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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone zum Bohren, insbesondere Drehschlagbohren, eines Loches, insbesondere eines Stichloches eines Hochofens, wobei die Bohrkrone aus einem Bohrkopf mit einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen und einem Grundkörper zur Verbindung mit einem Antriebselement etc. zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone besteht, wobei die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze in Bohrungen bzw. Durchbrechungen des Bohrkopfes aufgenommen sind.
Im Zusammenhang mit Bohrkronen ist es bekannt, zur Erhöhung der Bohrleistung in einem Kopf eine Mehrzahl von Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsätzen festzulegen, wobei eine derartige Festlegung beispielsweise unter Verwendung von hülsenförmigen Einsätzen vorgenommen werden kann, wie dies beispielsweise aus der EP-B 0 581 534, der US-A 4, 951, 672, der EP-A 0 573 135, der EP-A 0 943 708 oder der EP-A 0 353 214 zu entnehmen ist. Darüber hinaus ist es bekannt, derartige Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze beispielsweise mit dem Grundmaterial eines Bohrkopfes zu verlöten, um ein Herausfallen der Hartmaterialeinsätze zu vermeiden, wie dies beispielsweise der DE-A 34 08 225 zu entnehmen ist.
Bekannte Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze im Zusammenhang mit der Herstellung einer Bohrkrone weisen üblicherweise an dem von aus dem Bohrkopf vorragenden Schneidteil eine im wesentlichen auf die Längsachse des Einsatzes normale Ebene auf, welche für eine Kraft- übertragung nach Möglichkeit auf einer entsprechend planen Oberfläche des Grundmaterials aufliegt, während bei der DE-A 34 08 225 eine Ausnehmung unterhalb des Endes der Einsätze vorgesehen ist, so dass keine unmittelbare Anlage zwischen dem Einsatz und der Bohrung vorgesehen ist. Unter Berücksichtigung der rauhen Einsatzbedingungen und der insbesondere bei einem Drehschlagbohren aufzubringenden Kräfte sowie durch eine üblicherweise nicht vollständig gleichmässige Belastung der Bohrkrone und insbesondere der Hartmaterial-bzw.
Hartmetalleinsätze, welche zum Überstreichen einer entsprechenden Bohrfläche teilweise unter einem Winkel zur Längsachse der Bohrkrone angeordnet sind, erfolgt eine aussermittige
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bzw. ungleichmässige Beanspruchung der Hartmaterialeinsätze, so dass eine ordnungsgemässe Kraftübertragung von dem Bohrkopf bzw. dem Grundmaterial auf die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze insbesondere bei fortschreitender Einsatzdauer aufgrund von Verschleiss nicht ohne weiteres gewährleistet ist.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, bei Vorsehen bzw. Anordnen von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen an einem Bohrkopf einer Bohrkrone sicherzustellen, dass selbst bei ungleichmässiger Beanspruchung bzw. Abnutzung derartiger Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze eine entsprechend grosse Fläche bzw. ein grosser und im wesentlichen gleichbleibender Oberflächenbereich für die Übertragung der Schlagenergie zur Erzielung eines entsprechend raschen Bohrfortschritts bereitgestellt wird.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemässe Bohrkrone ausgehend von einer Bohrkrone der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsatz an dem im Bohrkopf aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes und/oder des Grundkörpers zusammenwirkt.
Dadurch, dass erfindungsgemäss wenigstens ein Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz an dem im Bohrkopf aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes und/oder des Grundkörpers zusammenwirkt, wird sichergestellt, dass selbst bei ungleichmässiger Belastung bzw.
Abnutzung eines derartigen Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes und einer gegebenenfalls daraus resultierenden Lockerung desselben in der Aufnahmeöffnung im Bohrkopf trotzdem zuverlässig die vollständige Löseenergie bzw. insbesondere Schlagenergie von dem Grundkörper der Bohrkrone über den jeweiligen Hartmaterialeinsatz bzw. sämtliche Hartmaterialeinsätze in das zu behandelnde Material eingebracht bzw. übertragen werden kann.
