EP0322554B1

EP0322554B1 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: EP0322554B1
Application number: EP88119291A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Peetz; Bernhard Moser; Hermann Hugger
Original assignee: Hawera Probst GmbH
Current assignee: Robert Bosch Power Tools GmbH
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1992-11-04
Anticipated expiration: 2008-11-21
Also published as: EP0322554A1; DE3875710D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die spiralförmigen Förderwendel von Gesteinsbohrern werden spanabhebend oder spanlos hergestellt, um die Spannuten in das allgemein zylindrische Ausgangsmaterial einzubringen.
Die Förderwendel hat bei Gesteinsbohrern die Hauptaufgabe, das durch die Hartmetallschneide gelöste Material, d. h. das Bohrmehl oder Bohrklein aus dem Bohrloch herauszufördern. Die Größe der Bohrmehlnut, d. h. der freie Förderquerschnitt spielt dabei für die Leistungsfähigkeit des Bohrers eine entscheidende Rolle, d. h. ein guter Bohrmehltransport gewährleistet einen guten Vorschub und verhindert Rattermarken im Bohrloch sowie eine Beschädigung des Bohrers durch Verklemmen, Überhitzen o. dgl. Bei einer Verklemmung des Bohrers besteht darüber hinaus eine Unfallgefahr für die Bedienerperson. Eine große Bohrmehl-Fördernut mit entsprechender Formgebung gewährleistet deshalb einen ausreichend guten Bohrmehltransport. Dies wirkt sich wesentlich auf die Standzeiten des Bohrwerkzeugs aus.
Darüber hinaus hat die Förderwendel in gewissem Umfang noch Führungseigenschaften im Bohrloch zu erfüllen.
Um der ausreichenden Förderung des Bohrmehls gerecht zu werden, wird bei bekannten Bohrern der Fördernutquerschnitt derart groß gewählt, daß sich ein Durchmesserverhältnis des Kerndurchmessers zum Förderwendeldurchmesser von ca. 0,5 ergibt. Ein derart großer Fördernutquerschnitt zum Transport des Bohrmehls ist bei Hochleistungswerkzeugen notwendig. Ein großer Fördernutquerschnitt hat jedoch zum Nachteil, daß der Kerndurchmesser der Förderwendel stark geschwächt ist. Bei einem Blockieren des Bohrers kann es deshalb durchaus zu Brüchen im Bereich des durch die Fördernut geschwächten Kernquerschnitts kommen. Zumindest muß sehr hochwertiger Werkzeugstahl aus legierten Stählen verwendet werden, um den Anforderungen gerecht zu werden. Durch Kernbohrungen für Kühlmedium kann der Querschnitt zusätzlich geschwächt sein.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 6 933 778 ist ein Bohrwerkzeug auch zur Verwendung als Gesteinsbohrer mit einer Bestückung einer Hartmetallschneide bekanntgeworden, der aus einem gewalzten Grundprofil mit zwei Längsrippen besteht und dessen Förderwendel durch Verdrehung bzw. Verwindung des Grundprofils hergestellt wird. Bei einem derartigen Bohrwerkzeug ist das Verhältnis Wendeldurchmesser zu Kerndurchmesser > 0,5, wie sonst bei Gesteinsbohrern üblich. Die durch die verdrillten Längsrippen gebildete Förderwendel weist jedoch infolge ihrer Formgebung nur unbefriedigende Transporteigenschaften für das Bohrmehl auf. Insbesondere kommt es zu Stauungen und Verklemmungen infolge des geringen Fördernutquerschnitts. Die Bohreigenschaften eines derartigen Werkzeuges sind gegenüber den normalen Bohrwerkzeugen hinsichtlich Bohrmehltransport weit unterlegen. Dies gilt auch für die Werkzeuge nach DIN 20 377, Juli 1979.
