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Bohrer Die Erfindung betrifft einen Bohrer mit einem an einem Gestänge
oder dgl. zu befestigenden Stoßbohrmeißel und insbesondere einen StoßbohrmeiBel,
der direkt mit einer durch ein Strömungsmittel zu betätigenden, mit einem hin- und
hergehenden Hummer versehenen Stoßvorrichtung verbindbar ist, um Bohrarbeiten durchzuführen,
bei denen die Stoßbewegung im Meißelbereich erzeugt wird.
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Beim Stoßbohren sind zwei Arbeitsweisen bekannt.
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Bei einer Arbeitsweise ist der Bohrmeißel mit einem Bohrgestänge
verbunden und Schläge einer mit einem hin- und hergehenden Hammer versehenen Stoßvorrichtung
werden an einer Stelle auf das Bohrgestänge ausgeübt, die vom Bohrmeißel entfernt
liegt, sodaß die StoBenergie eines jeden Hammerschlages über das Bohrgestänge auf
den Meißel übertragen werden muß. Bei dieser Arbeitsweise nimmt die Lange des Bohrgestänges
zwischen der Stoßvorrichtung und dem Bohrmeißel entsprechend der
Ergänzung
des Bohrgestänges durch zusätzliche Gestängeeinheiten zu. Bei der zweiten Arbeitsweise
wird der Bohrmeißel direkt mit einer durch ein Strömungsmittel betätigbaren, mit
einem hin- und hergehenden Hammer versehenen Stoßvorrichtung gekuppelt, die an einem
Ende eines rohrförmigen Bohrgestänges angeordnet ist, wobei das unter Druck stehende
Strömungsmittel durch das Bohrgestänge zur Betätigung der Stoßvorrichtung zugeführt
wird und wobei die Hammerschläge der Stoßvorrichtung direkt ruf den Stoßbohrmeißel
übertragen werden. Bei dieser Arbeitsweise folgt die Stoßvorrichtung mit zunehmender
Tiefe des Bohrloches dem Bohrmeißel und die Strömungsmittelzufuhr zur Stoßvorrichtung
wird durch Anfügen zusätzlicher Rohre an das Bohrgestänge aufrecht erhalten.
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Beim Stoßbohren, bei dem die Arbeitsweise mit am unteren Ende des
Bohrgestänges angeordneter Stoßvorrichtung benutzt wird, umfaßt die Stoßvorrichtung
zur Ubertragung der vortreibenden Schläge direkt auf den Bohrmeißel im allgemeinen
ein zylindrisches Gehäuse, das einen Kolben aufnimmt, der eine hin- und hergehende
Bewegung innerhalb des Gehäuses unter dem Einfluß eines über geeignete Öffnungen
in dem Gehäuse zugeführten, unter Druck stehenden Strömungsmittels ausführen kann.
Der Bohrmeißel ist mit dem Gehiuss verbunden, sodaß während der hin- und hergehenden
Bewegung des Kolbens von dem Kolben Hammerschläge direkt auf den Bohrmeißel übertragen
werden, wenn der Kolben ein Ende seines Hubes erreicht. In Betrieb wird das Gehäuse
mit einem Bohrrohr verbunden, das ein Ende eines Bohrgestänges bilden und es wird
durch das Bohrrohr unter Druck stehendes Strömungsmittel zugeführt und durch geeignete
Öffnungen im Gehäuse eingeleitet, um die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens
zu bewirken. Um die Stoßbohrwirkung zu erreichen, ist der Bohrmeißel in Längsrichtung
relativ zum Gehäuse innerhalb vorgegebener Grenzen verschieblich und das Bohrgestänge,
das
Gehäuse und der Bohrmeißel werden um ihre Achse in Drehbewegung versetzt.
