fußteils (4) mindestens teilweise konisch erweitert ist.
 
            3. Hartmetallplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
               Fußteils (4) schwalbenschwanzförmig erweitert ist.
 
            4. Hartmetallplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
               Fußteils (4) teilkreisförmig erweitert ist.
 
            5. Hartmetallplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
               Fußteils (4), vom Kopf- (3) in Richtung des Fußteils (4) gesehen, zunächst konisch
               erweitert ist und dann teilkreisförmig ausläuft.
 
            6. Hartmetallplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
               Fußteils (4), vom Kopf- (3) in Richtung des Fußteils (4) gesehen, zunächst konisch
               erweitert ist und dann spitz-, stumpf- oder rechtwinklig ausläuft.
 
            7. Hartmetallplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
               sie zwischen ihrem Kopfteil (3) und ihrem Fußteil (4) einen Abschnitt (8) konstanten
               Querschnitts aufweist.
 
            8. Gesteinsbohrer mit einem Schaft (10), einem Bohrkopf (11) und mindestens einer
               Hartmetallschneidplatte (1; 5), die in mindestens eine Aufnahmenut (6) des Bohrkopfs
               (11) eingesetzt und darin, vorzugsweise durch Verlöten, befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
               daß die Aufnahmenut (6) hinterschnitten ist und daß der Bohrkopf (11) mit mindestens
               einer Hartmetallschneidplatte (1; 5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestückt ist,
               deren in die Aufnahmenut (6) eingesetzter Teil einen der Geometrie der hinterschnittenen
               Aufnahmenut (6) angepaßten Querschnitt aufweist.
 
            9. Gesteinsbohrer nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Bohrkrone (11) mit mindestens
               drei Hartmetallschneidplatten (1; 5).
 
            10. Gesteinsbohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallschneidplatten
               (1; 5) sternförmig angeordnet sind.
 
            11. Gesteinsbohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallschneidplatten
               (1; 5) sich kreuzend angeordnet sind.
 
            12. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
               er eine Hartmetallschneidplatte (5) in Form einer Zentrierspitze aufweist.
 
            13. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
               die Hartmetallschneidplatten (1) im Bereich der Öffnungen der sie aufnehmenden Nuten
               (6) zur Mantelfläche des Bohrkopfs oder der Bohrkrone (11) durch eine Verstemmung
               (7) zusätzlich gesichert sind.