DE10205644A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einer Bohrkrone, die einen ringförmigen Grundkörper aufweist, der an einem hohlzylindrischen Bohrrohr befestigbar ist, wobei der Grundkörper dem Bohrrohr abgekehrt umfangsverteilt Werkzeugaufnahmen aufweist, an denen Schneidzähne auswechselbar gehalten sind, wobei die Schneidzähne in axialer Richtung über den Grundkörper mit einem Werkzeugkopf vorstehen, wobei an den Werkzeugkkopf ein Schaft angekoppelt ist, der in eine Schaftaufnahme der Werkzeugaufnahme eingesetzt ist. Um bei einem solchen Bohrwerkzeug eine technologisch und verschleißoptimierte Auslegung erreichen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schaft in einen Einsteckkanal der Schaftaufnahme eingesetzt ist, dass der Einsteckkanal in einem Durchbruch ausläuft, der eine Mutter aufnimmt, dass der Schaft einen Gewindeabschnitt besitzt, der in den Durchbruch ragt und auf den die Mutter eingeschraubt ist, und dass der Schneidzahn an einer oder mehreren Stützflächen der Werkzeugaufnahme vorgespannt gehalten ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einer Bohrkrone, die einen ringförmigen Grundkörper aufweist, der an einem hohlzylindrischen Bohrrohr befestigbar ist, wobei der Grundkörper dem Bohrrohr abgekehrt umfangsverteilt Werkzeugaufnahmen aufweist, an denen Schneidzähne auswechselbar gehalten sind, wobei die Schneidzähne in axialer Richtung über den Grundkörper mit einem Werkzeugkopf vorstehen, wobei an den Werkzeugkopf ein Schaft angekoppelt ist, der in eine Schaftaufnahme der Werkzeugaufnahme eingesetzt ist.
• Ein derartiges Bohrwerkzeug ist aus der DE 36 19 334 A1 bekannt. Dabei ist die Bohrkrone einteilig mit dem Bohrrohr verbunden. Die Bohrkrone steht nach außen radial ein Stück weit über den Außenmfang des Bohrrohres vor. In die Stirnseite der Bohrkrone sind Werkzeugaufnahmen in Form von konischen Bohrungen eingebracht. In diese können die Schneidzähne mit ihren ebenfalls konischen Schäften eingesetzt werden. Die dabei entstehende Konusverbindung hält den jeweiligen Schneidzahn an der Bohrkrone.
• Die Schneidzähne können im Verschleißfall gewechselt werden. Im Einsatzfall unterliegt aber auch die Bohrkrone einem gewissen Verschleiß, so dass bei Erreichen der Verschleißgrenze das komplette Bohrwerkzeug gewechselt werden muss. Dies erweist sich insbesondere bei Großbohrern als aufwendig und teuer.
• Es sind daher Anwendungsbeispiele bekannt, die bei denen die Bohrkrone auswechselbar an dem Bohrrohr befestigt ist. Die DE 39 33 867 C2 zeigt beispielsweise Bohrkronen, die als Stahlring ausgebildet und mit dem Bohrrohr verschweißt sind. In der technischen Anwendung werden von den Bohrkronen steigende Abtrageleistungen abverlangt. Dies könnte durch eine Variierung der Bohrkronengeometrie erreicht werden. Die mechanische Bearbeitung der Bohrkrone ist jedoch sehr aufwendig. Man geht daher dazu über, die Antriebsleistung des Bohrgerätes zu erhöhen. Hier sind jedoch technische Grenzen gesetzt.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine technologisch und verschleißoptimierte Auslegung auf einfache Weise ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bohrkrone als ein Gußteil oder als ein aus mehreren Gußteilsegmenten ausgebildeter Kranz ausgebildet ist, und dass die Bohrkrone auswechselbar mit dem Halter verbunden ist.
• Die Ausgestaltung der Bohrkrone als Gußteil oder alternativ als ein aus Gußteilsegmenten zusammengesetzter Kranz ermöglicht vielfältige Geometrie-Gestaltungsmöglichkeiten, ohne dass dabei ein unwirtschaftlicher Aufwand an mechanischer Bearbeitung entsteht. Insbesondere lässt sich auf einfache Weise eine Geometrie erzeugen, die einen optimierten Transport des abgetragenen Gutes ermöglicht. Damit ist dann auch eine verschleißgünstige Werkzeugauslegung möglich. Erfindungsgemäß ist die Bohrkrone auch auswechselbar mit dem Bohrrohr verbindbar. Im Verschleißfall kann sie daher getauscht werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schaft in einen Einsteckkanal der Schaftaufnahme eingesetzt ist, dass der Einsteckkanal in einem Durchbruch ausläuft, der eine Mutter aufnimmt, dass der Schaft einen Gewindeabschnitt besitzt, der in den Durchbruch ragt und auf den die Mutter aufgeschraubt ist, und dass der Schneidzahn an einer oder mehreren Stützflächen der Werkzeugaufnahnme vorgespannt gehalten ist. Diese Anordnung ermöglicht eine schnelle und einfache Montage der Schneidzähne auch im rauhen Baustellenbetrieb. Wenn infolge der beim Werkzeugeinsatz auftretenden Stoßkräfte eine Abnutzung der Stoßflächen stattfindet, kann gleichwohl eine sichere Befestigung der Schneidzähne in Folge der Spannmöglichkeit mit der Mutter aufrecht erhalten werden. Hierbei kann die Bohrkrone vorteilhafter Weise insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Mutter vollständig in dem Durchbruch aufgenommen ist und umfangsseitig nicht über die Umfangskontur des ringförmigen Grundkörpers vorsteht. Die Mutter ist somit vor Verschleiß geschützt untergebracht.
• Wenn weiterhin vorgesehen ist, dass der Durchbruch als fensterförmige Ausnehmung aus dem Grundkörper ausgespart ist und den Grundkörper in radialer Richtung vollständig durchsetzt, dann ist die Mutter stets gut zugänglich. Wenn sich der Durchbruch während des Betriebseinsatzes mit Abraummaterial zugesetzt hat, kann dieses leicht, beispielsweise mit einem Schraubendreher, ausgestoßen werden.