Um eine befriedigende Förderleistung des Bohrmehls in der Förderwendel zu erhalten, ist deshalb ein gewisses Mindestmaß an freiem Förderquerschnitt notwendig, was generell zu einer Schwächung des Kerndurchmessers der Förderwendel führt und dementsprechend teure Ausgangsmaterialien zur Verminderung der Bruchgefahr erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug, insbesondere en Gesteinsbohrer für schlagende Beanspruchung zu schaffen, der die oben genannten Nachteile vermeidet, der insbesondere gleich gute oder verbesserte Fördereigenschaften bei kleinerem Fördernutquerschnitt, d. h. größerem Kerndurchmesser bzw. Kernquerschnitt aufweist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gesteinsbohrer der einleitend bezeichnenden Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gesteinsbohrers möglich.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Verbesserung der Fördereigenschaften von Förderwendeln nur über konstruktive Maßnahmen innerhalb der Fördernut möglich ist. Verbessert man aber die Fördereigenschaften einer Fördernut dahin gehend, daß ein kleinerer Förderquerschnitt für Bohrmehl für die gleiche Fördermenge ausreicht, so kann der Kerndurchmesser bzw. der Kernquerschnitt der Förderwendel größer ausgeführt werden. Hierdurch verbessert sich die Festigkeit des Bohrerkerns im Bereich der Förderwendel, d. h. eine Bruchgefahr wird reduziert. Eine Verbesserung oder Beibehaltung der guten Fördereigenschaften trotz verkleinertem Fördernutquerschnitt hat darüber hinaus den Vorteil, daß infolge des größeren Kerndurchmessers ein Material mit geringeren Festigkeitseigenschaften verwendet werden kann. Hierdurch kann ein preiswerteres Ausgangsmaterial für die Herstellung der Förderwendel verwendet werden.
Die Verbesserung oder Beibehaltung der guten Fördereigenschaften trotz der Verkleinerung des Fördernutquerschnitts und damit Vergrößerung des Kernquerschnitts wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß mehrere Fördernuten zusammenwirken. Erfindungsgemäß wird deshalb insbesondere eine durchgehende und nicht unterbrochene Hauptfördernut gebildet, die mit einer Nebenfördernut mit geringerer Steigung zusammenwirkt. Die Nebenfördernut ist dabei durch Förderrippen gebildet, die in der Hauptfördernut liegen. Durch die flachere Steigung, d. h. einem größeren Drallwinkel verläuft die Nebenfördernut mit einer geringeren Ganghöhe als die Hauptfördernut. Hierdurch kommt es zu einer ständigen zusätzlichen Relativbewegung des in der Hauptfördernut transportierten Bohrmehls, was zu einer Auflockerung und damit zu einem besseren Transport des Bohrmehls in der Hauptfördernut führt. Durch die Förderrippen der Nebenfördernut wird demnach die Förderkapazität des Bohrmehls durch Umschichtung und Auflockerung erheblich verbessert, was zur Folge hat, daß ein sonst unzureichender und zu Verstopfung neigender Fördernutquerschnitt trotzdem für einen optimalen Bohrmehltransport ausreicht. D. h. die verbesserten Fördereigenschaften infolge des Zusammenwirkens von Hauptfördernut und Nebenfördernut bewirken, daß optimale Fördereigenschaften auch bei kleinerem Fördernutquerschnitt erzielt werden können. Der kleinere Fördernutquerschnitt ermöglicht aber einen größeren Kernquerschnitt der Förderwendel, was zu deren Festigkeitserhöhung gegen Bruchgefahr beiträgt bzw. die Verwendung von Material geringerer Festigkeit zuläßt.
Insgesamt werden demnach die Fördereigenschaften durch ein Zusammenwirken der Hauptfördernut mit dazwischen liegenden Förderrippen der Nebenfördernut mit kleinerer Steigung entscheidend verbessert, was zu einer Verkleinerung des Fördernutquerschnitts und damit zu einem günstigeren Verhältnis Kerndurchmesser zu Förderwendeldurchmesser führt.
In Weiterbildung der Erfindung nach Unteranspruch 2 weisen die Begrenzungsprofile oder Längsprofile der Hauptfördernut und/oder die unterbrochenen Förderrippen der Nebenfördernut geeignete Querschnittsprofile, insbesondere einen quadratischen, trapezförmigen oder kreisförmigen Querschnitt auf. Für die Hauptfördernut kann jedes bekannte Profil verwendet werden. Der Kern der Erfindung liegt demnach in der zusätzlichen Ausstattung einer geeigneten durchgehenden Hauptfördernut mit Einzelförderrippen zur Bildung einer Nebenfördernut.
