DE461242C - Bohrwerkzeug mit umlaufenden Schneidscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bohrwerkzeuge mit schneidenden Rollen, insbesondere zum Bohren von Erde, Sand, Felsen, Gesteinschichten u. dgl. Das Bohrloch kann senkrecht, wagerecht oder schräg stehen und zur Herstellung von Brunnen oder Schächten, Tunneln oder anderen Bauarbeiten dienen.

Mit dem Bohrwerkzeug wirkt eine Pumpvorrichtung zusammen, welche eine geeignete' Flüssigkeit, beispielsweise genügend dichten Schmand, unter hohem Druck an die Bohrstelle drückt, um den Bohrschmand beim Vorrücken des Werkzeuges abzuspülen. Diese Spülflüssigkeit hat auch in vielen Amvendungsfällen die Wirkung, die zu bohrende Masse zu erweichen und zu lösen. Das Bohrwerkzeug kann ein System von in geeigneter Weise angeordneten drehbaren, scheibenförmigen Messern oder Schneidwerkzeugen be-

ao sitzen, welche so am Bohrkopf angebracht sind, daß sie nicht nur mit diesem zusammen umlaufen, sondern sich auch durch Berührung mit der zu bohrenden Masse um ihre Achsen drehen, wobei sie die Masse scherend oder schabend ablösen, während sie umlaufen. Derartige Werkzeuge können so angeordnet wer- I den, daß die Schneidscheiben außen an einer abgestuften Fläche eines verlängerten, nach unten konischen Bohrkopfes angeordnet sind, so daü die aufeinanderfolgenden Schnitte allmählich zunehmenden Durchmesser haben und das Werkstück vom Scheitel eines umgekehrten Kegels nach der Basis hin wirkt und das Entstehen eines Bohrkerns im Innern des Werkzeuges verhütet. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Scheibenmesser innerhalb des Mantels des Bohrkopfes anzubringen, anstatt an der Außenseite und in der Längsrichtung, und in diesem Falle entsteht ein innerer Bohrkern.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung derartiger Einrichtungen, welche eine maximale Wirksamkeit, Dauerhaftigkeit und Sparsamkeit im Betriebe ergibt. Dies wird erreicht, indem eine geeignete Schale oder ein hohler Bohrkopf mit innen angebrachten umlaufenden Schneidscheiben versehen ist, welche in sich der Achse des Bohrkopfes vom Bohrende nach dem anderen Ende hin nähernden Stellungen angeordnet sind, so daß zunächst ein Bohrkern entsteht, welcher dann allmählich zerkleinert wird, so daß der Bohrer gegen Abweichungen gesichert wird, welche eintreten würden, sobald eine der Schneidscheiben gegen einen Steinblock oder anderen runden oder harten Ablenkungsgegenstand trifft. Ferner ist ein in axialer Richtung laufender Kanal vorgesehen, urn die Abführung fremder, harter Stoffe zu ermöglichen, gegen welche eine der Schneid-Scheiben treffen kann, beispielsweise abgebrochene Werkzeugteile oder andere Metallstücke, ohne daß die folgenden Schneidscheiben damit in Berührung treten und sich beschädigen können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist eine Seitenansicht,

Abb. 2 eine Ansicht von unten gesehen,

Abb. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Abb. i.

Abb. 4 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch eine Hälfte des hohlen Teils des Bohrkopfes.

Die Bohrung und der darin entstehende Kern sind so dargestellt, wie sie sich bilden, wenn die aufeinanderfolgenden Bohrwerkzeuge in derselben vertikalen Ebene ankommen, abweichend von der wirklichen Anordnung.

Abb. 5 ist ein Teil eines Querschnitts durch den unteren Teil des Bohrkopfes und zeigt die Winkellage einer der umlaufenden Schneidscheiben gegenüber dem Bohrkern.

