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EP0685629B1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

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Publication number
EP0685629B1
EP0685629B1 EP95810187A EP95810187A EP0685629B1 EP 0685629 B1 EP0685629 B1 EP 0685629B1 EP 95810187 A EP95810187 A EP 95810187A EP 95810187 A EP95810187 A EP 95810187A EP 0685629 B1 EP0685629 B1 EP 0685629B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flutes
drill
drill bit
diametrically opposed
drill head
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
EP95810187A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0685629A2 (de
EP0685629A3 (de
Inventor
Rainer Batliner
Axel Neukirchen
Anton Knoller
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 EP0685629A2 publication Critical patent/EP0685629A2/de
Publication of EP0685629A3 publication Critical patent/EP0685629A3/de
Application granted granted Critical
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rock drill with a clamping shank, at least one four parallel flutes with flutes and a drill head connected to the drill shaft and made entirely of hard metal with four discharge grooves arranged around the circumference, with the clear cross sections of the delivery and flute covers.
  • Rock drills of the type in question are used to drill holes in Rock, concrete, masonry and the like. It is known that the rock drill is in the area wear the tip of the drill extremely quickly when drilling in hard ground. That is why rock drills are equipped with hard metal, under hard metal understood sintered or melted carbides, silicates, borides or their alloys become.
  • Such a rock drill is known from US Pat. No. 2,673,716.
  • This rock drill has a total of hard metal connected to the drill shank Drilling head, the four extraction grooves arranged evenly distributed around the circumference, which run in the longitudinal direction of the drill head.
  • the drill head has a centrally arranged projection, which protrudes into a corresponding recess in the drill shank.
  • the invention has for its object a rock drill with a hard metal to create existing drill head, which is characterized by high drilling performance, long service life, characterized by quiet running and good drilling cuttings.
  • this is achieved in that the discharge grooves of the drill head have a different sized, clear cross section.
  • the larger discharge ducts form the main discharge channels and the further discharge pipes, which are made smaller, the secondary discharge channels.
  • the clear cross sections of different sizes can be formed of Abfuhmuten, which expediently have a different radial distance from the center of the drill head.
  • the radial extension of the first two discharge grooves advantageously corresponds to that 0.05 to 0.25 times the outside diameter of the drill head.
  • the radial extension of the two second discharge grooves preferably correspond to 0.1 to 0.35 times the outside diameter of the drill head. Due to the relatively deeply trained execution paths the extent of the discharge grooves in the circumferential direction of the drill head is small and that part the circumference of the drill head, which is supported on the borehole wall, kept large become.
  • the Abfuhmuten are arranged running in the longitudinal direction of the drill head.
  • the drill cuttings reach the flutes of the Drill shaft, the flutes of the drill shaft advantageously spiral are trained.
  • the spiral flutes ensure further transport of the removed cuttings from the deepest part of the borehole to the Surface of the borehole.
  • the rock drill shown in FIGS. 1 and 2 has a clamping shank 1, a drill shaft 2 with four flutes 4, 5, 6, 7 arranged parallel to one another, which are formed in a spiral and one connected to the drill shaft 2, in total made of hard metal drill head 3 with four evenly distributed around the circumference arranged Abfuhmuten 8, 9, 10, 11.
  • the radial distances R1 from the center Z of the Boring head 3 of two first, diametrically opposite extraction grooves 8, 10 are smaller than the radial distances R2 from two second diametrically opposite one another Execution 9, 11.
  • At least one cutting edge 12 is arranged, which at least partially along the Front side extends over the entire diameter of the drill head 3. This cutting edge 12 is used to remove drill cuttings, not shown.
  • the drill head 13 shown in Fig. 3 has four Abfuhmuten 14, 15, 16, 17, the regular are distributed around the circumference.
  • the clear cross sections of two first, each other diametrically opposite discharge grooves 14, 16 are larger than the clear ones Cross-sections of two second, diametrically opposite, exhaust grooves 15, 17.
  • the extensions B1, B3 of the discharge grooves 14, 16 in the circumferential direction of the drill head 13 are larger than the extensions B2, B4 of the delivery rods 15, 17.
  • the discharge grooves 14, 16 are opposite the discharge grooves 15, 17 at an angle W of 90 ° arranged.
  • the drill head 23 shown in FIG. 4 has four discharge grooves arranged distributed around the circumference 24, 25, 26, 27, which run in the longitudinal direction of the drill head 23.
  • the discharge grooves 24, 25, 26, 27 have a clear cross-section of different sizes. Therefore the Abfuhmuten 24, 25, 26, 27 have a different radial distance R3, R4, R5, R6 from the center Z of the drill head 23.
  • the drill head 3 shown in FIGS. 1 and 2 has an outer diameter D which is essentially of the same size as the outside diameter of the drill shank Second
  • the drill head 3 is connected to the drill shaft 2, for example, by a solder connection.
  • the better centering during the soldering process and the formation of a Larger connecting surface serve centering means, not shown, in the form of projections on the drill head 3, which are formed in appropriately designed depressions, not shown of the drill shaft 2 protrude. These projections or depressions are special arranged in the central area of the rock drill. Such advances can be conical, for example.