• Eine mögliche Erfindungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkzeugaufnahmen in Richtung der Rotationsachse über den Grundkörper vorstehende Halterungsvorsprünge aufweisen, die zueinander über einen sich umfangsseitig erstreckenden Abstandsraum getrennt angeordnet sind, und dass die Schneidzähne mit ihrem Werkzeugkopf auf den Halterungsvorsprüngen aufsitzen und in axialer Richtung über diese vorstehen. Dadurch, dass der Schneidzahn auf einem vorstehenden Halterungsvorsprung aufsitzt, wird die effektive Zahnlänge aus der Höhe des Schneidzahnes und dem Vorstand des Haltevorsprunges errechnet. Auf diese Weise kann der Schneidzahn an einem für den Werkzeugabtrag beteiligten Werkzeugkopf relativ kurz (Erstreckung in Richtung der Rotationsachse) ausgeführt werden. Gleichzeitig gewährleistet der Haltevorsprung aber eine große Zahnlänge. Mit einer solchen Anordnung lässt sich insbesondere auch weiches Gestein, bei dem die Seitenlast auf die Schneidzähne groß ist, effektiv schneiden.
• Eine mögliche Erfindungsausgestaltung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Schneidzähne Formflächen aufweisen, die in Ableitflächen der Halterungsvorsprünge übergehen. Auf diese Weise wird eine verschleißgünstige Kontur erzeugt, über die das Abraummaterial abfließen kann. Bevorzugter Weise kann es bei einem erfindungsgemäßen Werkzeug vorgesehen sein, dass der Grundkörper an seinem Außen- und/oder Innenumfang Vorsprünge aufweist, die in radialer Richtung über den Grundkörper vorstehen, und dass die Vorsprünge zumindest ein Verschleißschutzelement aus Hartwerkstoff aufweisen. Die Verschleißschutzelemente am Außenumfang dienen dabei auch zur Kalibrierung des Bohrwerkzeuges.
• Zur weiteren Optimierung des Materialflusses kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Halterungsvorsprünge in Umfangsrichtung über Stege zueinander distanziert sind, und dass die Stege über Schrägflächen kontinuierlich in die Innenwandung des Grundkörpers übergeleitet sind, wobei die Schrägflächen im Winkel zur Rotationsachse der Bohrkrone angeordnet sind.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Bohrkrone in Seitenansicht,
• Fig. 2 die Bohrkrone gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
• Fig. 3 die Bohrkrone im Vertikalschnitt,
• Fig. 4 eine der Fig. 3 entnommene Detaildarstellung und
• Fig. 5 einen Schneidzahn in perspektivischer Seitenansicht.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Bohrkrone 10, die einteilig aus einem Gußteil gefertigt ist. Sie ist ringförmig ausgebildet und weist einen Grundkörper 11 auf. Dieser besitzt an seinem unteren Rand einen Befestigungsring 19, der in Form einer Anfassung ausgebildet ist. An der dem Befestigungsring 19 abgewandten Seite sind umfangsverteilt Halterungsvorsprünge 21 an dem Grundkörper 11 angeformt. Die Halterungsvorsprünge 21 sind dabei in gleicher Teilung zueinander beabstandet, so dass sich ein Abstandsraum 16 ergibt. Zwischen den Halterungsvorsprüngen 21 weist der Grundkörper 11 Stege 15 auf. Diese bilden jeweils eine Stirnfläche, die sich in radialer Richtung erstreckt. Alle Stirnflächen der Stege 15 liegen auf einer gemeinsamen Ebene. Von den Stirnflächen gehen Schrägflächen 18 im Winkel ab. Die Schrägflächen 18 sind dabei dem von der Bohrkrone 10 umschlossenen Innenraum zugewandt. Die Stirnflächen und die Schrägflächen 18 gehen an ihren umfangsseitigen Enden in Ableitflächen 26 der Halterungsvorsprünge 21 über. Die Ableitflächen 26 überragen die Stirnflächen in Achsrichtung der Bohrkrone. Die Ableitflächen 26 gehen jeweils in einen Dachabschnitt 25 und dieser in eine Stützfläche 24 über. Dabei ist die Stützfläche 24 im Winkel zur Horizontalen angeordnet. Die beiden Stützflächen 24 eines Halterungsvorsprunges 21 sind dabei gegeneinander gerichtet und sind Teil einer Werkzeugaufnahme 20. Diese Werkzeugaufnahme 20 weist zwischen den beiden Stützflächen 24 eine im Querschnitt ovale Schaftaufnahme 11 mit einem Einsteckkanal 22.1 auf. Der Einsteckkanal 22.1 läuft in einem Durchbruch 12 aus. Dieser ist fensterförmig in den Grundkörper 11 eingearbeitet. Der Durchbruch 12 ist dabei so ausgestaltet, dass er sich ausgehend von der Innenwandung 17.1 des Grundkörpers 11 kontinuierlich nach außen hin erweitert.
• Die Anordnung und Ausgestaltung des Einsteckkanal 22.1 und des Durchbruches 12 lässt sich im Einzelnen auch aus den Fig. 2 und 4 entnehmen.
• Wie die Fig. 2 erkennen lässt, können in die Werkzeugaufnahmen 20 Schneidzähne 30 eingesetzt werden. Die Ausgestaltung der Schneidzähne 30 ist in Fig. 5 erkennbar. Demgemäß besitzen die Schneidzähne 30 einen Werkzeugkopf 31, an dem ein Schaft 32 angeformt ist. Der Werkzeugkopf ist mit Hartmetalleinsätzen 35 bestückt. Der Schaft 32 besitzt an seinem freien Ende einen Gewindeabschnitt 33.
• Der Schneidzahn wird mit seinem Schaft 32 in den Einsteckkanal 12.1 eingesetzt. Im eingebauten Zustand sitzt der Schneidzahn 30 mit entsprechenden Gegenflächen auf den Stützflächen 24 auf.
• Der Gewindeabschnitt 33 ragt in den Bereich des Durchbruches 12, so dass auf ihn eine Mutter 34 aufgeschraubt werden kann. Mit der Mutter 34 kann der Schneidzahn 30 an den Stützflächen 24 verspannt werden. Da der Schaft 32 des Schneidzahnes 30 eine an die Kontur des Einsteckkanals 22.1 angepaßt ausgebildete Querschnittsgeometrie hat, ist er unverdrehbar gehalten. Wie die Fig. 1 erkennen lässt, besitzt der Schneidzahn 30 zwei Formflächen 36, die in die Ableitflächen 26 der Stützteile 25 absatzlos übergehen.
• Zur Kalibrierung der Bohrkrone 10 sind an der an Außenfläche des Grundkörpers 11 Vorsprünge 13 angeordnet. Diese sind mit Verschleißschutzelementen 14 aus Hartmetall bestückt.
• Der Grundkörper 11 weist auch im Bereich der Innenwandung 17.1 Vorsprünge 17.2 auf, die in den Innenraum der Bohrkrone 10 ragen und dort zur Verschleißoptimierung dienen.