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Es ist ersichtlich, daß das zylindrische Gehäuse für die Stoßvorrichtung
bei der Stoß erzeugung im Meißelbereich notwendigerweise einen geringeren Durchmesser
aufweisen muß als den Durchmesser des durch einen mit ihm verbundenen Bohrmeißel
zu bohrenden Bohrloches. Wegen der Kompaktheit und der Verläßlichkeit, die bei der
Konstruktion einer Stoßvorrichtung für die Stoßerzeugung im Meißelbereich erforderlich
ist, wird es häufig vernachläßigt, Mittel vorzusehen, um unter Druck stehendes Strömungsmittel
in den Schneidbereich des Bohrmeißels zur Spülung einzuleiten, oder aber, falls
solche Spülanordnungen vorgesehen sind, sind diese gewöhnlich für ein wirkungsvolles
Bohren ungeeignet.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Bohrer tu schaffen,
der einen Stoßbohrmeißel aufweist, der zur Verbindung mit dem Gehäuse einer hin-
und hergehenden Stoßvorrichtung für die Stoßerzeugung im Meißelbereich geeignet
ist, wobei der Bohrmeißel Mittel umfaßt, durch die unter Druck stehendes Strömungsmittel
zum Spülen wirksam in seinen Schneidbereich geleitet werden kann.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Bohrer mit einem an einem Gestänge
oder dgl. zu befestigenden Stoßbohrmeißel, der mit einem Bohrkopf und einem sich
in Längsrichtung vom Bohrkopf aus erstreckenden, zum Anschluß an eine durch ein
Strömungamittel betitigbzre,mit einem hin- und hergehenden Rammer versehene Stoßvorrichtung
geeigneten Schaft versehen ist, wobei der Bohrkopf an seinem vom Schaft abgewandten
Ende einen Schneidbereich aufweist, der wenigstens mit einem eingesetzten Schneidmeißel
versehen ist, dadurch aus, daß der Schaft gegenüber dem
Bohrkopf
abgesetzt ist, um eine Schulter zu bilden, auf der die Stoßvorrichtung sitzt, wenn
sie mit dem Stoßbohrmeißel verbunden ist, daß der Bohrkopf eine Anzahl seitlicher,
in Längsrichtung seiner Umfangs fläche verlaufender Aukehlungen besitzt, durch die
eine Anzahl in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Abschnitte gebildet wird, deren
Jeder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auskehlungen liegt, daß wenigstens ein
Spülkanal im Bohrkopf angeordnet ist, wobei dieser Spülkanal bzw. diese Spülkanäle
derart im Bohrkopf angeordnet sind, daß sie einerseits in Jeweils einer Öffnung
im Schneidbereich und andererseits in Jeweils einer Öffnung in der Schulter ausmünden,
wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß bei bestehender Verbindung zwischen
Stoßbohrmeißel und Stoßvorrichtung Jeder Öffnung in der Schulter eine Auslaßöffnung
in der Stoßvorrichtung zugeordnet ist und unter Druck stehendes Strömungsmittel
über die Stoßvorrichtung, die Öffnungen und den Spülkanal oder die Spülkanäle in
den Schneidbereich einleitbar ist, um eine Spülwirkung hervorzurufen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Kombination eines
Stoßbohrmeißels der vorstehend beschriebenen Art und einer durch Strömungsmitteldruck
betätigbaren ßtoßvorrichtung zur Stoßerzeugung im Meißelbereich vorgesehen, die
ein Gehäuse umfaßt, mit dem der Schaft des Bohrmeißels verbunden ist und wobei das
Gehäuse mit einer oder mehreren Auslaßmündungen versehen ist, durch die unter Druck
stehendes Strömungsmittel hindurchleitbar ist, wobei der Bohrmeißel mit dem Gehäuse
so verbunden ist, daß der Spülkanal bzw.
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die Spülkanäle in Verbindung mit einer Auslaßmündung stehen, die sich
dort befindet, wo der Spülkanal bzw. die Spülkanäle sich zur Schulter hin öffnen.
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Es ist ersichtlich, daß die Mündung Oder die Mündungen des Spülkanal
bzw. der Spülkanäle in der Schulter des Bobrmeißels so angeordnet sind, daß sie
mit der Lage der Auslaßmündungen
in den Gehäuse der Stoßvorrichtung1
mit der der Bohrmeißel verbunden werden soll, zusammentreffen.
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Die Auslaßmündungen in Gehäuse sind vorteilhafterweise Ausstoßöffnungen.
durch die das unter Druck stehende Strömungsaittel hindurchtritt, nachdem es die
Stoßvorrichtung betätigt hat. Während eines Stoßbohrbetriebes werden der Bohrmeißel,
die Stoßvorrichtung und das Bohrgestänge um ihre Achse in Drehbewegung versetzt
und es tritt unvermeidlich eine Abnützung zwischen dein Schaft und den Gehäuse auf.
Ein solche Abnützung kann zur Polge haben, daß der Bohrmeißel und das Gehäuse die
Möglichkeit zu einer Relativdrehung um die Achse des Bohrmeißels erhalten und die
Ausmündungen der Spülkanäle und die Auslaßmündungen im Gehäuse außer Verbindung
gelangen. Um eine Inpassung an die Möglichkeit einer solchen Versetzung zwischen
dem Gehäuse und dem Bohrmeißel zu erlangen, kann die Öffnung oder können die Öffnungen
in der Schulter in Umfangsrichtung verlängert sein, sodaß eine Verbindung mit den
Auslaßöffnungen des Gehäuses aufrechterhalten wird, während eine relative Drohbewegung
zwischen den Bohrmeißel und den Gehäuse innerhalb vorgegebener Grenzen um die Achse
zulässig ist.