Gemäß Unteranspruch 3 ist der durch die Förderrippen gebildete Durchmesser der Nebenfördernut gleich groß oder kleiner als der durch die Längsprofile gebildete Durchmesser der Hauptfördernut. Das richtige Verhältnis der Höhe der Nebenfördernut kann empirisch bestimmt werden, um den optimalen Effekt der Förderung mit kleinem Fördernutquerschnitt zu erzielen.
In Weiterbildung der Erfindung nach Unteranspruch 4 wird das Verhältnis des Kerndurchmessers zum Durchmesser der Hauptfördernut ca. 0,8 ausgeführt. Gegenüber dem Wert von ca. 0,5 bei herkömmlichen Bohrern bedeutet dies eine erhebliche Verstärkung des Kernquerschnitts bei gleich guten Fördereigenschaften, da der Durchmesser mit Exponent 2 (quadratisch) die Querschnittsfläche vergrößert (F = π d²/4).
Gemäß Unteranspruch 5 kann die Hauptfördernut und/oder die Nebenfördernut entweder durch spanabhebende, spanlose Bearbeitung oder durch Verdrehen eines Flügelprofilstahls, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, gebildet sein.
Gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach Unteranspruch 6 wird die Hauptfördernut dadurch geschaffen, daß in eine entsprechend eingebrachte wendelförmige Ausnehmung ein separates Längsprofil aufgebracht und befestigt ist. Durch diesen Aufbau kann der Herstellungsprozeß vereinfacht werden.
Nach Unteranspruch 7 wird die Nebenfördernut dadurch gebildet, daß taschenförmige Ausnehmungen oder Ausfräsungen mit den so gebildeten dazwischen liegenden Förderrippen hergestellt sind.
Durch diese spanabhebende Formgebung können die verschiedensten Rippenformen für die Nebenfördernut gebildet werden.
Nach Unteranspruch 8 können die Förderrippen der Nebenfördernut unterschiedliche Drallwinkel, d. h. unterschiedliche Steigungshöhen aufweisen. Die Materialauflockerung wird durch das Verhältnis der unterschiedlichen Steigungen der Haupt- und Nebenfördernut und durch unterschiedliche Steigungen der Nebenfördernut selbst bewirkt. Hierfür sind in Unteranspruch 9 bevorzugte Werte angegeben.
Gemäß den weiteren Unteransprüchen 10 und 11 wird als Ausgangsmaterial für die Förderwendel ein verdrehtes Flügelprofil mit Längsrippen zur Bildung einer Hauptfördernut verwendet, wobei die Förderrippen für die Nebenfördernut ebenfalls als Stege im Ausgangsprofil angewalzt sind. Es kann jedoch auch nur ein verwundenes Flügelprofil verwendet werden, dessen Flügel die Hauptfördernut bilden und in welches durch spanabhebende Bearbeitung die Förderrippen für die Nebenfördernut eingebracht sind. Ein geeignetes Ausgangsmaterial für ein Bohrwerkzeug mit Hauptfördernut und Nebenfördernut bildet ein bekannter Profilwalzstahl nach DIN 488 Teil 2 und 3; 6/86.
Sofern man als Förderwendel ein Material mit niedrigeren Festigkeitswerten verwendet, unabhängig davon, ob dies aus einem verdrehten Flügelprofil oder aus einem gefrästen Vollmaterial besteht, sollte der Einspannschaft für den Bohrhammer aus einem höherwertigen Material sein, wobei die Verbindung zwischen den unterschiedlichen Materialien beispielsweise mittels einer Reibschweißverbindung oder Lötung o. dgl. erfolgen kann.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Unteranspruch 14 mit einer zentralen Durchgangsbohrung wird durch den größeren Kernquerschnitt ermöglicht. Der Materialtransport kann durch eine Saugbohrung weiter verbessert werden. Außerdem wird das Gewicht des Bohrers reduziert. Hierbei kann ein insbesondere dickwandiges Rohr als Ausgangsmaterial verwendet werden.