Abb. 6 ist ein Schnitt etwa senkrecht zur Abb. 5. · ·

Der Bohrkopf umfaßt einen hohlen Unterteil 7, welcher zylindrisch und an beiden Enden offen sein kann. Bei kleineren Größen kann das obere Ende dieses Unterteils geschlossen und mit Durchgängen versehen sein. Durch Zwischenarme 8, zwischen denen Öffnungen vorhanden sind, ist der Unterteil mit dem Oberteil 9 verbunden, der im wesentlichen massiv ist und an die Bohrstange in bekannter Weise angeschlossen wird. Der Zwischenteil hat bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt eines Armkreuzes, zwischen dessen Armen seitliche Durchgänge 10 vorhanden sind.

Das in dieser Weise gebildete Gerippe kann als einziges Gußstück ausgebildet sein, wobei der Unterteil einen größeren Durchmesser als der obere Teil hat. Letzterer ist mit einem Gewindeteil 24 zum Anschluß an die Bohrstange versehen. Das Ganze hat etwa die Form einer Glocke mit einem größeren Durchmesser an dem von der Bohrstange abgelegenen Ende, mag dies nun das untere oder das vordere sein, je nach der Bohrrichtung. In dem Gewindeanschluß 24 ist eine Bohrung 25 angebracht, die bis in den Oberteil 9 hineinreicht und mit einem Zuleitungsrohr für die Spülflüssigkeit verbunden wird. Das untere Ende der hohlen Basis 7 kann mit einer Zuschärfung^ 26 versehen sein, welche in eine Bohrung 28 übergeht. In dem Oberteil 9 ist noch eine Zweigbohrung 29 angeordnet, welche bei 30 mit der Mittelbohrung 25 Verbindung hat. Die Bohrungen 28 und 29 sind durch ein Rohr 31 verbunden. Es können auch mehrere derartige Abzweigungsleitungen vorhanden sein, beispielsweise, wie in Abb. 3 angedeutet, drei. Die Verbindungsrohre 31 liegen zweckmäßig an den hinteren Flächen der Arme 8 an, in Richtung der Bohrerdrehung gerechnet, so daß jeder Arm als Schutz für eines der Rohre 31 dient, um diese gegen den Anstoß an Steinen zu sichern.

Zwei Rippen oder Kratzer 32 sind an der Außenfläche des Unterteils 7 in der Längsrichtung einander gegenüber angeordnet. Es kann jedoch auch eine andere Anzahl solcher Rippen Anwendung finden. Diese Rippen können beispielsweise die Form rechteckiger Vorsprünge haben und dazu dienen, lose, harte Hindernisse, wenn möglich, in die Wand des Bohrloches hineinzudrücken, beispielsweise abgebrochene Metallstücke, welche durch die Spülflüssigkeit nicht herausgeführt werden. Die unteren Enden der Arme 8 können in die offene Mündung 33 des Unterteils rippenförmig hineinragen (Abb. 4, 34), um die Konstruktion zu verstärken. Das Bohrwerkzeug bildet eine Bohrung 35 (s. Abb. 4), in welcher ein säulenförmiger Kern 36 entsteht, welcher bis in den Raum zwischen den Armen 8 hineinragt.

An dem Bohrkopf sind scheibenähnliche Schneidmesser 17 bis 23 angebracht, und zwar in der aus Abb. 5 und 6 ersichtlichen Weise. Diese Abbildungen zeigen auch, wie die Messer, beispielsweise das Messer 18, drehbar befestigt sind.

