DE2921644C2

DE2921644C2 - Rock drill bit that can be impacted

Info

Publication number: DE2921644C2
Application number: DE19792921644
Authority: DE
Inventors: Karl Lennart Gösta Sandviken Lumen
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2921644A1

Description

Das Patent 28 07 353 betrifft eine schlagend beaufschlagbare Gesteinsbohrkrone mit in die Stirnfläche eingebrachten Sackbohrungen, in denen mit Preßsitz je ein zylindrischer, insbesondere an seinem unteren Ende in eine konisch ausgebildete Mantelfläche übergehender Hartmetalliiinsatz befestigt ist und welche zwischen der zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche und dem Boden der Bohrung je mit einem rundum verlaufenden, abgerundeten Übergangsabschnitt versehen sind, der als über die Mantelfläche der Bohrung seitlich vorstehende Ausnehmung ausgebildet ist, welche die untere Kante der zylindrischen Mantelfläche des Hartmetalleinsatzes übergreift. Hierdurch wird eine Anlage dieser Kante am Bohrungsmantel verhindert, wodurch Spannungskonzentrationen im Material und damit Ermüdungserscheinungen vermieden werden. Die Lebensdauer der Bohrkrone kann auf diese Weise verlängert werden.The patent 28 07 353 relates to a rock drill bit that can be impacted in the end face introduced blind bores, in which with a press fit a cylindrical, in particular at its lower end Hard metal insert passing into a conically shaped outer surface is attached and which is between the cylindrical outer surface and the bottom of the bore each with a circumferential, rounded transition section are provided, which is later than the lateral surface of the bore protruding recess is formed, which the lower edge of the cylindrical outer surface of the Carbide insert overlaps. This prevents this edge from resting on the casing of the borehole, whereby stress concentrations in the material and thus signs of fatigue are avoided. the The life of the drill bit can be extended in this way.

Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterbildung der Gesteinsbohrkrone nach dem Hauptpatent. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der Gesteinsbohrkrone weiter zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Verhältnis h: D einer radial zur Längsachse des Hartmetalleinsatzes gemessenen Strecke zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Hartmetalleinsatzes und dem am weitesten außen liegenden Punkt der Ausnehmung zum Durchmesser der zylindrischen Sackbohrung zwischen 1:5 und 1 i 100 liegt. Das Verhältnis der Strecke zum Durchmesser des Einsatzes kann zweckmäßig zwischen 1 :25 und 1 :75 liegen. Zweckmäßig liegt das Verhältnis der Strecke zum Durchmesser des Einsatzes zwischen 1 :30 und 1 :50, vorzugsweise bei 1 :35.The present invention is a further development of the rock drill bit according to the main patent. It is based on the task of further improving the service life of the rock drill bit. This is achieved according to the invention in that the ratio h: D of a distance measured radially to the longitudinal axis of the hard metal insert between the cylindrical outer surface of the hard metal insert and the furthest outward point of the recess to the diameter of the cylindrical blind hole is between 1: 5 and 1 i 100. The ratio of the distance to the diameter of the insert can expediently be between 1:25 and 1:75. The ratio of the distance to the diameter of the insert is expediently between 1:30 and 1:50, preferably 1:35.

Bei einem an seinem unteren Ende in eine konisch ausgebildete Mantelfläche übergehenden Hartmetalleinsatz kann der Radius der Ausnehmung in der Sackbohrung geringer sein als die Höhe der konisch ausgebildeten Mantelfläche des Einsatzes. Dabei ist vorzugsweise die halbe Höhe der konisch ausgebildeten Mantelfläche des Einsatzes kleiner als der Radius der Ausnehmung, der wiederum kleiner ist als die Höhe der konisch ausgebildeten Mantelfläche. Zweckmäßig ist der Radius der Ausnehmung nur geringfügig größer als die halbe Höhe der konisch ausgebildeten Mantelfläche. Zweckmäßig übergreift die seitliche Ausnehmung einen Teil der Bodenfläche des Einsatzes.With a hard metal insert merging at its lower end into a conical outer surface the radius of the recess in the blind hole can be smaller than the height of the conical trained outer surface of the insert. It is preferably half the height of the conical The outer surface of the insert is smaller than the radius of the recess, which in turn is smaller than the height of the conical shell surface. The radius of the recess is expediently only slightly larger than half the height of the conical outer surface. Appropriately overlaps the lateral recess part of the bottom surface of the insert.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert, in welchen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagbohrkrone dargestellt ist. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which a Embodiment of a hammer drill bit according to the invention is shown. It shows

F i g. 1 eine Schlagbohrkrone von herkömmlichem Aufbau,F i g. 1 a percussion drill bit of conventional construction,

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Hartmetalleinsatzes, der am Stahlkörper im Festsitz auf herkömmliche Weise befestigt ist,F i g. Figure 2 is a sectional view of a cemented carbide insert that is press-fitted to the steel body in a conventional manner is attached,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht nach F i g. 2,
F i g. 4 eine Schnittansicht ähnlich F i g. 2, in welcher die erfindungsgemäße Befestigung zwischen Einsatz und Stahlkörper dargestellt ist,
F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht nach F i g. 4 und
Fig.6 eine vergrößerte Ansicht ähnlich Fig.5, in welcher eine alternative Form der erfindungsgemäßen Befestigung zwischen Einsatz und Stahlkörper dargestellt ist.F i g. 3 is an enlarged view according to FIG. 2,
F i g. 4 is a sectional view similar to FIG. 2, in which the fastening according to the invention between insert and steel body is shown,
F i g. 5 is an enlarged view according to FIG. 4 and
6 shows an enlarged view similar to FIG. 5, in which an alternative form of the fastening according to the invention between the insert and the steel body is shown.