Gemäß den vorteilhaften Merkmalen der Unteransprüche 15 bis 17 ermöglicht ein speziell abgestimmter Bohrerkopf durch Zuordnung der Schneidplatte gegenüber den Längsprofilen bzw. Längsrippen eine optimale Zuführung des Bohrmehls vom Bohrerkopf zu den Bohrmehlnuten. Durch die zusätzlichen Schneidstifte im Berech der Stirnfläche des Bohrerkopfs ist gewährleistet, daß das Bohrmehl als ausreichend feines Substrat vorliegt, so daß es ungehindert in den flachen Bohrmehlnuten transportierbar ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrers,
Fig. 2: eine Draufsicht entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 1 mit Varianten der Hauptförderwendel,
Fig. 3: eine alternative Ausführungsform eines Bohrers in Seitenansicht mit eingefrästen Taschen,
Fig. 4: eine Draufsicht entlang der Schnittlinie II-II,
Fig. 5: eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeugs aus einem verdrillten Ausgangsmaterial,
Fig. 6: eine Variante von Fig. 5 mit unterschiedlichen Förderrippen,
Fig. 7: einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 6,
Fig. 8: eine Seitenansicht und
Fig. 9: eine Draufsicht eines bevorzugten Bohrerkopfes.

Der in der Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Gesteinsbohrer weist eine Förderwendel (1), einen Bohrerkopf (2) mit Hartmetall-Schneidelement (3) und einen Einspannschaft (4) auf. Die zwischen Einspannschaft (4) und Bohrerkopf (2) angeordnete zweigängige Förderwendel (1) mit zylindrischem Kernquerschnitt (13) besteht aus den beiden Hauptfördernuten (5, 5′), gebildet durch die beiden wendelförmigen Längsprofile (6, 7). Die durch die Längsprofile (6, 7) gebildete Hauptfördernut (5, 5′) weist einen kleinen Drallwinkel γ ₁ ≈ 15 bis 25° auf, d. h. eine relativ steile Steigung. In der Hauptfördernut (5, 5′) ist eine Nebenfördernut (8) eingebettet, eingelagert oder integriert, gebildet oder begrenzt durch die Förderrippen (9), mit einem größeren Drallwinkel γ₂ zwischen 30 bis 80°, vorzugsweise 35°. Die Steigung der Nebenfördernut (8) ist deshalb wesentlich flacher, als die der Hauptfördernut (5). Hierdurch ergibt sich eine Vielzahl von Förderrippen (9), die die Nebenfördernut (8) begrenzen. Die Nebenfördernut (8) wird durch die Längsrippen (6, 7) der Hauptfördernut (5) begrenzt, sie setzt sich jedoch in der zweiten Hauptfördernut (5′) fort. Es werden demnach einzelne Förderrippenabschnitte (9) gebildet. Die Nebenfördernut (8) kann demnach als durch die Längsprofile (6, 7) unterbrochene wendelförmige Nut angesehen werden.
In Fig. 1 führt die in Vorderansicht dargestellte Hauptfördernut (5) gerade eine halbe Ganghöhe H/2 durch. Auf diesem Bereich kommen etwa sechs Förderrippenabschnitte (9) zu liegen. Die Ganghöhe H der Hauptfördernut (5) verhält sich deshalb zur Ganghöhe h der Nebenfördernut (8) wie 1 : 12. Diese Werte können jedoch variieren.
Der Bohrerdurchmesser D wird durch das Hartmetall-Schneidelement (3) bestimmt. Der Durchmesser d₁ der durch die Längsprofile (6, 7) gebildeten Hauptfördernut (5) ist etwas kleiner als der Durchmesser D der Hartmetallschneide (3). Hier steht die Hartmetallschneide ca. s ≈ 0,3 bis 2 mm pro Seite heraus. Der Kerndurchmesser d₂ des zylindrischen Kerns der Förderwendel (1) verhält sich zum Durchmesser d₁ der durch die Längsprofile (6, 7) gebildeten Hauptfördernut (5) wie folgt: d₂ : d₁ ≈ 0,8. Hieraus ergibt sich, daß der freie Förderquerschnitt der Hauptfördernut wesentlich kleiner ist, als bei herkömmlichen Bohrwerkzeugen, wo das Verhältnis ca. 0,5 beträgt.