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Der Bohrmeißel wird kontinuierlich oder intermittierend um seine Achse
in Drehbewegung versetzt, und zwar üblicherweise in einer Drehrichtung und vorzugsweise
ist der Spülkanal oder sind die Spülkanäle in Kopfstück so ausgebildet, t, daß sie
in einem Winkel zur Längsachse des Bohrmeißels in den Schneidbereich ausmünden,
sodaß wenigstens der seiner lusmündung in den Sohneidbereiah benachbarte Abschnitt
eines jeden Spülkanals eine gegenüber dieser Drehrichtung leicht entgegengesetzte
Austritt@ichtung aufweist. Durch eine derartige Konstruution besteht weniger die
Gefahr, daß der Spülkanal oder die Spülkanäle durch Lehm oder andere weiche mineralische
Ablagerungen während des Bohrvorganges zugesetzt oder verunreinigt werden. Beispielsweise
ist der oder Jeder Spülkanal bei einen Bohrmeißel, bei dem der oder jeder Spülkanal
zwischen seiner Öffnung in der Schulter
und seiner Öffnung im Schneidbereich
geradlinig verläuft in einem spitzen Winkel relativ zur Längsachse des Bohrmeißels
angeordnet, sodaß während der Drehbewegung des Bohrneißels in einer Bewegungsrichtung
(die mit der beabsichtigten Bohrrichtung übereinstimmt) die Öffnung im Schneidbereich
deil oder Jedes Spülkanal hinter der Öffnung dieses Spülkanals in der Schulter nachläuft.
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Vorzugsweise steht eine Anzahl von seitlichen Auskehlungen jeweils
mit einer Anzahl von ii wesentlichen sich radial erstreckenden Stirnflächenrinnen
in Verbindung, die im Schneidbereich vorgegehen sind und die Öffnung oder die Öffnungen
des Spülkanals oder der Spülkanäle im Bohrkopf sind so angeordnet1 daß wenigstens
Je eine in jede Stirnflächenrinne ausmündet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
eines Stoßbohrmeißels, die als "vierflügeliger Bohrmeißel" bekannt ist, sind zwei
Stirnflächenrinnen vorgesehen, von denen Jede ein im wesentlichen sektorförmiges
Profil aufweist und die symmetrisch im Schneidbereich angeordnet sind, daß Jede
Sinne mit einem Spülkanal eines Paares diametral gegenüberliegender Spülkanäle in
Verbindung steht.
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Die Anbringung von seitlichen Auskehlungen und Stirnflächenrinnen
im Bohrkopf eines Stoßbohrmeißels wurde bischer bereits vorgeschlagen und es ist
ersichtlich, daß die Ans; und Anordnung dieser Auskehlungen und Rinnen für den jeweils
vorliegenden besonderen Aufgabenbereich des Bohrmeißels verändert werden kann, wobei
diese Veränderungen für Pachleute naheliegend sind.
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Vorteilhafterweise befindet sich der Schneidbereich in der Porn einer
im wesentlichen flachen Stirnfläche, die sich in einer Ebene erstreckt, die rechtwinklig
zur Längsachs des Bohrmeißels verläuft. Es ist jedoch ersichtlich,
daß
der Schneidbereich andere Formen aufweisen kann, die in der Fachwelt bekannt sind,
beispielsweise kann der Bohrmeißel mit einen Schneidbereich versehen sein, wie er
bei Spitzbohrern (Drop-aontre) anzutreffen ist.
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Falls mehrere Spülkanäle im Bohrkopf vorgesehen sind, sind deren Öffnungen
vorzugsweise symmetrisch im Schneidbereich angeordnet.
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Vorzugsweise werden von Bohrmeißel in Schneidbereich eine Anzahl von
verschleißfesten, knopfförmigen Einsätzen getragen, die mit Abstand voneinander
angeordnet und in einzelnen Ausnehmungen befestigt sind, um aus dem Schneidbereich
in Schneidrichtung hervorzuspringen. Die knopfförmigen Einsätze sind vorteilhafterweise
zylindrisch und, falls der Bohrmeißel einen Schneidbereich in Form einer flachen
Stirnfläche hat, die sich in einer zur Achse des Bohrmeißels rechtwinkeligen Ebene
erstreckt, sind die knopfförmigen Einsätze derart in der Stirnfläche angeordnet,
daß ihre Achsen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Bohrmeißels verlaufen.
