Gesteinsbohrer

Abstract

 Der Gesteinsbohrer besitzt einen Einspannschaft (1), einen wenigstens vier parallel nebeneinander angeordnete Spannuten (4, 5, 6, 7) aufweisenden Bohrerschaft (2) und einen mit dem Bohrerschaft (2) verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf (3) mit vier am Umfang verteilt angeordneten Abfuhmuten (8, 9, 10, 11). Die Abfuhmuten (8, 9, 10, 11) weisen einen unterschiedlich grossen, lichten Querschnitt auf und jede der Abfuhmuten (8, 9, 10, 11) mündet in eine Spannut (4, 5, 6, 7) des Bohrerschaftes (2). Die lichten Querschnitte der Abfuhmuten (8, 9, 10, 11) und der Spannuten (4, 5, 6, 7) decken sich.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem Einspannschaft, einem wenigstens vier parallel nebeneinander angeordnete Spannuten aufweisenden Bohrerschaft und einem mit dem Bohrschaft verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf mit vier am Umfang verteilt angeordneten Abfuhrnuten, wobei sich die lichten Querschnitte der Abfuhrnuten und Spannuten decken.

[0002] Gesteinsbohrer der in Rede stehenden Art dienen der Herstellung von Bohrungen in Gestein, Beton, Mauerwerk und dgl. Es ist bekannt, dass sich die Gesteinsbohrer im Bereich der Bohrerspitze beim Bohren in hartem Untergrund ausserordentlich schnell abnutzen. Deshalb sind Gesteinsbohrer mit Hartmetall bestückt, wobei unter Hartmetall gesinterte oder geschmolzene Karbide, Silikate, Boride oder deren Legierungen verstanden werden.

[0003] Ein derartiger Gesteinsbohrer ist aus der US-PS 2,673,716 bekannt. Dieser Gesteinsbohrer besitzt einen insgesamt aus Hartmetall bestehenden, mit dem Bohrerschaft verbundenen Bohrkopf, der vier gleichmässig am Umfang verteilt angeordnete Abfuhrnuten, die in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufen, aufweist. Für die Verbindung des Bohrkopfes mit dem Bohrerschaft besitzt der Bohrkopf einen zentral angeordneten Vorsprung, der in eine entsprechende Vertiefung des Bohrerschaftes ragt.

[0004] Die stetige Abfuhr des Bohrkleins dieses bekannten Gesteinsbohrers während eines Bearbeitungsvorganges erfolgt über die in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufenden Abfuhrnuten zu den Spannuten des Bohrerschaftes. Die Spannuten des Bohrerschaftes sind spiralförmig ausgebildet und decken sich jeweils mit den Abfuhrnuten des Bohrkopfes. Da die lichten Querschnitte aller Abfuhrnuten des Bohrkopfes gleich gross sind, wird über jede Abfuhrnut gleich viel Bohrklein während des Bohrvorganges abgeführt. Bei der Abtragung von sehr weichem oder sprödem Material kann es zu einer Verklemmung von grosskömigem Bohrklein in den Abfuhrnuten kommen. Weiteres Bohrklein, das sich in den Abfuhrnuten ansammelt, drückt radial nach aussen gegen die Bohrlochwandung, so dass einerseits ein erhöhtes Drehmoment auf den Gesteinsbohrer aufgebracht werden muss, um den Gesteinsbohrer verdrehen zu können und andererseits eine Beschädigung der Bohrlochwandung, insbesondere hervorgerufen durch unruhigen Lauf des Gesteinsbohrers, entsteht.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer mit einem aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf zu schaffen, der sich durch hohe Bohrleistung, hohe Standzeiten, ruhigen Lauf und eine gute Bohrkleinabfuhr auszeichnet.

[0006] Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Abfuhrnuten des Bohrkopfes einen unterschiedlich grossen, lichten Querschnitt aufweisen.

[0007] Aufgrund der unterschiedlich grossen Abfuhrnuten kann Bohrklein unterschiedlicher Grösse gut abgeführt werden. Die grösseren Abfuhrnuten bilden dabei die Hauptabfuhrkanäle und die weiteren Abfuhrnuten, welche kleiner ausgebildet sind, die Nebenabfuhrkanäle.

