DE2807353A1

DE2807353A1 - Gesteins-bohrspitze

Info

Publication number: DE2807353A1
Application number: DE19782807353
Authority: DE
Inventors: Karl Lennart Goesta Lumen
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1978-09-07
Also published as: AU3354278A; ATA150178A; DE2807353C2; FI65647B; FR2382576A1; IE46764B1; NO151511B; ES467508A1; IN148478B; SE411929B; JPS566476B2; US4181187A; IE780449L; ZA78999B; BR7801282A; NO780724L; FR2382576B1; MX147585A; FI65647C; FI780644A

Description

Firma SANDVIK AKTIEBOLAG, Fack, S-811 01 Sandviken, Schweden

Gesteins-Bohrspitze

Die Erfindung betrifft eine Gesteins-Bohrspitze, bestehend aus einem metallischen Körper aus Stahl mit einer umfänglichen Förderfläche, die mit zylindrischen Hartmetalleinsätzen versehen
ist, die aus für einen Preßsitz bemessenen Löchern des Körpers hervorstehen.

Gesteins-Bohrspitzen, die mit knopfförmigen Einsätzen versehen sind, werden neuerdings in zunehmendem Maße anstelle von Bohrspitzen verwendet, die mit schneidenförmigen Einsätzen versehen sind. Diese Entwicklung ist aus verschiedenen Gründen aufgetreten. Zunächst führt die Verwendung von knopfförmigen Einsätzen zu einer größeren Anzahl von Kontaktpunkten zwischen der Bohrspitze und dem Boden des zu bohrenden Loches, wodurch sich eine ruhigere und ungestörtere Arbeitsweise der Bohrspitze im Betrieb ergeben. Dies führt gleichzeitig zu geringeren Beanspruchungen der Bohreinrichtung. Außerdem wird aufgrund der Verwendung von knopfförmigen Einsätzen feinkörnigeres Bohrklein erzeugt, das
leicht weggespült werden kann.

Bei der weiteren Entwicklung von Bohrspitzen mit knopfförmigen

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Einsätzen hat es sich herausgestellt, daß der Befestigungsvorgang des Einsatzes in erster Linie dafür verantwortlich ist, in welchem Maße Verbesserungen in der Lebensdauer der Bohrspitze erreicht werden. Ein Preßsitz hat sich für diese Befestigung als notwendig erwiesen, um eine möglichst sichere Befestigung zwischen den Hartmetalleinsatzen und dem Stahlkörper zu erreichen. Wenn die Stahlspitze durch das zu bohrende Loch vorbewegt wird, ist jeder knopfförmige Einsatz vom Gestein her einer Reaktionskraft unterworfen, welche den Einsatz in Richtung auf den Boden des Loches preßt. Der Einsatz wird darauf entlastet, und es tritt eine elastische Rückbewegung des Einsatzes auf. Während jedes Belastungszyklus tritt eine Relativbewegung zwischen Einsatz und Bohrspxtzenkörper auf. Dies bewirkt eine Deformation des Wandmaterials des den Einsatz aufnehmenden Loches, die durch das Hartmetall des Einsatzes hervorgerufen wird, wobei die Härte des Hartmetalls wesentlich größer ist als die Härte der Stahlspitze. Aufgrund der als Ergebnis der Bewegung des Einsatzes auftretenden Zugkräfte, die Ermüdungseigenschaften aufweisen, entwickeln sich im Wandmaterial Stahlrisse, die sich allmählich vergrößern, wodurch ein Bruch des Stahlkörpers hervorgerufen wird, so daß die Einsätze lose werden und die Bohrspitze unbrauchbar machen.

Die vorliegende Erfindung zeigt eine neue technische Lösung der Befestigung der Einsätze in ihrem Stahlkörper auf, so daß die Entwicklung von Rissen in dem Lagermaterial aus Stahl verhindert werden kann und eine beträchtliche Verbesserung in der Lebensdauer erreicht werden kann.

Zu diesem Zweck sind die Wandteile der die Einsätze aufnehmenden Löcher im Stahlkörper mit seitlichen Ausnehmungen zwischen

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der Zylinderwand und dem Boden des Loches so versehen,, daß die zylindrische Mantelfläche jedes Einsatzes, die sich in der Nähe des Bodens des Loches befindet, von der Wand des Loches freiliegt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Ausführungsform einer bekannten Schlagbohrspitze, Fig. 2: eine Schnittansicht, die einen Hartmetalleinsatz zeigt, der durch Preßsitz in einem Stahlkörper in üblicher Weise befestigt ist,

Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2, Fig. 4: eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, die aber die erfindungsgemäße Befestigung zwischen Einsatz und Stahlkörper zeigt,

Fig. 5: eine vergrößerte Darstellung der Ausführung nach Fig. 4 , Fig. 6: ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine Schlagbohrspitze 10 aus Stahl dargestellt, deren Vorderfläche mit Präzision gebohrte Löcher aufweist, die für die Aufnahme von zylindrischen, knopfförmigen Einsätzen 11 aus Hartmetall bestimmt sind. Jeder Einsatz 11 besitzt einen weich abgerundeten vorspringenden Endteil. Der Bohrspitzenkörper ist zusätzlich mit Spülkanälen 12 im Bereich der Vorderfläche der Bohrspitze versehen, und er weist ferner am Umfang angeordnete Ausnehmungen 13 auf, welche das Wegspülen des Bohrkleins vom Boden des zu bohrenden Loches erleichtern.