Der Durchmesser d₃ der durch die Förderrippen (9) gebildeten Nebenfördernut (8) ist etwas kleiner als der Durchmesser d₁ der Längsprofile (6, 7) und liegt zwischen den Werten von d₁ und d₂.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht das Bohrwerkzeug aus einem zylindrischen Kernbereich (13) mit eingearbeiteten oder aufgebrachten Längsprofilen (6, 7) zur Bildung der Hauptfördernut (5, 5′) und ebenso eingearbeiteten oder aufgebrachten Förderrippen (9) zur Bildung der Nebenfördernut (8). Beispielsweise kann zuerst die Nebenfördernut (8) mit Förderrippen (9), mit flacher Steigung als durchgehende, zunächst nicht unterbrochene Förderwendel (8) hergestellt werden. Danach werden zwei wendelförmige Ausnehmungen oder Ausfräsungen in Form der einzusetzenden Längsprofile (6, 7) eingebracht, die die zunächst durchgehende wendelförmige Nebenfördernut (8) mit Förderrippen (9) in einzelne Förderrippenabschnitte (9) auftrennt. Wie aus Fig. 2 in alternativer Ausführung ersichtlich, werden dann die Längsprofile (6, 7) mit kreisförmigem Querschnitt (10) oder quadratischem Querschnitt (11) o. dgl. in die so hergestellte Ausnehmung eingelegt und beispielsweise mittels einer Lötverbindung (12) befestigt. Dabei kann die Ausnehmung sich bis in den Kernbereich (13) der Förderwendel (1) hinein erstrecken.
In Fig. 1 wird demnach die zweigängige Hauptfördernut (5, 5′) für das Bohrmehl durch die Längsprofile (6, 7) gebildet, die als eingelassene Profile (10, 11) ausgebildet sind. Diese Hauptfördernut (5, 5′) wird dann durch die Förderrippen (9) in eine Vielzahl von Nebenfördernuten (8) unterteilt. Hierdurch ergibt sich die Relativbewegung des Bohrmehls beim Transport in der Förderwendel (1).
In Fig. 1 bzw. in Draufsicht in Fig. 2 ist der Kernbereich (13) zylindrisch ausgebildet.
Wie in Fig. 3 und in Draufsicht in Fig. 4 dargestellt, kann der Kernbereich der Hauptfördernut (5) auch andere geometrische Formgebungen aufweisen. So besteht das Bohrwerkzeug in Fig. 3 im Querschnitt aus einem zunächst kreiszylindrischen Flügelprofil (13) mit den Längsprofilen (6, 7) zur Bildung einer zweigängigen Förderwendel (1) mit Hauptfördernuten (5, 5′). Der durch die Längsrippen (6, 7) gebildete Durchmesser ist wiederum mit d₁ angegeben. Die Nebenfördernuten (8) mit den Förderrippen (9) werden beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bzw. 4 dadurch hergestellt, daß ein Teil (14) des zunächst kreisförmigen Kernbereichs (13) tangential z. B. abgefräst wird, so daß sich Ausnehmungen oder Taschen (14) bilden. Hier werden die Förderrippen (9) und damit die Nebenfördernuten (8) gebildet. Der Kerndurchmesser verringert sich in diesem Bereich auf d₂′. Die Tiefe der Ausnehmung (14) richtet sich nach der gewünschten geometrischen Formgebung. Normalerweise handelt es sich um eine ebene Ausnehmung (14), die jedoch in Sonderfällen auch kurvenförmig konvex oder konkav ausgestaltet sein kann.