Durch Vorsehen von entspre-
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chend gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkonturen sowohl am im
Bohrkopf aufgenommenen Ende des jeweiligen Hartmaterialeinsatzes als auch der damit zusammenwirkenden Oberfläche des Bohrkopfes und des Grundkörpers ergibt sich somit eine grosse und im wesentlichen gleichbleibende Fläche zur Übertragung der auf den Grundkörper der Bohrkrone durch ein Bohrgestänge und ein darauf wirkendes Schlagelement aufgebrachten Schlagenergie.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die gewölbte Oberflächenkontur des Endes des Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsatzes von einer sphärischen Oberfläche bzw. einer Kugelschicht gebildet ist, wobei sich durch eine derartige sphärische Oberfläche bzw. Kugelschicht eine kostengünstige und einfache Herstellung bei grösstmöglicher Anpassung der Positionierung eines gegebenenfalls gelockerten Hartmaterialeinsatzes in dem Bohrkopf bzw. der entsprechenden Aufnahmeöffnung erzielen lässt.
Um selbst bei einem geringfügig gelockerten Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatz ein Herausfallen desselben aus dem Bohrkopf bzw. dem Grundkörper zu vermeiden, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das mit der gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenkontur ausgebildete Ende des Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsatzes eine gegenüber dem aus dem Bohrkopf vorragenden Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes vergrösserte Aussenabmessungen aufweist. Durch derartige vergrösserte Aussenabmessungen lässt sich der Hartmaterialeinsatz sicher in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung in der Bohrkrone lagern und es lässt sich weiters eine entsprechend grosse Oberfläche für eine sichere Übertragung der Schlagenergie zur Verfügung stellen.
Für eine ordnungsgemässe und einfache Festlegung eines Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsatzes wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die lichte Weite einer Bohrung bzw. Durchbrechung zur Aufnahme des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes die Aussenabmessungen des im Bohrkopf aufzunehmenden Endes des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes wenigstens
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geringfügig übersteigt und dass der Hartmaterial- bzw. Hartme- talleinsatz in dem in der Bohrung aufgenommenen Teilbereich von einer Hülse umgeben ist, deren Aussenabmessungen an die lichte Weite der Bohrung des Bohrkopfes angepasst sind, wobei, wie einleitend angeführt,
die Verwendung von entsprechenden Hülsen zur Festlegung von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen für sich gesehen bekannt ist.
Für eine sichere Festlegung eines derartigen Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatzes unter Verwendung einer Hülse wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die den Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz umgebende Hülse mit dem Material des Bohrkopfes verschweissbar ist. Während bei bekannten Ausführungsformen Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätze üblicherweise direkt mit dem Material des Bohrkopfes bzw. des Grundkörpers verlötet wurden, lässt sich durch die Verwendung einer Hülse eine Verschweissung zwischen dem Hülsenmaterial und dem Material des Grundkörpers bzw. des Bohrkopfes vornehmen, während üblicherweise ein Verschweissen der für die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze verwendeten Materialien nicht möglich ist.
Durch Vorsehen einer Verschweissung zur Festlegung eines Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes an dem Bohrkopf bzw. dem Grundkörper wird weiter sichergestellt, dass bei Einsatz einer erfindungsgemässen Bohrkrone unter erhöhten Temperaturen, beispielsweise zur Herstellung eines Stichloches eines Hochofens, trotz der gegebenenfalls herrschenden, hohen Temperaturen die Schweissverbindung zur Festlegung des Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsatzes an der Bohrkrone nicht gelöst bzw. gelockert wird.
Alternativ zum Vorsehen von Einsatzhülsen, welche eine Festlegung von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen in entsprechend grössere Abmessungen aufweisenden Öffnungen ermöglichen, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze von der zum Grundkörper der Bohrkrone gewandten Seite des Bohrkopfes in die Bohrungen bzw.
Durchtrittsöffnungen einpassbar sind und dass der Bohrkopf nach Auf-
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nahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze mit dem Grundkörper verbindbar, insbesondere verschweissbar, ist. Nach einem Einpassen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze im Bohrkopf, wobei die Hartmaterialeinsätze beispielsweise gegenüber einem Herausfallen durch Vorsehen von entsprechend grössere Aussenabmessungen aufweisenden Teilbereichen gesichert sind, lässt sich in weiterer Folge der Bohrkopf unmittelbar mit dem Grundkörper der Bohrkrone verbinden, insbesondere verschweissen, so dass wiederum eine zuverlässige Festlegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze erzielbar ist.
