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Dokumentenidentifikation DE102006000081A1 23.08.2007
Titel Gesteinsbohrkopf
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Heemann, Kay, 86916 Kaufering, DE;
Ludwig, Wolfgang, 86836 Klosterlechfeld, DE;
Bohn, Uwe, 86438 Kissing, DE
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 20.02.2006
DE-Aktenzeichen 102006000081
Offenlegungstag 23.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.2007
IPC-Hauptklasse B28D 1/14(2006.01)A, F, I, 20060220, B, H, DE
Zusammenfassung Ein hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf (1), welcher aus bis zu fünf Einzelteilen zusammengesetzt ist, mit einem Bohrdurchmesser (D) zwischen 25 mm und 60 mm sowie mit zumindest einem Spülkanal (2) mit einem Spülkanaldurchmesser (S) an einer Außenfläche (3), der zwischen 1/20 und einem 1/5 des Bohrdurchmessers (D) beträgt sowie der Spülkanal (2) von der Außenfläche (3) nach innen düsenförmig erweitert ist.

Beschreibung[de]
Aufgabe der Erfindung

Die Erfindung bezeichnet einen hartstoffbestückten Gesteinsbohrkopf mit Spülkanälen, insbesondere für einen Sprenglochbohrer oder Injektionsbohranker.

Derartige als Massenware hergestellte Bohrköpfe, auf welche sich diese Erfindung begrenzt, weisen bei einem Bohrdurchmesser zwischen 25 mm und 60 mm einen geringen Komplexitätsgrad auf. So ist die Anzahl der Einzelteile, wie die Schneiden ausbildenden Hartstoffeinsätze, aus Herstellungsgründen auf einige wenige, maximal fünf beschränkt. Abhängig von der Art des zu bohrenden Untergrundes werden diese Gesteinsbohrköpfe im Nassbohrverfahren mit niedrigen (5 bis 30 bar) Wasserdrücken oder im Trockenbohrverfahren mit Bohrkleinabsaugung (Absaugdruck 0,3 bis 0,7 bar) durch die Spülkanälen betrieben, wodurch diese notwendig einen Spülkanalsdurchmesser zwischen 1/20 und einem 1/5 des Bohrdurchmessers aufweisen.

Nach der US4185708 weist ein derartiger hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf zylinderrohrförmige Spülkanäle unterschiedlichen Spülkanalsdurchmessers auf, die direkt von dem Bohrkopfgrundkörper ausgeformt sind.

Nach der US4540056 weist ein hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf mit einem Bohrdurchmesser von 2,5 cm, der auswechselbar an einem Kopfträger befestigt ist, in diesem spezielle Hochdruckdüsen auf, welche als Schraubeinsätze in zylinderrohrförmige Öffnungen eingeschraubt sind. Der Öffnungsdurchmesser der Hochdruckdüsen ist viel zu eng, um darüber beim Trockenbohren das Bohrklein abzuführen oder den beim Nassbohren mit niedrigem Wasserdruck erforderlichen Spülmittelfluss zu bewirken.

Die Aufgabe besteht in der für die Massenproduktion geeigneten Realisierung eines hartstoffbestückten Gesteinsbohrkopfes mit einem Bohrdurchmesser zwischen 25 mm und 60 mm und sowohl zum Nass- als auch zum Trockenbohren geeigneten Spülkanälen.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So weist ein hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf, welcher aus bis zu fünf Einzelteilen zusammengesetzt ist, einen Bohrdurchmesser zwischen 25 mm und 60 mm sowie zumindest einen Spülkanal mit einem (eingeschriebenen) Spülkanaldurchmesser an einer Aussenfläche zwischen 1/20 und einem 1/5 des Bohrdurchmessers auf, wobei der Spülkanal von der Aussenfläche nach Innen düsenförmig erweitert ist.