Bei dem in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Bohrwerkzeugen handelt es sich um ein gewalztes und anschließend verdrehtes bzw. verwundenes kreiszylindrisches Flügelprofil (15) als Ausgangsmaterial mit gewalzten Längsrippen (16, 17) zur Bildung einer Hauptfördernut (18). Vor dem verdrehten Zustand verlaufen die Längsrippen (16, 17) parallel zur Bohrermittelachse (19). Nach dem Verdrehen bzw. Verwinden ergeben sich die in Fig. 5 dargestellten Längsrippen (16, 17) zur Bildung der Hauptfördernut (18).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird die Nebenfördernut (20) durch die Förderrippen (21) gebildet, mit dem Drallwinkel γ₂ wie zuvor beschrieben. Der Drallwinkel der Hauptfördernut (18), gebildet durch die Längsstege (16, 17) ist mit γ₁ bezeichnet. Die Förderrippen (21) zur Bildung der Nebenfördernut (20) sind schon im Ausgangsprofil als Querstege zwischen den Längsrippen (16, 17) vorhanden.
In Fig. 5 ist ebenfalls die halbe Ganghöhe H/2 der Hauptfördernut (18) sowie der Abstand h der Förderrippen (21) eingezeichnet. Das Verhältnis H : h ≈ 1 : 12.
Die Förderrippen (21) sind in ihrem Querschnitt ähnlich aufgebaut wie die Längsrippen (16, 17), wobei diese Querschnitte insbesondere trapezförmig ausgebildet sind. Dabei erstreckt sich jede Förderrippe (21) zwischen den beiden Längsrippen (16, 17), wobei die Trapezhöhe des Querschnitts der Förderrippen (21) zu den Endbereichen kontinuierlich gegen Null abnimmt. Die Förderrippen (21) gehen demnach in die Kernfläche der Nut an ihrem Auslauf über.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist noch eine weitere Variation des Drallwinkels γ₂ vorgesehen. So kann der Drallwinkel γ₂, γ₂′, γ₂˝ unterschiedliche Werte zwischen 30 und 80° annehmen, wobei der jeweilige Drallwinkel γ₁ der Hauptfördernut (18) stets kleiner ist, als der Drallwinkel γ₂ der Nebenfördernut. Als Faustformel kann angesehen werden: γ₂ ≈ 2 x γ₁. In Fig. 6 beträgt γ₂ ≈ 35°, γ₂′ ≈ 40 bis 45°. Sofern auch noch eine dritte Förderrippenart (21) vorgesehen ist, beträgt der Winkel γ₂˝ ≈ 60 bis 65°. Hierbei wird die Förderrippe mit dem größten Drallwinkel γ₂˝ zwischen den beiden Förderrippen mit den kleineren Drallwinkeln γ₂, γ₂˝ angeordnet. Die Formgebung der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 bis 7 kann beispielsweise der DIN 488, Teil 2, 6/86 entnommen werden.
Der in den Figuren 1 und 5 dargestellte Einspannschaft (4) ist mit der jeweiligen Förderwendel (1) z. B. über eine Reibschweißverbindung (22) befestigt. Als Material für den Einspannschaft (4) wird dabei hochwertiger Werkzeugstahl verwendet, um die Belastung im Bohrhammer standhalten zu können. Währenddessen reicht als Material für die Förderwendel (1) ein Werkstoff mit niedrigeren Festigkeitseigenschaften aus, zum Beispiel normaler Baustahl, da durch die Querschnittsvergrößerung des Kerns bei gleicher Förderleistung die Festigkeit erhöht wird.
Der erfindungsgemäße Grundgedanke läßt sich demnach ggf. schon mit einer Förderwendel aus herkömmlichem kaltverwundenem Profilwalzstahl mit Längsrippen und Schrägrippen verwirklichen, wie dies nach der DIN 488, Teil 2 und 3, Ausgabe Juni 86 bekannt ist. Dies ist um so erstaunlicher, da man derartigen minderwertigen Materialien grundsätzlich die Eignung zur Verwendung für derartige Werkzeuge abgesprochen hat. Es überrascht deshalb, daß die geringen Festigkeitswerte eines derartigen Profilwalzstahls zur Verwendung als Förderwendel ausreichend sein können. Selbstverständlich können in Sonderfällen weitere Maßnahmen entsprechend der Ausgestaltung der Erfindung nach Figuren 1 bis 4 zweckmäßig sein.