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Üblicherweise ist jeder Einsatz 11 am Stahlkörper 10 gesichert, indem er in mit Preßsitz ausgebildete zylindrische Löcher 14 eingepreßt wird/ so daß der Einsatz eine Anlage gegen den Boden 15 des Loches erhält. Der unterste Endteil 16 des von dem Loch 15 aufgenommenen Einsatzes ist üblicherweise leicht konisch abgeschrägt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Größe des Preßsitzes zwischen Einsatz und Bohrspxtzenkörper muß so gewählt sein, daß der Einsatz während des Bohrens festgehalten wird. Trotz des sehr festen Preßsitzes tritt zwischen Einsatz 11 und Bohrspxtzenkörper 10 während jedes Belastungszyklus eine Relativbewegung auf, und zwar infolge der Belastungskraft vom Gestein her, welche den Einsatz anfangs in Richtung auf den Boden 15 des Loches drängt, worauf der Einsatz entlastet wird und eine elastische Rückbewegung des Einsatzes auftritt. Dieses bewirkt eine Deformation auf das Wandmaterial des den Einsatz aufnehmenden Loches 14, und zwar aufgrund der Unterschiede in der Härte zwischen dem Hartmetall und dem Stahl. Dies führt zu einer Brucheindrückung am Punkt A (Fig. 3) und zur Entwicklung von Zugspannungen mit Ermüdungscharakter an diesem Punkt. Die Folge davon ist ein Bruch des benachbarten Stahlmaterials, wodurch der Einsatz lose wird.

Gemäß der Erfindung ist der Übergangsbereich 17 zwischen dem Boden 15 des Loches und der Lochwand 14 als seitliche Ausnehmung ausgebildet, deren Ausdehnung derart ist, daß die unterste zylindrische Mantelfläche des Einsatzes, die sich dem Boden des Loches 14 am nächsten befindet, in bezug auf die umgebende Wand freiliegt. Der konisch abgeschrägte» Bodenteil 16 des Einsatzes befindet sich somit vollständig in der seitlichen Ausnehmung 17, und zwar zusätzlich zu einem geringeren zylindrischen Teil der Mantelfläche des Einsatzes, der darüberliegt.

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Diese seitliche Ausnehmung 17 ist zweckmäßig durch Drehen erzeugt und als eine weich abgerundete Ausnehmung mit einem bestimmten Radius R ausgebildet. Es ist aber selbstverständlich, daß auch andere Ausbildungen der Ausnehmung wahlweise verwendet werden können. Aufgrund der oben erläuterten Ausbildung des Bodenbereiches des den Einsatz aufnehmenden Loches ist es möglich geworden, die Entwicklung von Stahlrissen mit Ermüdungscharakter, wie es oben beschrieben ist, zu vermeiden.

Fig. 6 zeigt ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Bodenbereich des den Einsatz aufnehmenden Loches mit einem Krümmungsradius R" solcher Größe versehen ist, daß auch ein Teil der Bodenfläche 18 des Einsatzes, der sich in der Nahe des Übergangsbereiches zwischen dem Boden des Loches und dem untersten Wandteil des Loches 14 befindet, in der seitlichen Ausnehmung 17 freiliegt.

Nachdem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Bohrspitze beschrieben worden ist, muß darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten genauen Einzelheiten beschränkt ist. Es ist vielmehr möglich, den Boden des den Einsatz aufnehmenden Loches mit einer anderen Form als der ebenen Form auszubilden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können auch auf Einsätze aufnehmende Löcher angewendet werden, die bei drehbaren Erdbohrern bzw. Erdfräsern verwendet werden.

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Claims

DIFL.-iNü. KLAUS BEHN DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE WIDENMAYERSTRASSE 6 D-8000 MÜNCHEN 22 TEL (0S9) 222530-295192 21 . Februar 1978 A 38/3978 B/ib PATENTANSPRÜCHE

1. Gesteins-Bohrspitze, bestehend aus einem Metallkörper aus Stahl mit einer umfänglichen Vorderfläche, die mit zylindrischen Hartmetalleinsätzen versehen ist, die aus für einen Preßsitz bemessenen Löchern des Körpers hervorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandteile der die Einsätze (11) aufnehmenden Löcher (14) an den Übergangsbereichen zwischen der Zylinderwand und dem Boden (15) der Löcher (14) mit seitlichen Ausnehmungen (17) derart versehen sind, daß die unterste, dem Boden (15) benachbarte Mantelfläche jedes Einsatzes (11) in bezug auf den zylindrischen Wandteil des Loches freiliegt.

2. Gesteins-Bohrspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ausnehmung (17) am Übergangsbereich zwischen der Zylinderwand und dem Boden (15) des einen Einsatz (11) aufnehmenden Loches (14) schwach gekrümmt ist.

3. Gesteins-Bohrspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Mantelfläche jedes Einsatzes (11) leicht konisch abgeschrägt ist.

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Bankhaus Merck. Finck & Co.. München Bankhaus H. Aufhäuser, München Postscheck München

(BLZ 700 304 00) Konto-Nr. 254 649 iBLZ 700 30600) Konto-Nr. 261300 (BLZ 700100 80) Konto-Nr. 209 04-800

Telegrammadresse. Patentsenior

4. Gesteins-Bohrspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ausnehmung (17) am Übergangsbereich zwischen Zylinderwand und Boden des einen Einsatz (11) aufnehmenden Loches (14) mit einem solchen Radius gekrümmt ist, daß auch ein Teil der Bodenfläche (18) des Einsatzes in der seitlichen Ausnehmung freiliegt.

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