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Die äußere Umfangskante eines Jeden durch die seitlichen Auskehlungen
abgetrennten Abschnittes an den dem Schneidbereich benachbarten Bereich des Abschnittes
kann abgoschrägt sein, um eine Schneidflanke zu bilden. Jede Schneidflanke trägt
eine Anzahl von in Uafangsrichtung Abstände voneinander aufweisenden knopfförmigen
Einsätzen, um eine Sohneidflankenreihe" auf dem Bohrmeißel zu bilden. Die "Schneidkantenreihe"
der Einsätze ist so angebracht, daß sie vom Bohrkopf in Schneidrichtung und in einem
spitzen Winkel zur Längsachse des Schneidmeißels hervorstehen und eine Schneidfläche
definieren, die mit der Bohrung eines Loches übereinstimmt, das durch den Bohrmeißel
gebohrt werden soll. Wenn zylindrische knoptförmige Einsätze benutzt werden, erstrecken
sich die Achsen der Einsätze
in der Schneidflankenreihe vorzugsweise
in Richtung des Schneidflankenumfanges. Die Abschrägung der Schneidflanke wird vorzugsweise
durch einen Winkel von etwa 600 gegenüber der Längsachse des Bohrmeißels gebildet.
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Bei einer bevorzugten Ausfruungsform ist der Bohrkopf in Längsrichtung
konisch ausgebildet, sodaß er vom Umfang des Schneidbereiches aus sich in Richtung
auf den Schaft verJüngt.
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Der Stoßbohrmeißel gemaß der vorliegenden Erfindung kann als eine
aus einem Stück gebildete Einheit hergestellt werden, z. B. durch Schmieden und
spanabhebende Bearbeitung. Der Bohrmeißel kann andererseits auch als eine Anordnung
konstruiert werden, die als unabhängig voneinander hergestellte Teile den Bohrkopf
und den Schaft umfaßt, die beispielsweise durch einen Preßsitz oder durch Aufschrumpfen
miteinander verbunden werden können.
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Der Bohrkopf kann als zusammengesetzte Konstruktion ausgebildet sein,
die einen Arbeitsabschnitt umfaßt, der seinerseits den Schneidbereich aufweist und
den oder die Schneideinsätze trägt, sowie einen verlängerten Teil, auf dem sich
die Schulter befindet. Ein Bohrmeißel mit einem zusammengesetzten Bohrkopf wird
einfach durch Ausbildung eines Teiles hergestellt, das den Arbeitsabschnitt und
einen Zapfenteil umfaßt, der sich in Längsrichtung vom Arbeitsabschnitt aus erstreckt.
Der Zapfenteil ist vom Arbeitsabschnitt aus abgestuft und der verlängerte Teil in
Form einer Fassung oder Hülse befindet sich auf dem Zapfenteil, um am Arbeitsabschnitt
anzuliegen und ist mit diesem durch geeignete Mittel verbunden. Der Zapfenteil besitzt
eine solche Länge, daß er aus der Fassung oder Hülse vorsteht, um den Schaft des
Bohrmeißels zu bilden und eine Seitenfläche der Fassung oder Hülse liefert die Schulter
des Bohrkopfes. Die Fassung oder
Hülse ist mit einen inneren Kanal
oder Kanälen versehen, die so angeordnet sind, daß sie mit einen oder mehreren Kanälen
in Verbindung stehen und diese verlängern, welche in Arbeitsabschnitt vorgesehen
sind, um den Spülkanal oder die Spülkanäle zu bilden. Vorzugsweise besteht die Passung
aus einem federnden Material, wie s.B. Nylon oder Gummi.
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Bei Verwendung eines erfindungsgemäß konstruierten Bohrmeißels wird
der Schaft mit den Gehäuse einer durch ein unter Druck stehendes Strömungsmittel
betriebenen, hin-und hergehenden Stoßvorrichtung verbunden, sodaß Hammerschläge
auf das frei. Ende des Schaftes ausgeübt werden, um die Stoßwirkung des Bohrmeißels
zu erzeugen, während der Bohrneißel kontinuierlich oder schrittweise gedreht wird.