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Description

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 Abfuhmuten, wobei sich die lichten Querschnitte der Abfuhmuten und Spannuten decken.
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.
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 Abfuhmuten, 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.
Die stetige Abfuhr des Bohrkleins dieses bekannten Gesteinsbohrers während eines Bearbeitungsvorganges erfolgt über die in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufenden Abfuhmuten zu den Spannuten des Bohrerschaftes. Die Spannuten des Bohrerschaftes sind spiralförmig ausgebildet und decken sich jeweils mit den Abfuhmuten des Bohrkopfes. Da die lichten Querschnitte aller Abfuhmuten des Bohrkopfes gleich gross sind, wird über jede Abfuhmut 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 Abfuhmuten kommen. Weiteres Bohrklein, das sich in den Abfuhmuten 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.
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.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Abfuhmuten des Bohrkopfes einen unterschiedlich grossen, lichten Querschnitt aufweisen.
Aufgrund der unterschiedlich grossen Abfuhmuten kann Bohrklein unterschiedlicher Grösse gut abgeführt werden. Die grösseren Abfuhmuten bilden dabei die Hauptabfuhrkanäle und die weiteren Abfuhmuten, welche kleiner ausgebildet sind, die Nebenabfuhrkanäle.
Um einen möglichst ruhigen Lauf des Gesteinsbohrers während des Bearbeitungsvorganges erreichen zu können, sind vorzugsweise die lichten Querschnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten grösser, als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten.
Die unterschiedlich grossen lichten Querschnitte der Abfuhmuten können gebildet sein von Abfuhmuten, die zweckmässigerweise einen unterschiedlich grossen, radialen Abstand vom Zentrum des Bohrkopfes aufweisen.
Gute Rundlaufeigenschaften des Gesteinsbohrers werden dadurch erreicht, dass zweckmässigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten eine kleinere radiale Ersteckung aufweisen als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten.
Die radiale Erstreckung der zwei ersten Abfuhmuten entspricht vorteilhafterweise dem 0,05- bis 0,25-fachen Aussendurchmesser des Bohrkopfes. Die radiale Erstreckung der zwei zweiten Abfuhmuten entspricht dabei vorzugsweise dem 0,1- bis 0,35-fachen Aussendurchmesser des Bohrkopfes. Durch die relativ tief ausgebildeten Abfuhmuten kann die Erstreckung der Abfuhmuten in Umfangsrichtung des Bohrkopfes klein und jener Teil des Umfanges des Bohrkopfes, der sich an der Bohrlochwandung abstützt, gross gehalten werden.
Unterschiedlich grosse, lichte Querschnitte der Abfuhmuten können auch dadurch erreicht werden, dass vorteilhafterweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten eine grössere, in Umfangsrichtung eines Bohrkopfes verlaufende Erstreckung aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten.
Gute Rundlaufeigenschaften werden dadurch erreicht, dass zweckmässigerweise die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhmuten gegenüber den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten unter einem Winkel von 60° bis 90° angeordnet sind. Bei einer Ausrichtung beider einander diametral gegenüberliegender Abfuhmuten unter einem Winkel von ca. 60° können zwei besonders gross ausgebildete, einander diametral gegenüberliegende Abfuhmuten geschaffen werden, die der guten Abfuhr des Bohrkleins dienen und die einen hohen Bohrfortschritt gewährleisten.
Um eine schnelle Abfuhr des Bohrkleins aus dem Bereich des Bohrkopfes gewährleisten zu können, sind die Abfuhmuten in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufend angeordnet. Von den Abfuhmuten 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.
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.
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 Abfuhmuten 8, 9, 10, 11. Die radialen Abstände R1 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 3 von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten 8, 10 sind kleiner als die radialen Abstände R2 von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten 9, 11.
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.
Der in Fig. 3 dargestellte Bohrkopf 13 hat vier Abfuhmuten 14, 15, 16, 17, die regelmässig am Umfang verteilt angeordnet sind. Die lichten Querschnitte von zwei ersten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten 14, 16 sind grösser als die lichten Querschnitte von zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten 15, 17. Die Erstreckungen B1, B3 der Abfuhmuten 14, 16 in Umfangsrichtung des Bohrkopfes 13 sind grösser, als die Erstreckungen B2, B4 der Abfuhmuten 15, 17. Die Abfuhrnuten 14, 16 sind gegenüber den Abfuhmuten 15, 17 unter einem Winkel W von 90° angeordnet.
Der in Fig. 4 dargestellte Bohrkopf 23 besitzt vier am Umfang verteilt angeordnete Abfuhmuten 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 Abfuhmuten 24, 25, 26, 27 einen unterschiedlich grossen radialen Abstand R3, R4, R5, R6 vom Zentrum Z des Bohrkopfes 23.
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.
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.