[0008] Um einen möglichst ruhigen Lauf des Gesteinsbohrers während des Bearbeitungsvorganges erreichen zu können, sind vorzugsweise die lichten Querschnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten grösser, als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

[0009] Die unterschiedlich grossen lichten Querschnitte der Abfuhrnuten können gebildet sein von Abfuhrnuten, die zweckmässigerweise einen unterschiedlich grossen, radialen Abstand vom Zentrum des Bohrkopfes aufweisen.

[0010] Gute Rundlaufeigenschaften des Gesteinsbohrers werden dadurch erreicht, dass zweckmässigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten eine kleinere radiale Ersteckung aufweisen als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

[0011] Die radiale Erstreckung der zwei ersten Abfuhrnuten entspricht vorteilhafterweise dem 0,05- bis 0,25-fachen Aussendurchmesser des Bohrkopfes. Die radiale Erstreckung der zwei zweiten Abfuhrnuten entspricht dabei vorzugsweise dem 0,1- bis 0,35-fachen Aussendurchmesser des Bohrkopfes. Durch die relativ tief ausgebildeten Abfuhrnuten kann die Erstreckung der Abfuhrnuten in Umfangsrichtung des Bohrkopfes klein und jener Teil des Umfanges des Bohrkopfes, der sich an der Bohrlochwandung abstützt, gross gehalten werden.

[0012] Unterschiedlich grosse, lichte Querschnitte der Abfuhrnuten können auch dadurch erreicht werden, dass vorteilhafterweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten eine grössere, in Umfangsrichtung eines Bohrkopfes verlaufende Erstreckung aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten.

[0013] Gute Rundlaufeigenschaften werden dadurch erreicht, dass zweckmässigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhrnuten gegenüber den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten unter einem Winkel von 60° bis 90° angeordnet sind. Bei einer Ausrichtung beider einander diametral gegenüberliegender Abfuhrnuten unter einem Winkel von ca. 60° können zwei besonders gross ausgebildete, einander diametral gegenüberliegende Abfuhrnuten geschaffen werden, die der guten Abfuhr des Bohrkleins dienen und die einen hohen Bohrfortschritt gewährleisten.

[0014] Um eine schnelle Abfuhr des Bohrkleins aus dem Bereich des Bohrkopfes gewährleisten zu können, sind die Abfuhrnuten in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufend angeordnet. Von den Abfuhrnuten des Bohrkopfes gelangt das Bohrklein zu den Spannuten des Bohrerschaftes, wobei die Spannuten des Bohrerschaftes vorteilhafterweise spiralförmig ausgebildet sind. Die spiralförmig ausgebildeten Spannuten gewährleisten einen Weitertransport des abgetragenen Bohrkleins aus dem Bereich des Bohrlochtiefsten an die Oberfläche des Bohrloches.

[0015] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen erfindungsgemässen Gesteinsbohrer mit Einspannschaft, Bohrerschaft und Bohrkopf;

Fig. 2

einen Querschnitt durch den Bohrkopf des Gesteinsbohrers gemäss Fig. 1, in vergrösserter Darstellung;

Fig. 3, 4

Querschnitte durch Bohrköpfe weiterer erfindungsgemässer Gesteinsbohrer, in vergrösserter Darstellung.

[0016] Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gesteinsbohrer besitzt einen Einspannschaft 1, einen Bohrschaft 2 mit vier parallel nebeneinander angeordneten Spannuten 4, 5, 6, 7, die spiralförmig ausgebildet sind und einen mit dem Bohrschaft 2 verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf 3 mit vier gleichmässig am Umfang verteilt angeordneten Abfuhrnuten 8, 9, 10, 11. Die radialen Abstände R1 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 3 von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 8, 10 sind kleiner als die radialen Abstände R2 von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 9,11.

[0017] Im freien Endbereich des Bohrkopfes 3 des in Fig. 1 dargestellten Gesteinsbohrers ist wenigstens eine Schneidkante 12 angeordnet, die sich wenigstens teilweise entlang der Stimseite über den gesamten Durchmesser des Bohrkopfes 3 erstreckt. Diese Schneidkante 12 dient dem Abtragen von nicht dargestelltem Bohrklein.