Der Bohrmeißel ist hinsichtlich der Arbeitsbewegungen mit dem Gehäuse gekuppelt,
sodaß die Öffnungen der Spülkanäle in der Schulter nit Auslaßöffnungen in Verbindung
stehen, die ii Gehäuse vorgesehen sind. Vorteilhafterweise stellen die Auslaßöffnungen
Ausströmöffnungen des Strömungsmittels der Stroßvorrichtung dar, sodaß dann, wenn
unter Druck stehendes Strömungsmittel in die Vorrichtung eingeleitet wird, dieses
eino hin- und hergehende Bewegung der Stoßvorrichtung bewirkt und anschließend durch
die Auslaßöffnungen und über die Spülkanäle nach unten strömt, um in dem Schneidbereich
auszutreten. Das Strömungsmittel strömt über den Schneidbereich und längs der seitlichen
Auskehlungen nach oben und liefert somit eine Spülwirkung, um Gesteinschutt aus
dem Schneidbereich su entfernen.
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Das in dieser Beschreibung erwähnte Strömungsmittel für die Spülung
kann entweder ein Gas, wie s.B. Druckluft, oder eine Flüssigkeit, wie s.B. unter
Druck stehendes Wasser sein.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoßbohrmeißels, Fig. 2 eine Stirnansicht
des in Fig. 1 dargestellten Bohrmeißels, wobei dessen Schneidbereich dargestellt
ist, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Bohrmeißel längs der Linie C-C in Fig. 1,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch den Bohrmeißel längs der Linie A-A in Fig. 2, Fig.
5 ist ein Teilschnitt durch den Bohrmeißel längs der Linie F-F in Fig. 2, Fig. 6
ist ein Teilschnitt durch den Bohrmeißel längs der Linie E - E in Fig. 2, Fig. 7
ist ein Teilschnitt durch dem Bohrmeißel längs der Linie B-B in Fig.
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Fig. 8 zeigt schematisch den in Fig. 1 dargestellten Bohrmeißel bewegungsmäßig
mit einer durch ein unter Druck stehenden Strömungsmittel betätigten, hin- und hergehenden
Stoßvorrichtung gekuppelt, wobei diese Vorrichtung teilweise geschnitten ist, Fig.
9 eine perspektivische Ansicht eines Bohrmeißels, dir von einer ähnlichen Konstruktion,
wie der in Fig. 1 gezeigte, ist, wobei
der Bohrmeißel teilweiee
im Schnitt gezeigt ist und Abwandungen an den Spülkanälen aufweist und Fig. 10 einen
Axialechnitt durch einen erfindungegemaßen Bohrmeißel mit einem zusammengesetzten
Bohrkopf.
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Um die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen, wurden, soweit möglich,
gleiche Teile in jeder der Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der Stoßbohrmeißel umfaßt einen Bohrkopf 1 und einen Schaft 2, der
sich in Längsrichtung vom Bohrkopf aus erstreckt.
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Der Schaft 2 ist vom Bohrkopf 1 aus abgestuft, um mit diesem eine
Schulter 3 zu bilden. Beim gewählten Ausführungsbeispiel ist die Schulter 3 im wesentlichen
flach und erstreckt sich in einer rechtwinklig zur Längsachse des Bohrmeißels verlaufenden
Ebene. Der Bohrkopf 1 ist in axialer Richtung konisch ausgebildet und verjüngt sich
in Richtung auf den Schaft 2.
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Der Schaft 2 dient zur Ankupplung an eine durch unter Druck stehendes
Strömungsmittel betätigbare, mit einem hin- und hergehenden Hammer ausgerüstete
Stoßvorrichtung, die allgemein in Fig. 8 mit 100 bezeichnet ist, um eine Stoßerzeugung
nahe dem Schneidbereich durchzuführen. Die Stoßvorrichtung 100 umfaßt ein zylindrisches
Gehäuse 101, das geeignet ist, bei 102 mit einem Bohrrohr 103 verbunden zu werden,
in dem Innen- und Außengewinde miteinander in Eingriff gelangen.-Das Bohrrohr 103
ist durch Ankupplung weiterer Bohrrohre verlängert, um in bekannter Weise ein Bohrgestänge
zu bilden. Das Gehäuse 101 beherbergt einen Hammer in Form eines Kolbens 104, der
derart gelagert ist, daß er eine hin- und hergehende Bewegung im Gehäuse 101 unter
der Einwirkung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels ausführen kann1 welches
Strömungsmittel der Stoßvorrichtung 100 über das Bohrrohr
103
in bekannter Weise zugeführt wird. Ein Teil der axialen Länge des Schaftes 2, der
vom Bohrkopf 1 entfernt liegt, besitzt eine äußere Keilwellenform 4 und der Schaft
2 wird dadurch mit dem Gehäuse 101 verbunden1 das die kußere Keilwellenverzahnung
mit einer entsprechenden, nicht dargestellten inneren Keilwellenverzahnung innerhalb
einer Ilülse 105 des Gehäuses in Eingriff gelangt.