In den Figuren 2, 4 und 7 ist eine Zentralbohrung oder Durchgangsbohrung (23) als alternative Lösung gestrichelt eingezeichnet. Diese Bohrung kann als Saugbohrung oder Kühlmittelbohrung verwendet werden. Außerdem bietet sich dann die Verwendung eines dickwandigen Rohres als Ausgangsmaterial für die Förderwendel an.
Wie aus den Figuren 1, 3, 5, 6 sowie aus Fig. 8 ersichtlich, weist der Bohrer einen Bohrerkopf (2) auf, mit einer sich über den gesamten Durchmesser D des Bohrerkopfs (2) erstreckenden Schneidplatte (3) aus Hartmetall. Die Schneidplatte (3) ist dabei derart angeordnet, daß sie mit ihrem äußeren, unteren Ende (25) mit den Längsprofilen (6, 7) bzw. den Längsrippen (16, 17) fluchtet, d. h. die Längsprofile (6, 7) oder die Längsrippen (16, 17) gehen nahezu stufenlos im Bereich des Bohrerkopfs in die seitlich hervorstehenden Enden des Schneidelements (3) über. Dies ist beispielsweise aus Fig. 6 ersichtlich.
Die bevorzugte Ausbildung des Bohrerkopfs sieht gemäß Figuren 8 und 9 weiterhin vor, daß an der Stirnseite (24) des Bohrerkopfs (2) Schneidstifte (26, 27) angeordnet sind. Diese Schneidstifte (26, 27) können in ihrer Längsachse (28) parallel oder in einem Winkel δ zur Bohrermittelachse (19) angeordnet sein.
Die Schneidstifte (26, 27) können symmetrisch (27) oder asymmetrisch (26) an der Stirnseite (24) des Bohrerkopfs verteilt sein. Auch die radiale Anordnung der Stifte (26, 27) kann variieren, d. h. der Stift (26) liegt auf einem inneren Radius r₁, der Stift (27) auf einem größeren Radius r₂. In Sonderfällen kann auch ein weiterer Schneidstift (29) auf einem äußersten Radius r₃ angeordnet sein (siehe Fig. 9), wobei dieser äußerste Schneidstift (29) nahezu oder auf dem durch die Schneidplatte (3) gebildeten Durchmesser D zu liegen kommt. (In Fig. 8 ist der Schneidstift (29) nicht eingezeichnet.)
Die Schneidstifte (26, 27, 29) aus Hartmetall unterstützen das Bohrergebnis insbesondere hinsichtlich der Feinkörnigkeit des Bohrmehls erheblich. Ein feineres Bohrmehl kann aber besser in den Nuten mit geringem Nutenquerschnitt transportiert werden, ohne daß es zur Verstopfungsneigung kommt. Insofern stellt der Bohrerkopf eine optimale Ergänzung zur erfindungsgemäßen Wendelausbildung dar.

Claims

Gesteinsbohrer für drehende und schlagende Beanspruchung, mit einem, mit einer Hartmetallschneide bestückten Bohrerkopf, einem Einspannschaft und wenigstens einer spiralförmig ausgebildeten Förderwendel, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (1) aus einer eingängigen oder mehrgängigen durchgehenden, nicht unterbrochenen wendelförmigen Hauptfördernut (5, 18) besteht, mit in dieser eingelagerten, aus Förderrippen (9, 21) gebildeten wendelförmigen Nebenfördernuten (8, 20), wobei die Hauptfördernut (5, 18) eine steile Steigung bzw. einen kleinen Drallwinkel γ₁ und die Nebenfördernut (8, 20) eine kleine Steigung bzw. einen großen Drallwinkel γ₂ aufweist.
Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Hauptfördernut (5, 18) und/oder die Nebenfördernut (8, 20) durch wendelförmige Längsprofile (6, 7; 16, 17) und/oder Förderrippen (9, 21) gebildet sind, mit z. B. einem quadratischen (11), trapezförmigen (16, 17), kreisförmigen (10) Querschnitt o. dgl.
Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser d₃ der durch die Förderrippen (9, 21) gebildeten Nebenfördernut (8, 20) gleich groß oder kleiner ist, als der Durchmesser d₁ der durch die Längsprofile (6, 7; 16, 17) gebildeten Hauptfördernut (5, 18).
Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Kerndurchmesser d₂ der Förderwendel (1) zum Durchmesser d₁ der Hauptfördernut ca. 0,8 beträgt.
Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfördernut (5, 18) und/oder die Nebenfördernut (8, 20) durch spanabhebende oder spanlose Bearbeitung und/oder durch Verdrehen eines Profilstahls gebildet sind.
Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfördernut (5) durch wenigstens eine, die durchgehende wendelförmige Nebenfördernut (8) kreuzende wendelförmige Ausnehmung mit darin eingesetztem und befestigtem wendelförmigem Längsprofil (6, 7) mit z. B. quadratischem (11), kreisförmigem (10) oder trapezförmigem Querschnitt o. dgl. gebildet ist.
Bohrer nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenfördernut (8) durch taschenförmige Ausnehmungen (14) in der Hauptfördernut (5) gebildet ist.
Bohrer nach Anspruch 1 oder 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Förderrippen (9, 21) der Nebenfördernut (8, 20) unterschiedliche Drallwinkel γ₂, γ₂′, γ₂˝, aufweisen.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Drallwinkels γ₁ der Hauptfördernut (5, 18) bzw. der Längsprofile (6, 7; 16, 17) zum Drallwinkel γ₂ zur Nebenfördernut (8, 20) bzw. der Förderrippen (9, 21) ca. 1 : 2 bis 1 : 3 beträgt.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallwinkel γ₁ der Hauptfördernut (5, 18) ca. γ₁ ≈ 15 bis 60°, vorzugsweise 15 bis 25° und der Drallwinkel γ₂, γ₂′, γ₂˝ der Nebenfördernut (8, 20) ca. γ₂ ≈ 30 bis 80°, vorzugsweise γ₂ ≈ 35° beträgt.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für die Förderwendel (1) ein gewalztes und anschließend verdrehtes bzw. verwundenes Flügelprofil (15) mit wenigstens einer Längsrippe (16, 17) zur Bildung einer wendelförmigen Hauptfördernut (18) verwendbar ist, wobei das Ausgangsprofil (15) Stege zur Bildung der Förderrippen (21) der wendelförmigen Nebenfördernut (20) aufweist.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderwendel (1) z. B. ein Profil verwendbar ist, welches als Profilwalzstahl nach DIN 488, Teil 2 und 3, Juni 86 ausgebildet ist.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (1) aus Baustahl oder Profilwalzstahl besteht und mit einem Einspannschaft (4) für Bohrhämmer aus einem legierten Werkzeugstahl mittels zum Beispiel einer Reibschweißverbindung (22) verbunden ist.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (1) eine zentrale Durchgangsbohrung (23) als Saugbohrung oder Kühlmittelbohrung o. dgl. aufweist, wobei vorzugsweise ein Rohr als Ausgangsmaterial verwendbar ist.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkopf (2) an seiner Stirnseite (24) eine sich über den gesamten Durchmesser D des Bohrerkopfes erstreckende Schneidplatte (3) aus Hartmetall aufweist, wobei die Längsprofile (6, 7) bzw. die Längsrippen (16, 17) unmittelbar im äußeren, unteren Bereich (25) der Schneidplatte (3) enden und mit dem überstehenden Teil (s) der Schneidplatte fluchten.
Bohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkopf (2) zusätzlich zur Schneidplatte (3) an seiner Stirnseite (24) Schneidstifte (26, 27, 29) aus Hartmetall aufweist, wobei die Schneidstifte gegenüber den Bohrersymmetrieebenen symmetrisch oder asymmetrisch und radial auf gleichen oder unterschiedlichen Positionen angeordnet sind.
Bohrer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidstifte (26, 27, 29) mit ihrer Längsachse (28) achsparallel oder schräg zur Bohrerlängsachse (19) ausgerichtet sind.