[0018] Der in Fig. 3 dargestellte Bohrkopf 13 hat vier Abfuhrnuten 14,15, 16,17, die regelmässig am Umfang verteilt angeordnet sind. Die lichten Querschnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 14, 16 sind grösser als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten 15, 17. Die Erstreckungen B1, B3 der Abfuhrnuten 14, 16 in Umfangsrichtung des Bohrkopfes 13 sind grösser, als die Erstreckungen B2, B4 der Abfuhrnuten 15, 17. Die Abfuhrnuten 14, 16 sind gegenüber den Abfuhrnuten 15, 17 unter einem Winkel W von 90° angeordnet.

[0019] Der in Fig. 4 dargestellte Bohrkopf 23 besitzt vier am Umfang verteilt angeordnete Abfuhrnuten 24, 25, 26, 27, die in Längsrichtung des Bohrkopfes 23 verlaufen. Die Abfuhrnuten 24, 25, 26, 27 weisen einen unterschiedlich grossen, lichten Querschnitt auf. Daher besitzen die Abfuhrnuten 24, 25, 26, 27 einen unterschiedlich grossen radialen Abstand R3, R4, R5, R6 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 23.

[0020] Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bohrkopf 3 besitzt einen Aussendurchmesser D, der im wesentlichen gleich gross ausgebildet ist als der Aussendurchmesser des Bohrerschaftes 2.

[0021] Der Bohrkopf 3 ist beispielsweise durch eine Lötverbindung mit dem Bohrerschaft 2 verbunden. Der besseren Zentrierung während des Lötvorganges und der Bildung einer grösseren Verbindungsfläche dienen nicht dargestellte Zentriermittel in Form von Vorsprüngen am Bohrkopf 3, die in entsprechend ausgebildete, nicht dargestellte Vertiefungen des Bohrerschaftes 2 ragen. Diese Vorsprünge bzw. Vertiefungen sind insbesondere im zentralen Bereich des Gesteinsbohrers angeordnet. Solche Vorsprünge können beispielsweise kegelförmig ausgebildet sein.

Ansprüche

1. Gesteinsbohrer mit einem Einspannschaft (1), einem wenigstens vier parallel nebeneinander angeordnete Spannuten (4, 5, 6, 7) aufweisenden Bohrerschaft (2) und einem mit dem Bohrerschaft (2) verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden Bohrkopf (3, 13, 23) mit vier am Umfang verteilt angeordneten, in Längsrichtung des Bohrkopfes (3, 13, 23) verlaufenden Abfuhrnuten (8, 9, 10, 11, 14,15,16,17, 24, 25, 26, 27), wobei sich die lichten Querschnitte der Abfuhrnuten (8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27) und Spannuten (4, 5, 6, 7) decken, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfuhrnuten (8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27) einen unterschiedlich grossen lichten Querschnitt aufweisen.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichten Querschnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10, 14, 16) grösser sind, als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (9,11,15,17).

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfuhrnuten (8, 9, 10,11, 24, 25, 26, 27) einen unterschiedlich grossen, radialen Abstand (R1, R2, R3, R4, R5, R6) vom Zentrum (Z) des Bohrkopfes (3, 23) aufweisen.

4. Gesteinsbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10) einen kleineren radialen Abstand (R1) aufweisen, als die zwei zweiten einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (9,11).

5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (R1) der zwei ersten Abfuhrnuten (8,10) dem 0,05- bis 0,25-fachen Aussendurchmesser (D) des Bohrerkopfes (3) entspricht.

6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (R2) der zwei zweiten Abfuhrnuten (9, 11) dem 0,1- bis 0,35-fachen Aussendurchmesser (D) des Bohrerkopfes (3) entspricht.

7. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (8, 10, 14, 16) eine grössere, in Umfangsrichtung des Bohrkopfes (3, 13) verlaufende Erstreckung (B1, B3) aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (9, 11, 15, 17).

8. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhrnuten (14, 16) gegenüber den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhrnuten (15, 17) unter einem Winkel (W) von 60° bis 90° angeordnet sind.

9. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannuten (4, 5, 6, 7) spiralförmig ausgebildet sind.

Zeichnung