Claims (10)

1. Bohrwerkzeug mit einer Bohrkrone, die einen ringförmigen Grundkörper aufweist, der an einem hohlzylindrischen Bohrrohr befestigbar ist, wobei der Grundkörper dem Bohrrohr abgekehrt umfangsverteilt Werkzeugaufnahmen aufweist, an denen Schneidzähne auswechselbar gehalten sind, wobei die Schneidzähne in axialer Richtung über den Grundkörper mit einem Werkzeugkopf vorstehen, wobei an den Werkzeugkopf ein Schaft angekoppelt ist, der in eine Schaftaufnahme der Werkzeugaufnahme eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone als ein Gußteil oder als ein aus mehreren Gußteilsegmenten ausgebildeter Kranz ausgebildet ist, und dass die Bohrkrone (10) auswechselbar mit dem Halter verbunden ist.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaft (32) in einen Einsteckkanal (22.1) der Schaftaufnahme (22) eingesetzt ist,
dass der Einsteckkanal (22.1) in einem Durchbruch (12) ausläuft, der eine Mutter (34) aufnimmt, dass der Schaft (32) einen Gewindeabschnitt (33) besitzt, der in den Durchbruch (12) ragt und auf den die Mutter (34) eingeschraubt ist, und
dass der Schneidzahn an einer oder mehreren Stützflächen (24) der Werkzeugaufnahnme vorgespannt gehalten ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (34) vollständig in dem Durchbruch (12) aufgenommen ist und umfangsseitig nicht über die Umfangskontur des ringförmigen Grundkörpers (11) vorsteht.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (12) als fensterförmige Ausnehmung aus dem Grundkörper (11) ausgespart ist und den Grundkörper (11) in radialer Richtung vollständig durchsetzt.

