DE2807353A1 - Gesteins-bohrspitze - Google Patents
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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.
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.
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 (4)
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
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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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