DE3519223A1

DE3519223A1 - Werkzeug zum bohren und zertruemmern von massivem gestein

Info

Publication number: DE3519223A1
Application number: DE19853519223
Authority: DE
Inventors: Gospodin Dipl.-Ing. Sofia/Sofjia Dobrev Dobrev
Original assignee: VTO MINERALIMPEX
Current assignee: VTO MINERALIMPEX
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1986-12-04

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bohren und Zertrümmern von massivem Gestein nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Werkzeuge werden zum Bohren und Zertrümmern von Fels, Beton oder anderem massiven Gestein im Untertagebau wie auch im Tagebau eingesetzt.
Zum Zertrümmern von massivem Gestein ist bereits ein Werkzeug bekannt, das aus einer Bohrkrone mit einem Metallkörper und einem Hartmetallplättchen mit flacher Stirnfläche und profilierten Enden besteht und für die Ausbildung von Längsschlitzen in der zylindrischen Oberfläche eines vorher gebohrten Loches zum Zertrümmern des Gesteins verwendet wird.
Das bekannte Werkzeug hat den Nachteil, daß es erst dann eingesetzt werden kann, wenn ein Loch gebohrt ist und daß die Schlitze in der zylindrischen Oberfläche des Lochs nur über einer Tiefe ausgebildet werden können, die kleiner ist als der Durchmesser des Lochs.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem ein gleichzeitiges Bohren und Zertrümmern von massivem Gestein möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist es möglich, gleichzeitig ein Loch zu bohren und Schlitze in seiner zylindrischen Oberfläche auszubilden, um so eine Zertrümmerung des Gesteins zu bewirken, da sich die Löcher sehr nahe beieinander bohren lassen. Der Einsatz von anderen Mitteln, wie Sprengpulver, hydraulische Spalteinrichtungen, Keile und dergleichen sind nicht erforderlich.
Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist zwischen der Treibstange und der Bohrkrone ein Schaft angeordnet, der an einem Ende eine zylindrische Erweiterung für das Verbinden mit der Treibstange aufweist und am anderen Ende mit der Bohrkrone verbindbar ist. Auf dem Schaft ist eine Zahnkrone frei angeordnet, die aus einem hohlen zylindrischen Körper besteht und an ihrer zylindrischen Außenfläche Zähne für das Zertrümmern trägt. Die Zähne sind in einer Ebene angeordnet, die durch die Längsachse der Zahnkrone geht, wobei eine oder mehrere Ebenen genommen werden können, die symmetrisch oder asymmetrisch zur Längsachse verlaufen können. Jeder nachfolgende Zahn einer Ebene hat einen größeren Durchmesser als der vorhergehende, gesehen in der Richtung von der Bohrkrone zur Treibstange.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Werkzeug in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Fig. 2 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht die Zahnkrone, Fig. 3 die Zahnkrone von Fig. 2 um 90" gedreht, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Zahnkrone mit zwei in der gleichen radialen Ebene angeordneten Zähnen, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Zahnkrone mit drei im gleichen Winkelabstand angeordneten radialen Zähnen und Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Zahnkrone mit vier in Radialebenen mit gleichem Winkelabstand angeordneten Zähnen.
Das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug zum Bohren und Zertrümmern von massivem Gestein hat einen Schaft 3, dessen eines Ende einen Abschnitt 4 mit erweiterndem Durchmesser aufweist, der mit einer Treibstange 1 verbindbar ist, beispielsweise über den in Fig. 1 gezeigten Kegelsitz von Treibstange 1 und einer Innenbohrung des Abschnitts 4. Am anderen Ende des Schaftes 3 ist eine Bohrkrone 3 angebracht.
Auf dem zylindrischen Schaft ist zwischen dem Abschnitt 4 und der Bohrkone 2 eine Zahnkrone 5 angeordnet, die aus einem hohlzylindrischen Körper bzw.
einer Hülse 6 besteht, an deren zylindrischer Außenfläche Zähne 7 in Ebenen angeordnet sind, die durch die Längsachse der Zahnkrone 5 gehen. Die Zähne 7 sind, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, in Zahngruppen an der Außenfläche der Hülse 6 angeordnet, wobei sich die Zähne 7 jeder Zahngruppe über die gleiche axiale Länge der Hülse 6 erstrecken. Die Außendurchmesser der Zähne 7 nehmen von der Bohrkrone 2 zum Abschnitt 4 hin zu. Die Zähne sind außerdem so ausgebildet, daß bezogen auf die Dickenerstreckung die Zähne der axial zur Treibstange 1 hin folgenden Zahngruppe durch den von der vorhergehenden bohrkronenseitigen Zahngruppe erzeugten Spalte frei hindurchgehen. Die Zähne 7 können in einer, zwei oder mehr Ebenen angeordnet sein, wobei diese Ebenen symmetrisch oder unsymmetrisch zur Längsachse der Zahnkrone 5 angeordnet sein können, wobei in jeder Zahngruppe ein, zwei oder mehr Zähne 7 vorgesehen werden können.
Das Werkzeug arbeitet folgendermaßen: Wenn die Bohrkrone 2 über den Schaft 3 und die Treibstange 1 in Drehung versetzt wird, dringt sie in das Gestein ein. Bei Erreichen einer bestimmten Tiefe kommt die bohrkronenseitige Stirnfläche der Zahnkrone 5 mit dem Gestein in Kontakt, wodurch der erweiterte Abschnitt 4 des Schafts 3 mit der gegenüberliegenden Stirnfläche der Hülse 6 der Zahnkrone 5 in Kontakt kommt, wodurch auf die Hülse 6 mit den Zähnen 7 Vibrationsschiagimpulse übertragen werden, unter deren Wirkung die Zähne 7 das Gestein zu zertrümmern beginnen. Mit dem weiteren Eindringen der Zähne 7 der ersten Zahngruppe in das Gestein kommen schließlich die Zähne 7 der nächsten axial folgenden Zahngruppe in Kontakt mit dem Gestein, wodurch sich der Zertrümmerungsprozeß wiederholt. Bei Erreichen der gewünschten Tiefe wird das Werkzeug aus dem gebohrten Loch und den geschlagenen Spalten bzw. aus dem zertrümmerten Gestein herausgezogen.