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Die Keilwellenverbindung zwischen dem Schaft 2 und dem Gehause 101
erlaubt dem Bohrmeißel eine axiale Bewegung relativ zum Gehäuse, überträgt Jedoch
eine Drehung um die Achse auf den Bohrkopf 1 während einer entsprechenden Drehung
des Bohrgestänges und der Stoßvorrichtung 100.
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Der keilwellenartig verzahnte Abschnitt des Schaftes 2 ist mit einer
Abflachung 5 (Fig. 1 und 3) versehen Wenn der Schaft mit der Hülse 105 des Gehäuses
101 in Eingriff gebracht ist, wird ein Bolzen 106 (Figs 8) durch das Gehäuse 101
hindurchgesteckt, um an der Abflachung 5 anzuliegen und den Schaft 2 im Gehäuse
festzuhalten, während eine begrenzte axiale Bewegung des Schaftes in der Hülse 105
innerhalb vorgegebener Grenzen möglich ist.
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Wenn der Schaft 2 mit der Stoßvorrichtung 100 verbunden ist, sitzt
eine Stirnfläche 101a des Gehäuses auf der Schulter 3 auf, wie es in Fig. 8 gezeigt
ist. Weiterhin erstreckt sich der Schaft 2 in das Gehäuse 101 bis zu einer Stelle
an der der Hammer 104 während seiner hin-und hergehenden Bewegung auf das freie
Ende des Schaftes 2 in ein.er abwärts gerichteten Bewegung aufschlägt, um auf den
Stoßbohrmeißel die Stoßbewegung zu übertragen.
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Der Bohrkopf 1 besitzt an seinem vom Schaft 2 abgewandten Ende einen
Schneidbereich, der eine im wesentlichen flache Stirnfläche 6 aufweist, die in einer
Ebene liegt, die sich rechtwinklig zur Längsachse des Bohrmeißels erstreckt.
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Der Bohrkopf 1 besitzt 4 symmetrisch angeordnete und in Umfangsrichtung
durch Abstände voneinander getrennte seitliche Auskehlungen, die sich in Längsrichtung
in
der Umfangsfläche des Bohrkopfes erstrecken und zwischen der Stirnfläche 6 und der
Schulter 3 eine Verbindung herstellen.
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Die seitlichen Auskehlungen sind in zwei Paaren 8 und 9 ausgebildet,
wobei die Auskehlungen eines Jeden Paares einander diametral gegenüberliegen und
wobei die seitlichen Auskehlungen 9 in Umfangsrichtung eino größere Breite aufweisen
als die Auskehlungen 8 (Fig. 2). Zwischen Jedem Paar aufeinanderfolgender seitlicher
Auskehlungen 8 und 9 liegt ein Abschnitt 7. Beim vorliegenden Beispiel handelt es
sioh bei den Bohrneißel um einen "vierflügeligen Bohrmeißel", wie aus Big. 2 ersichtlich
ist.
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Die Stirnfläche 6 besitzt ein Paar einander diametral gegenüberliegender
Stirnflächenrinnen 10, die sich in der Stirnfläche 6 in radialer Richtung erstrecken
und im wesentlichen die Sektorform aufweisen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Stirnflächenrinnen 10 stehen jeweils mit je einer der seitlichen Auskehlungen
9 an der Umfangskante des Schneidbereiches 6 in Verbindung.
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Die Stirnfläche 6 besitzt eine Anzahl zylindrischer Ausnehmungen 11,
deren Achsen im wesentlichen parallel zur Achse des Schafte 2 verlaufen. Jede Ausnehmung
11 dient zur Aufnahme enes zylindrischen Schneideinsatzes (11a in Fig. 8 und 9)
aus beispielsweise Wolframkarbid. Die Schneideinsätze sind ist in den Ausnehuungen
11 in bekannter Weise befestigt.
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Die äußere Umfanskante eines Jeden Abschnittes 7 ist zwischen der
Seitenfläche des Bohrkopfes und der ßtirnfläobe 6 abgeschrägt, un eine Schneidflanke
12 zu bilden. In den Schneidflanken 12 sind eine Anzahl von in Umfangsrichtung mit
Abständen voneinander angeordnete zylindrische Ausnehmungen
13
vorgesehen, deren Achsen normal zur Ebene der Schneidflanke 12 verlaufen. In den
Ausnehmungen 13 angeordnet und in diesen befestigt, sind zylindrische Schneideinsätze
(13a in Fig. 8 und 10). Die Einsätze 13a springen aus dem Bohrkopf 1 in Bohrrichtung
hervor und zwar in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Bohrmeißels, um eine
Scheidfläche zu definieren, die der Bohrung des Loches entspricht, das mit dem Bohrmeißel
zu bohren ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schneidflanke 12 etwa
um 30° gegenüber der Stirnfläche 6 abgeschrägt, sodaß die Achsen der Einsätze 13a
nach vorn in Bohrrichtung in einem Winkel von ungefähr 300 gegenüber der Längsachse
des Bohrmeißels vorspringen.