5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Werkzeugaufnahmen (20) in Richtung der Rotationsachse über den Grundkörper (11) vorstehende Halterungsvorsprünge (21) aufweisen, die zueinander über einen sich umfangsseitig erstreckenden Abstandsraum (16) getrennt angeordnet sind, und
dass die Schneidzähne (30) mit ihrem Werkzeugkopf (31) auf den Halterungsvorsprüngen (21) aufsitzen und in axialer Richtung über diese vorstehen.

6. Bohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidzähne (30) Formflächen aufweisen, die in Ableitflächen (26) der Halterungsvorsprünge (21) übergehen.

7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper (11) an seinem Außen- und/oder Innenumfang Vorsprünge (13) aufweist, die in radialer Richtung über den Grundkörper (11) vorstehen, und
dass die Vorsprünge (13) zumindest ein Verschleißschutzelement (10) aus Hartwerkstoff aufweisen.

8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Halterungsvorsprünge (21) in Umfangsrichtung über Stege (15) zueinander distanziert sind, und
dass die Stege (15) über Schrägflächen (18) kontinuierlich in die Innenwandung (17.1) des Grundkörpers (11) übergeleitet sind, wobei die Schrägflächen (18) im Winkel zur Rotationsachse der Bohrkrone (10) angeordnet sind.

9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitflächen (26) der Halterungsvorsprünge (21) in die Schrägflächen (18) und eine Stirnfläche der Stege (15) übergeleitet sind, wobei die Stirnflächen im Winkel an die Schrägflächen (18) angeschlossen sind und von diesen in radialer Richtung nach außen abgehen.

10. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterungsvorsprünge (21) in Umfangsrichtung beidseitig der Schaftaufnahme (2) die Stützflächen (24) aufweisen, dass die Stützflächen (24) einander zugekehrt und im Winkel zur Rotationsachse der Bohrkrone (10) eingestellt sind, und
dass der Schneidzahn (30) mit Gegenflächen auf den Stützflächen (24) aufsitzt.