Außerdem sind noch andere Messer 11 bis 16 vorhanden. Die Messer 11 bis 18 sind an dem Basisteil 7 angebracht und längs des Umfanges in geeigneten Abständen verteilt. Die Messer 20 bis 23 sind an den Armen 8 gleichfalls längs des Umfanges vex"teilt angeordnet. Die Arme können an den Anschlußstellen der Messer Verbreiterungen besitzen. Das Messer 19 kann entweder am Basisteil oder an der Verlängerung 34 einer der Arme 8 befestigt sein. Die Zahl der Messer in der einen oder anderen Gruppe kann verschieden gewählt werden. Wesentlich ist, daß eine Reihe solcher Messer in allmählich abnehmendem Abstand von der Drehachse vorgesehen ist, und zwar ioo in geeignetem Abstande voneinander. Dadurch entstehen aufeinanderfolgende ringförmige Schnitte von allmählich vermindertem Durchmesser, so daß die Belastung und die Drehbeanspruchung des Werkzeuges vermindert wird. Die auf den Umfang verteilten Messerscheiben gleichen die seitlichen Drücke aus, so daß der Bohrer zentriert bleibt.

Jedes Schneidmesser hat etwa die Form eines Kegelstumpfes, dessen Basis zusammen mit der Mantelfläche 37 eine scharfe Messerkante 38 ergibt. An der kleineren Basis ist ein zylindrischer Stiel 39 angebracht, dessen verjüngtes Ende mit Schraubengewinde zur Aufnahme einer Mutter 40 versehen ist.

Die zum Anschluß des Messers dienende Wand des Basisteils oder der Arme 8 ist mit einer Bohrung 41 versehen, die bei 42 versenkt ist und eine Buchse 43 aufnimmt, in welcher der Stiel 39 gelagert ist. Die Ver-Senkung dient zur Aufnahme eines Ringes 44 und der Mutter 40. Der Ring 44 preßt gegen

die ringförmige Schulter zwischen dem Stiel und dessen verjüngtem Ende und läßt einen geringen, ringförmigen Spielraum 45 frei, so daß das Bohrmesser sich um ein kleines Stück in der Buchse 43 axial bewegen und frei rotieren kann, aber durch Ring und Mutter gehalten wird.

Die Winkelstellung der Schneidscheibe 18 gegenüber dem Kern 36 ist derart, daß die Basisfläche einen spitzen Winkel mit dem Umfang des Kerns bildet, und zwar nicht nur in der tangenten Richtung, sondern auch in der Längsrichtung, so daß der nichtschneidende Teil des Messers von dem Kern frei ist (s. Abb. 4, 5 und 6). Infolge dieses scharfen Anstellwinkels schneidet die Kante 38 in den Kern 36 ein und trennt vom Umfang und in der axialen Richtung Stücke davon ab. Dies gilt von den Schneidmessern 17 bis 23. Die Schneidmesser 11 bis 16 wirken in ähnlicher Weise, aber ihr Anstellwinkel ist gegenüber der Fläche quer zum Bohrwerkzeug gewählt in geringem Abstand von der Außenkante der Abschrägung 26. Die aufeinanderfolgenden Messer 12 bis 16 sind etwa nach innen treppenförmig angeordnet, und ihre Basisfläche nähert sich allmählich der Parallelität mit der Drehachse des Bohrwerkzeuges, wie aus Abb. 4 ersichtlich ist.

Die Wirkung der Schneidmesser 17 bis 23 besteht darin, den Kern 36 zu zerschneiden, und zwar in der Winkelrichtung und der Längsrichtung, während die Messer 11 bis 16 im wesentlichen nach demselben Prinzip arbeiten, aber in nach außen gerichteter, querstehender Richtung neben ihrer Wirkung in der Winkelrichtung und der Längsrichtung. Die Anordnung der Messer kann geändert werden; es ist beispielsweise möglich, die aufeinanderfolgenden Messer längs einer nach innen konvergierenden Schraubenlinie anzuordnen. In der Zeichnung sind zur besseren Klarstellung einige von den Messern als paarweise einander gegenüberstehend abgebildet.