In F i g. 1 ist ein Schlagbohrkronenkörper 10 aus Stahl dargestellt, dessen Stirnfläche mit präzisionsgebohrten Löchern für die Aufnahme von zylindrischen Rundkopfeinsätzen 11 aus Hartmetall, normalerweise Sinterkarbid, versehen ist. jeder Einsatz 11 weist einen glatt abgerundeten, hervorragenden Endabschnitt auf. Der Kronenkörper ist zusätzlich mit Spülkanälen 12 angrenzend an die Stirnfläche der Krone und mit in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 13 versehen, um das Wegspülen der am Boden des zu bohrenden Loches anfallenden Bohrspäne zu erleichtern. In Fig. 1 shows a percussion drill bit body 10 made of steel, the end face of which is precision-drilled Holes for receiving cylindrical round head inserts 11 made of hard metal, usually cemented carbide, is provided. each insert 11 has a smoothly rounded, protruding end portion. Of the Crown body is also with flushing channels 12 adjacent to the end face of the crown and with in Circumferential recesses 13 provided to wash away the at the bottom of the drilling hole to facilitate drilling chips.

Üblicherweise wird jeder Einsatz 11 am StahlkörperUsually each insert 11 is on the steel body

durch Eindrücken in für Festsitz bemessene zylindrische Löcher 14 so befestigt, daß der Einsatz am Boden 15 des ihn aufnehmenden Loches anliegt. Der unterste Endabschnitt 16 des vom Loch 15 aufgenommenenfixed by pressing into sized for interference fit cylindrical holes 14 so that the insert on the bottom 15 of the the hole receiving it. The lowermost end portion 16 of the hole 15 received

Einsatzes ist normalerweise leicht konisch abgefast, wie in Fig.2 dargestellt. Der Sitz zwischen Einsatz und Bohrkopfkörper muß so fest sein, daß der Einsatz während des Bohrens festgehalten :vird. Trotz des starken verwendeten Festsitzes tritt jedoch immer während jedes Belastungskreislaufes eine relative Bewegung zwischen dem Einsatz 11 und dem Bohrkronenkörper 10 durch die Wirkung der Belastungskraft des Gesteins auf, welche anfänglich den Einsatz gegen den Boden 15 des Loches drückt, woraufhin die Belastung des Einsatzes aufgehoben und eine elastische Rückkehrbewegung des Einsatzes eintritt. Dadurch wird das Wandmaterial des den Einsatz aufnehmenden Loches 14 aufgrund der unterschiedlichen Härte von Hartmetall und Stahl verformt. Dies führt zu einer Bruchvertiefung bei Punkt A in Fig.3 und zur Entwicklung von Ermüdungserscheinungen aufgrund von Zugkräften in diesem Punkt, worauf das am nächsten gelegene tragende Stahlmaterini bricht, so daß der Einsatz freigesetzt wird.The insert is usually chamfered slightly conically, as shown in Fig.2. The seat between the insert and the drill head body must be so tight that the insert is held in place while drilling: v. Despite the strong interference fit used, however, there is always relative movement between the insert 11 and the drill bit body 10 during each loading cycle due to the action of the loading force of the rock, which initially presses the insert against the bottom 15 of the hole, whereupon the loading of the insert is lifted and an elastic return movement of the insert occurs. As a result, the wall material of the hole 14 receiving the insert is deformed due to the different hardness of hard metal and steel. This leads to a deepening of the fracture at point A in FIG. 3 and to the development of symptoms of fatigue due to tensile forces at this point, whereupon the closest supporting steel material breaks, so that the insert is released.

Der Übergangsbereich 17 zwischen dem Lochboden 15 und der Lochwandung 14 ist als mit einer seitlichen Aussparung versehener Abschnitt vorgesehen, dessen Abmessungen so beschaffen sind, daß der unterste zylindrische Mantelflächenabschnitt des Einsatzes der dem Boden bzw. dem Bodenbereich des Loches 14 am nächsten gelegen ist, in bezug auf den umgebenden Wandabschnitt frei herausgestellt ist. Der konisch abgefaste Bodenabschnitt 16 des Einsatzes in seiner Gesamtheit und ein kleiner Teil des zylindrischen darüber liegenden Mantelflächenabschnittes des fcinsatzes, sind somit innerhalb des mit der seitlichen Aussparung versehenen Bereiches 17 angeordnet.The transition area 17 between the perforated bottom 15 and the perforated wall 14 is as with a lateral Recess provided section provided, the dimensions of which are such that the lowest cylindrical lateral surface section of the insert of the bottom or the bottom area of the hole 14 on is located closest, is exposed freely with respect to the surrounding wall section. The conical chamfered bottom portion 16 of the insert in its entirety and a small part of the cylindrical overlying lateral surface section of the insert are thus within the with the lateral Recess provided area 17 is arranged.