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Der Bohrkopf 1 weist vier gesonderte, innere Spülkanäle 14 bis 17
auf 1 die geradlinig verlaufen und durch den Bohrer kopf hindurchgeführt sind, um
aus diesem an eines Ende als Öffnungen in der Stirnfläche 6 (Fig. 2) und am anderen
Ende als Öffnungen in der Schulter 3 auszutreten. Die Kanäle 14 bis 17 öffnen sich
zur Schulter 3 mit Öffnungen 14a bis 17a (Fig. 3). Die Öffnungen der Spülkanäle
sind um die Achse des Bohrmeißels in der Schulter 9 bzw. im Schneidbereich 6 symmetrisch
vorteilt. Die Öffnungen der Kanäle 15 und 17 liegen jeweils in einer der Stirnflächenrinnen
10 und die Öffnungen der Kanäle 14 und 16 liegen in der flachen Stirnfläche 6. Eier
ist zu bemerken, daß die Anordnung der Öffnungen der Spülkanäle im Schneidbereich
6 nach den jeweiligen Erfordernissen angeordnet werden können, es hat sich jedoch
experimentell erwiesen, daß ein wirkungsvolles Bohren dadurch erreicht wird, daß
man eine oder mehrere der Öffnungen der Spülkanäle in die Stirnflächenrinnen 10
legt.
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Die Spülkanäle 14 bis 17 dienen dazu, durch die Stoßvorrichtung 100
hindurchtretendes Strömungsmittel in den
Schneidbereich 6 des Bohrmeißels
zu bringen, sodaß der Strömungsmitteldruck Geeteinsschutt aus dem Schneidbereich
entfernt und ihn nach oben durch die seitlichen Auskehlungen B und 9 befördert.
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Eine im Meißelbereich wirksame Stoßvorrichtung ist im allgemeinen
so konstruiert, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel nach der Erzeugung
der hin- und hergehenden Bewegung des Hammers 104 in an sich bekannter Weise durch
die Kanäle 107 im Gehäuse 101 zu den Auslaßöffnungen 108 in der Stirnfläche 101a
des Gehäuses strömt. Bei den Stoßbohrmeißel gemäß der vorliegenden Erfindung sind
Offnungen 14a bis 17a in der Schulter 3 so angeordnet, daß ihre Lage mit der Anordnung
der Auslaßöffnungen 108 in der Stirnfläche 101a übereinstimmt, sodaß beim Zusammenkuppeln
des Bohrmeißels mit der Stoßvorrichtung 100 die Öffnungen 14a bis 17a mit den Auelaßöffnungen
108 zusammentreffen.
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Bei der in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsform ist jeder
Spülkanal 14 bis 17 geradlinig und erstreckt sich in linearer Richtung durch den
Bohrkopf und zwar in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Bohrmeißels. Die Spülkanäle
15 und 17 sind gegenüber der Längsachse versetzt, sodaß während einer Drehung des
Bohrmeißels um seine Achse in Richtung des Pfeiles A (Fig.2) was die beabsichtigte
Bohrbewegung des Bohrmeißels darstellt, die Öffnungen der Spülkanäle 15 und 17 in
der Stirnfläche 6 in Drehrichtung hinter ihren zugehörigen Öffnungen 15a und 17a
in der Schulter 3 hinterherlaufen.
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Durch ein derartige versetzte Anordnung der Spülkanäle 15 und 17 ist
es unwahrscheinlich, daß sie durch Lehm oder andere weiche mineralische Ablagerungen
während des Bohren zugesetzt werden. Es ist zu beachten, daß - falls erforderlich
-alle Spülkanäle so ausgebildet werden kbnn n, daß ihr an den ßohneidbereich 6 anschließender
Abschnitt entgegen der Drehrichtung des Bohrmeißels in den Schneidbereich austritt,
wio das beispielsweise durch die Kanäle 14 und 17 in Fig. 9 angedeutet ist, obwohl
ja den in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel nur die Spülkanäle 15
und 17 in axialer Richtung versetzt sind, sodaß ihre Öffnungen 15a und 17a
ihren
entsprechenden Öffnungen in der Stirnfläche 6 vorauseilen.