Das Messer 11 ragt über die Basis 7 nach unten und außen vor und kann auch über die Außenkante der Rippe 32 vorspringen. Das Messer 12, welches dem Messer 11 diametral gegenüberliegen kann, ragt gleichfalls etwas über die Basis des Bohrwerkzeuges vor, aber sowohl in der Längsrichtung als in der radialen Richtung zurückgesetzt. In ähnlicher Weise sind die Messer 13 und 14 stufenförmig zurückgesetzt und in der Winkelstellung etwa rechtwinklig zu den Messern 11 und 12 angeordnet. Die Messer 15 und 16 sind ähnlich angeordnet, aber das Messer 16 liegt ganz innerhalb der Basis 7. In gleicher Weise sind die Messer 17 und 18, diametral gegenübergestellt, innerhalb der Basis 7 angeordnet. Die drei Messer 21, 22, 23 sind in einem Dreieck angeordnet, und zwar innerhalb des von den Armen 8 umgebenen Raumes. Die Basislinien aller Messer sind der Achse des Werkzeuges zugekehrt, und zwar mit wechselnden Winkeln, während die oberen Flächen von der Achse entfernt liegen.

Im Betriebe schabt die umlaufende Scheibe 11 zunächst einen ringförmigen Schnitt aus, welcher einen flachen, kegligen Basisteil für den Kern bildet, der seinerseits durch die aufeinanderfolgenden Messer 12 bis 16 allmählich im Durchmesser vermindert wird. Die Messer 11 bis 16 bilden eine Höhlung unmittelbar vor dem vorangehenden scharfen Rand 26 des Basisteils 7. Der in das Innere des Werkzeuges hineinragende Rand des Kerns 26 wird durch die Messer 17 bis 23 in beschriebener Weise beseitigt. Während diese Messer wirken, wird die Spülflüssigkeit unter verhältnismäßig hohem Druck durch die Leitungen 25, 30, 29, 31, 28 eingedrückt und tritt bei 2y an dem bohrenden Ende des Werkzeuges aus. Dadurch wird der Bohrschmand in dem entstehenden Loch weggespült. Der größere Teil des Bohrschmands und der Spülflüssigkeit steigt im Innern des Bohrwerkzeuges zwischen den Schneidmessern hoch und tritt dann durch die seitlichen Öffnungen zwischen den Armen 8 heraus, während ein kleinerer Teil zwischen der Außenwand des Unterteils 7 und der Wand des Bohrloches hochsteigt. Bei kleineren Bohrergrößen, bei welchen der obere Teil der Basis geschlossen ist, kann der ganze Schmand unterhalb der Unterkante und zwischen der letzteren und der Bohrwand abgeführt werden. Der Bohrkopf kann zeitweise aus dem Bohrloch herausgehoben werden, um es zu entleeren.

Die Schneidmesser schleifen sich an dem erdigen oder felsigen Kern 36 stets ab, so daß sie immer scharf bleiben. Die seitlichen Drücke gleichen sich aus, so daß der Bohrkopf immer zentriert wird. Wenn beispielsweise das Messer 11 gegen einen Steinknollen trifft, liegt das Streben vor, den Lauf des Bohrkopfes zu ändern, aber alle anderen Schneidmesser wirken diesem Streben mit viel größerer Kraft entgegen.

Claims (4)

110 Patentansprüche:

1. Bohrwerkzeug mit umlaufenden Schneidscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidscheiben ähnlich einer Schraubenlinie unterhalb und innerhalb des Bohrkopfes angeordnet sind und durch ringförmige Schnitte die Basis und den Kern des Bohrloches angreifen.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innersten Scheibenmesser ungefähr parallel der Drehachse des Bohrers stehen.

3· Bohrwerkzeug nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf an der Außenwandung eine oder mehrere Rippen in der Längsrichtung des Kopfes besitzt.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, da

durch gekennzeichnet, daß der' Bohrkopf aus einem Unterteil, einem Oberteil und dazwischen angeordneten Armen besteht, wobei ein Teil der Schneidmesser innerhalb des von den Armen umschlossenen Raumes liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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