Da ein im wesentlichen hauben-bzw. kappenförmiger Bohrkopf, welcher den Grundkörper der Bohrkrone umgibt, gegebenenfalls einen erhöhten Fertigungsaufwand erfordert, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Bohrkopf insbesondere an Positionen bzw. Linien zur Aufnahme jeweils einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen geteilt ausgebildet ist und dass die Teilbereiche des Bohrkopfes nach Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze in den Bohrungen bzw. Durchbrechungen miteinander und/oder mit dem Grundkörper verbindbar, insbesondere verschweissbar, sind. Derartige Teilbereiche bzw.
Teilabschnitte des Bohrkopfes lassen sich auch entsprechend einfach und exakt aufeinander abgestimmt anfertigen, worauf in weiterer Folge die einzelnen Elemente des Bohrkopfes nach einer Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze ebenfalls mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere verschweisst, werden.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit der Festlegung der Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätze in den entsprechenden Aufnahme- öffnungen der Bohrkrone wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Bohrungen bzw. Durchbrechungen des Bohrkopfes einen sich zur Aussenoberfläche des Bohrkopfes verjüngenden Querschnitt aufweisen und/oder im von der Aussenoberfläche des Bohrkopfes abgewandten Endbereich abgesetzt bzw. mit erweitertem Querschnitt ausgebildet sind. Derartige sich verjüngende Aufnahmeöffnungen lassen sich entsprechend einfach herstellen, wo-
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bei auch entsprechend abgesetzte Bereiche, welche beispielsweise auf sich vergrössernde Aussenabmessungen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze abgestimmt werden können, ebenfalls einfach herstellbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bohrkrone ; Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Bohrkrone gemäss Pfeil II, wobei Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 darstellt ; Fig. 3 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bohrkrone ; Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Bohrkrone gemäss Pfeil IV, wobei Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 4 darstellt ;
Fig. 5 wiederum in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bohrkrone ; und Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 dargestellte Bohrkrone gemäss Pfeil VI, wobei Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 6 darstellt.
In Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Bohrkrone bezeichnet, wobei ein Grundkörper 2, an welchem ein nicht näher dargestelltes Bohrgestänge beispielsweise über eine schematisch angedeutete Verschraubung 3 anschliesst, einstückig mit einem Bohrkopf 4 ausgebildet ist. Der Bohrkopf 4 weist eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen 5 auf, in welchen jeweils Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 angeordnet sind.
Weiters ist aus der Draufsicht gemäss Fig. 2 ersichtlich, dass im Bohrkopf beispielsweise zwei Spülbohrungen 7 zum Einbringen eines Spülfluids in den Bereich der Abbau- bzw. Bohrfläche münden,
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wobei ein derartiges Spülfluid ebenfalls über das nicht näher dargestellte Bohrgestänge eingebracht wird.
Die Festlegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 erfolgt bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform unter Verwendung von Hülsen 8, welche die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 über einen Teilbereich ihrer Längserstreckung umgeben, wobei die Hülsen 8 mit dem Material des Bohrkopfes 4 über schematisch angedeutete Schweissstellen bzw. Schweissnähte 9 verschweisst sind.
Jeder Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz 6 weist an dem aus dem Bohrkopf vorragenden Ende abgewandeten, im Bohrkopf 4 aufgenommenen Ende einen Bereich 10 auf, welcher eine beispielsweise kugelförmig geformte Oberfläche 11 aufweist. Die Aufnahmeöffnung 5 ist ebenfalls mit einer entsprechend gewölbten bzw. gekrümmten, komplementären Oberfläche ausgebildet.
Durch Vorsehen der aufeinander abgestimmten, gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenkonturen 11 sowohl des Hartmaterial- bzw.
Hartmetalleinsatzes 6 als auch der Aufnahmeöffnung 5 lässt sich sicherstellen, dass insbesondere bei fortschreitender Beanspruchung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6, welche beispielsweise zu einer Lockerung in den einzelnen Aufnahmeöffnungen 5 führen kann, zuverlässig selbst bei einer geringen Schrägstellung in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 5 eine entsprechende Kraftübertragung vom Grundkörper 2 bzw. Bohrkopf 4 auf die Hartmaterial- bzw.
Hartmetalleinsätze 6 erfolgen kann.