Der mit der seitlichen Aussparung versehene Abschnitt 17 wird durch Drehen hergestellt und weistThe section 17 provided with the lateral recess is produced by turning and has

die Form einer glatt abgerundeten Aussparung mit einem bestimmten Radius R auf. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Aussparung möglich. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung des Bodenbereiches des den Einsatz aufnehmenden Loches ist es möglich, die Bildung von durch Materialermüdung hervorgerufenen Rissen im Stahl zu vermeiden.the shape of a smoothly rounded recess with a certain radius R. However, other configurations of the recess are also possible. Due to the above-described configuration of the bottom area of the hole receiving the insert, it is possible to avoid the formation of cracks in the steel caused by material fatigue.

In F i g. 6 ist eine etwa modifizierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der Bodenbereich des den Einsatz aufnehmenden Loches mit einer seitlichen Aussparung versehen ist, deren Krümmungsradius R' so bemessen ist, daß auch ein Abschnitt der Bodenfläche 18 des Einsatzes, die nahe dem Übergangsbereich zwischen dem Lochboden und dem untersten Wandabschnitt des Loches 14 gelegen ist, innerhalb der seitlichen Aussparung 17 freiliegt.In Fig. 6 shows an approximately modified embodiment of the invention, in which the bottom area of the hole receiving the insert is provided with a lateral recess, the radius of curvature R 'of which is so dimensioned that a portion of the bottom surface 18 of the insert which is close to the transition area between the Perforated bottom and the lowermost wall portion of the hole 14 is located, within the lateral recess 17 is exposed.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Strecke Λ (F i g. 5) in einem gewissen Verhältnis zum Durchmesser D des Einsatzes steht Dieses Verhältnis h : D liegt zwischen 1 : 100 bis zu 1:5. Bevorzugt liegt dieses Verhältnis zwischen 1 : 75 bis 1 :25 bzw. 1 : 50 bis 1 :30. Günstig ist es, wenn das Verhältnis 1 :35 beträgt.According to the invention it is provided that the distance Λ (Fig. 5) is in a certain ratio to the diameter D of the insert. This ratio h : D is between 1: 100 up to 1: 5. This ratio is preferably between 1:75 and 1:25 or 1:50 to 1:30. It is beneficial if the ratio is 1:35.

Dabei soll der Radius R der Aussparung 17 größer als die halbe Höhe H des konisch abgefasten Endbereiches 16 des Einsatzes sein, jedoch kleiner als die ganze Höhe H. Vorzugsweise ist der Radius nur geringfügig größer als die halbe Höhe H. The radius R of the recess 17 should be greater than half the height H of the conically chamfered end area 16 of the insert, but smaller than the entire height H. The radius is preferably only slightly greater than half the height H.

Diese Bedingungen gelten auch dann, wenn die Aussparung 17 bis unter die Bodenfläche 18 des Einsatzes reicht.These conditions also apply if the recess 17 extends below the bottom surface 18 of the Use is enough.

Es ist auch möglich, den Boden des den Einsatz aufnehmenden Loches anders als in den beiliegenden Zeichnungen auszubilden, in welchen er eben dargestellt ist.It is also possible to have the bottom of the insert-receiving hole different from the one enclosed To train drawings in which it is just shown.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rock drill bit that can be impacted and has blind bores made in the end face, in each of which a cylindrical carbide insert, especially at its lower end merging into a conically shaped outer surface, is fastened with a press fit and which between the cylindrical outer surface and the bottom of the bore each with an all around extending, rounded transition section are provided, which is formed as a recess protruding laterally over the surface of the bore, which overlaps the lower edge of the cylindrical surface of the hard metal insert, according to patent 2807353, characterized in that the ratio h: yours radially to the longitudinal axis of the hard metal insert (11 ) measured distance (h) between the cylindrical outer surface of the hard metal insert (11) and the most outer point of the recess (17) to the diameter (D) UtT cylindrical blind hole (14) between 1: 5undl: 100

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the ratio of the distance (h) to the diameter (D) of the insert (11) is between 1:25 and 1:75.

3. Drill bit according to claims 1 and 2, characterized in that the ratio of the distance (h) to the diameter (D) of the insert (11) is between 1:30 and 1:50.

4. Drill bit according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the distance (h) to the diameter (D) of the insert (11) is 1:35.

5. Drill bit according to claims 1 to 4, with a hard metal insert merging at its lower end into a conical outer surface, characterized in that the radius (R) of the recess (17) in the blind bore (14) is less than the height (H. ) the conical surface (16) of the insert (11).

6. A drill bit according to claim 5, characterized in that H / 2 <R < H applies.

7. A drill bit according to claim 6, characterized in that the radius (R) of the recess (17) is only slightly larger than H / 2.

8. Drill bit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lateral recess (17) overlaps part of the bottom surface of the insert (11).