Durch den sich von der Aussenfläche nach Innen düsenförmig (längs der Strömung konkav, konisch oder konvex sowie im Strömungsquerschnitt rotationssymmetrisch, ganzzählig symmetrisch oder unsymmetrisch) nach Innen stetig erweiternden Spülkanal kann sich beim saugenden Trockenbohren von Aussen in dem Spülkanal eingedrungenes Bohrklein praktisch nicht in diesem festsetzen, da sich der Querschnitt des Spülkanals nach innen stetig aufweitet. Beim Nassbohren mit Spülmittel unter niedrigem Druck von Innen her kommt es zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit im verengten äusseren Bereich des Spülkanals, wobei allfällig dort angesammeltes Bohrklein den dynamischen Druck der Spülmittelströmung spürt und mitgerissen wird.

Vorteilhaft ist der Spülkanal direkt an der Aussenfläche mit einem Konuswinkel zwischen 3° und 30° ausgebildet, wodurch die Querschnittserweiterung im Inneren hinreichend stark ausgebildet ist.

Vorteilhaft sind zwei Spülkanäle vorhanden, die weiter vorteilhaft symmetrisch zur Bohrachse verteilt angeordnet sind, wodurch bei einer Verstopfung eines Spülkanals zumindest ein weiterer redundant verfügbar steht.

Vorteilhaft besteht der Gesteinsbohrkopf aus einem Grundkörper aus Stahlguss, wodurch der sich im Innern erweiternde Spülkanal vorteilhaft beim Giessen herstellbar ist.

Vorteilhaft besteht der Gesteinsbohrkopf nur aus dem Grundkörper und genau einem, sich diametral über den Bohrdurchmesser ersteckenden Hartstoffeinsatz, der stoffschlüssig in einer Nut befestigt ist, wodurch der Gesteinsbohrkopf in wenigen Prozessschritten sehr ökonomisch herstellbar ist.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

1 als Gesteinsbohrkopf im Längsschnitt

2 als Gesteinsbohrkopf im Aufriss

Nach den 1 und 2 weist ein hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf 1 einen Bohrdurchmesser D von 35 mm sowie zwei bezüglich der Bohrachse A gegenüberliegende Spülkanäle 2 auf. Diese haben einen Spülkanaldurchmesser S an einer Aussenfläche 3 von 1/10 des Bohrdurchmessers D und sind direkt von der Aussenfläche 3 nach Innen konisch mit einem Konuswinkel [alpha] von 20° düsenförmig erweitert, der nach weiter Innen stetig abnimmt. Der Gesteinsbohrkopf 1 ist aus genau zwei Einzelteilen zusammengesetzt, dem Grundkörper 4 aus Stahlguss und einem Hartstoffeinsatz 5, der stoffschlüssig in einer Nut 6 des Grundkörpers 4 befestigt ist und sich diametral über den Bohrdurchmesser D erstreckend die Bohrschneide 7 ausbildet.


Anspruch[de]
Hartstoffbestückter Gesteinsbohrkopf, welcher aus bis zu fünf Einzelteilen zusammengesetzt ist, mit einem Bohrdurchmesser (D) zwischen 25 mm und 60 mm sowie mit zumindest einem Spülkanal (2) mit einem Spülkanaldurchmesser (S) an einer Aussenfläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanaldurchmesser (S) an der Aussenfläche (3) zwischen 1/20 und einem 1/5 des Bohrdurchmessers (D) beträgt sowie der Spülkanal (2) von der Aussenfläche (3) nach Innen düsenförmig erweitert ist. Gesteinsbohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (2) direkt an der Aussenfläche (3) mit einem Konuswinkel ([alpha]) zwischen 3° und 30° ausgebildet ist. Gesteinsbohrkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spülkanäle (2) vorhanden sind. Gesteinsbohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper (4) aus Stahlguss vorhanden ist. Gesteinsbohrkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Grundkörper (4) und genau ein, sich diametral über den Bohrdurchmesser (D) ersteckender, Hartstoffeinsatz (5) vorhanden ist, der stoffschlüssig in einer Nut (7) des Grundkörpers (4) befestigt ist.






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