Die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 weisen hiebei im Endbereich 10 einen abgesetzten Bereich 13 auf, wobei der Endbereich 10 gegenüber dem aus dem Bohrkopf 4 vorragenden Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes 6 vergrösserte Aussenabmessungen aufweist, so dass durch die Verwendung der Hülse 8 jeder Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz sicher im Bohrkopf 4 gehalten wird. Da die Hülse 8 üblicherweise aus einem gegenüber dem Hartmaterial-bzw.
Hartmetalleinsatz 6 weicheren bzw. weniger festen Material besteht, lässt sich bei insbesondere aussermittiger Bean-
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spruchung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 ein Lockern derselben erwarten, wobei jedoch durch den abgesetzten Bereich bzw. die Schulter 13 ein Herausfallen des Hartmaterialeinsatzes 6 aus der Aufnahmeöffnung 5 vermieden werden kann.
Weiters wurde festgestellt, dass nach einer Lockerung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 in den Aufnahmebohrungen bzw. -öffnungen 5 durch die bei einem Drehschlagbohren auftretende, kombinierte sowie abwechselnde Schlag- und Drehbeanspruchung auch eine Rotationsbewegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 in den jeweiligen Aufnahmebohrungen 5 um ihre Längsachse erfolgt, wodurch sich ein Selbstschärfungseffekt der aus dem Bohrkopf 4 vorragenden Spitzen bzw. Endbereiche der Hartmaterialeinsätze 6 erzielen lässt.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform ist der wiederum mit 2 bezeichnete Grundkörper getrennt von dem Bohrkopf 4 ausgebildet und es ist weiters der Bohrkopf 4 in zwei Hälften unterteilt, welche insbesondere in Fig. 4 mit 4'und 4"bezeichnet sind.
Anstelle der Verwendung von Hülsen zur Festlegung der Hartmaterialeinsätze 6 im Bohrkopf 4 werden die Hartmaterialeinsätze 6 in die Aufnahmeöffnungen 5 vor einer Festlegung des Bohrkopfes 4 an dem Grundkörper 2 durch ein Einschieben von der Rückseite bzw. zum Grundkörper 2 gewandten Seite des Bohrkopfes 4 in die jeweiligen Aufnahmeöffnungen 5 eingebracht, worauf in weiterer Folge die Teilbereiche 4'und 4"des Bohrkopfes mit dem Grundkörper 2 verschweisst werden, wobei entsprechende Schweissstellen mit 14 und 15 in Fig. 3 angedeutet sind.
Wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 weisen sowohl die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 als auch die Aufnahmeöffnungen 5 jeweils komplementäre, gewölbte bzw. gekrümmte Oberflächen 11 auf. Weiters ist wiederum ein abgesetzter Bereich bzw. eine Schulter 13 an dem im Bohrkopf 4 aufgenommenen Ende jedes Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes 6 als Sicherung gegen
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ein Herausfallen aus der jeweiligen Aufnahmeöffnung 5 des Bohrkopfes 4 vorgesehen.
Auch bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Darstellung findet ein vom Grundkörper 2 der Bohrkrone 1 getrennter Bohrkopf 4 Verwendung, in welchen wiederum vor dem Verbinden des Grundkörpers 2 mit dem Bohrkopf 4 Hartmaterialeinsätze 6 in entsprechenden Aufnahmeöffnungen 5 aufgenommen werden. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 ist bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Bohrkopf 4 einstückig ausgebildet und es erfolgt eine Verbindung mit dem Grundkörper 2 durch eine wiederum mit 14 angedeutete Verschweissung.
Für eine ordnungsgemässe Kraftübertragung selbst nach einem Lockern bzw. Verschleissen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 6 sind auch in dieser Ausführungsform sowohl das im Bohrkopf 4 aufgenommene Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes 6 als auch der Aufnahmebereich im Grundkörper 2 mit einer gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche ausgebildet.
Anstelle der Ausbildung sämtlicher Hartmaterialeinsätze 6 mit einer gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche könnten entsprechend dem Einsatzzweck beispielsweise nur besonders beanspruchte, einzelne Hartmaterialeinsätze 6 derart ausgebildet sein, um die erforderliche Löseenergie zuverlässig in das Bohrloch einbringen zu können.