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Während der Benutzung eines Stoßbohrmeißels tritt beträchtliche Abnutzung
zwischen den miteinander in Eingriff stehenden, mit Keilwellenverzahnung versehenen
Teilen des Schaftes 2 und der Hülse 105 als Ergebnis der teilweisen relativen Drehung
um die Achse auf, die zwischen dem Gehäuse 101 und dem Bohrmeißel möglich ist. Eine
solche Relativdrehung um die Achse zwischen dem Bohrmeißel und dem Gehäuse kann
bewirken, daß die Öffnungen 14a bis 17a der Spülkanäle aus der Verbindung mit den
Auslaßöffnungen 108 der Stoßvorrichtung herauswandern. Um eine Anpassung für eine
derartige Abnützung vorzusehen, sind die Öffnungen 14 a bis 17a in der Schulter
3 in Usfangsriehtung verlängert, beispielsweise dadurch, daß sie sich in geeignet
ausgebildete Ausnehmungen 109 in der Schulter 3 (Fig. 9) öffnen. Falls eine relative
Drehung um die Achse zwischen dem Gehäuse und dem Bohrmeißel auftritt, kann demnach
die Verbindung zwischen den Spülkanälen und den Auslaßöffnungen innerhalb vorgegebener
Grenzen aufrechterhalten werden.
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Der in den Figuren 1 Es 9 dargestellte Bohrmeißel ist in herkömmlicher
Weise als eine Einheit durch Schmieden und spanabhebende Bearbeitung hergestellt.
Alternativ kann der .
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Bohrkopf 1 auch als zusammengesetzte Konstruktion ausgebildet werden
und eine solche Eonstruktion wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 betrachtet. In
Fig. 10 umfaßt der Bohrmeißel einen aus einem Stück gebildeten Tell, der einen Arbeitsabschnitt
110 und einen Zapfenteil 111 umfaßt. Der Arbeitsabschnitt 110 besitzt den Schneidbereich
6 und trägt die Einsätze 11a und 13a und der Zapfenteil 111 erstreckt sich in Längsrichtung
vom Arbeitsbereich aus. Der Zapfenteil 111 ist vom Arbeitsabschnitt aus abgestuft
und ein Erweiterungsteil in Form einer federnden Hülse 112 ist über
dem
Zapfenteil 111 angeordnet, um am Arbdbsabschnitt 110 anzuliegen. Die Hülse 112 ist
mit dem Zapfenteil und dem Arbeitsabschnitt verbunden. Der Zapfenteil 111 erstreckt
sich durch die Hülse 112,um den Schaft 2 zu bilden und eine Stirnfläche der Hülse
112 bildet die Schulter 3 für den Bohrkopf. Die Hülse 112 ist mit inneren Kanälen
113 versehen, die so angeordnet sind, daß sie mit einem oder mehreren Kanälen 114
im Arbeitsabschnitt 110 in Verbindung stehen und diese verlängern, wobei die Kanäle
113 und 114 zusammen die Spülkanäle bilden, von denen die Spülkanäle 15 und 17 in
Fig. 10 dargestellt sind.
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Wie vorstehend erwähnt, wird der Bohrmeißel während des Bohrvorganges
um seine Achae in Drehbewegung versetzt und zwar entweder kontinuierlich oder schrittweise,
und während einer solchen Drehung werden auf das freie Ende des Schaftes 2 Hammerschläge
ausgeübt, um die Stoßbohrwirkung hervorzurufen.
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Unter Druck stehendes Strömungsmittel wird durch die Aus daß öffnungen
108 und über die Spülkanäle 14 bis 17 zur Stirnfläche 6 des Bohrmeißels geführt
und es ist verständlich, daß wahrend des Bohrvorganges die Schulter 3 sich in axialer
Richtung in Richtung auf die Stirnfläche 101a des Gehäuses 101 zu und von dieser
wegbewegt, wodurch ein geringer Leckverlust des Strömungsmittels zwischen der Stirnfläche
101a und der Schulter 3 auftritt. Es wurde Jedoch experimentell gefunden, daß selbst
mit einen solchen Leckverlust ausreichende Strömungsmittelmengen über die Spülkanäle
direkt in den Schneidbereich gefördert werden, un eine beträchtliche Verbesserung
in der Spülwirkung im Vergleich mit bisher für Stoßbohrmeißel vorgeschlqenen Spülvorrichtungen
su schaffen, die für die Stoßerzeugung im Meißelbereich bestimmt sind.
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Patentansprüche :