Claims

Patentansprüche 1. Werkzeug zum Bohren und Zertrümmern von massivem Gestein mit einer Bohrkrone und einer damit verbindbaren Treibstange, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Treibstange (1) und der Bohrkrone (2) ein zylindrischer Schaft (3) angeordnet ist, dessen eines Ende mit der Bohrkrone (2) verbindbar ist und dessen anderes Ende einen Abschnitt (4) mit erweitertem Durchmesser für das Verbinden mit der Treibstange (1) aufweist, und daß auf dem Schaft (3) eine Zahnkrone (5) in Form einer zylindrischen Hülse (6) sitzt, die in durch ihre Längsachse gehenden Ebenen Zähne (7) für das Zertrümmern trägt, die in Form wenigstens einer Zahngruppe mit gleicher axialer und radialer Erstreckung an ihrer zylindrischen Außenfläche angeordnet sind.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren, axial im Abstand angeordneten Zahngruppen die Zähne (7) der Zahngruppen sich in gleichen Radialebenen erstreckend ausgebildet sind, wobei der Außendurchmesser der Zähne (7) einer bohrkronenseitigen Zahngruppe jeweils kleiner ist als der der axial benachbarten treibstangenseitigen Zahngruppe.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Zähne (7) von der bohrkronenseitigen Stirnfläche zur treibstangenseitigen Stirnfläche hin abnehmend ausgebildet ist.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zähne (7) auf gleicher radialer Erstreckung einer bohrkronenseitigen Zahngruppe jeweils größer ist als die der axial benachbarten treibstangenseitigen Zahngruppe.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (7) eine mit zunehmender radialer Erstreckung abnehmende Dicke aufweisen.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne einen sich zu ihrem treibstangenseitigen Ende hin trapezförmig verjüngenden Querschnitt aufweisen.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (7) jeder Zahngruppe (5) in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.