Claims (9)

  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 Abfuhmuten (8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 26, 27), wobei sich die lichten Querschnitte der Abfuhmuten (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 Abfuhmuten (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 Abfuhmuten (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 Abfuhmuten (8, 10) einen kleineren radialen Abstand (R1) aufweisen, als die zwei zweiten einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten (9, 11).
  5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (R1) der zwei ersten Abfuhmuten (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 Abfuhmuten (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 Abfuhmuten (8, 10, 14, 16) eine grössere, in Umfangsrichtung des Bohrkopfes (3, 13) verlaufende Erstreckung (B1, B3) aufweisen, als die zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten (9, 11, 15, 17).
  8. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten, einander diametral gegenüberliegend angeordneten Abfuhmuten (14, 16) gegenüber den zwei zweiten, einander diametral gegenüberliegenden Abfuhmuten (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.
EP95810187A 1994-06-04 1995-03-20 Gesteinsbohrer Expired - Lifetime EP0685629B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4419641 1994-06-04
DE4419641A DE4419641A1 (de) 1994-06-04 1994-06-04 Gesteinsbohrer

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0685629A2 EP0685629A2 (de) 1995-12-06
EP0685629A3 EP0685629A3 (de) 1996-12-18
EP0685629B1 true EP0685629B1 (de) 2002-08-14

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ID=6519846

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95810187A Expired - Lifetime EP0685629B1 (de) 1994-06-04 1995-03-20 Gesteinsbohrer

Country Status (16)

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EP (1) EP0685629B1 (de)
JP (1) JPH07329049A (de)
KR (1) KR960000438A (de)
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AT (1) ATE222321T1 (de)
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CA (1) CA2150164C (de)
CZ (1) CZ82895A3 (de)
DE (2) DE4419641A1 (de)
DK (1) DK0685629T3 (de)
ES (1) ES2181759T3 (de)
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