Titel

Bohrkrone

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone, insbesondere Hammerbohrkrone für

drehschlagendes Bohren von Stahlbeton oder anderen armierten Materialien oder Gesteinsmaterialien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Aus der DE 197 40 277 A1 ist eine Bohrkrone zum drehschlagenden Bohren von Gestein oder Beton bekannt, welche einen Einspannschaft, eine Bohrhülse mit einem Bohrhülsenboden und einem Bohrhülsenmantel und mehrere Zähne umfasst, wobei die Zähne an einer kreisringförmigen Stirnseite des Bohrhülsenmantels angeordnet sind und wobei jeder Zahn in Vorschubrichtung über die Stirnseite des Bohrhülsenmantels vorsteht. Die Zähne der Bohrkrone sind in Schlitze eingebettet, welche an der Stirnseite in den Bohrhülsenmantel eingebracht sind.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bohrkrone, insbesondere Hammerbohrkrone vorzuschlagen, welche fertigungstechnisch einfach herstellbar ist und beim drehenden und insbesondere drehschlagenden Bohren insbesondere eine verbesserte Führung und reduzierte Vibrationen aufweist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den

Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben. Bei der erfindungsgemäßen Bohrkrone, welche insbesondere als Hammerbohrkrone ausgebildet ist, weist eine durch die Stirnseite gebildete Stirnfläche wenigstens eine Kontaktfläche auf, wobei der Zahn an einer Unterseite eine Gegenkontaktfläche aufweist und wobei der Zahn ausschließlich mit seiner Gegenkontaktfläche mit der Kontaktfläche der Stirnseite der Bohrhülse stoffschlüssig verbunden ist. Durch einen derartigen Verzicht auf eine dreiseitige, stoffschlüssige Einbettung des Zahns in den Bohrhülsenmantel ist es nicht mehr erforderlich den Zahn in seinen Abmessungen optimal auf einen in dem Bohrhülsenmantel angeordneten Schlitz anzupassen bzw. einen in dem Bohrhülsenmantel angeordneten Schlitz optimal auf den Zahn anzupassen. Vielmehr ist es ausreichend die Kontaktfläche an der Stirnseite der Bohrhülse und die Gegenkontaktfläche an der Unterseite des Zahns optimal aufeinander anzupassen. Insbesondere kann durch eine derartige Abstimmung der Stirnseite des Bohrhülsenmantels auf einen kompatiblen Zahn der teuere Arbeitsgang des Einbringens von einem bzw. mehreren Aufnahmeschlitzen in den

Bohrhülsenmantel entfallen. Weiterhin ist zur Herstellung eines Zahns für die erfindungsgemäße Bohrkrone geeigneten Zahns gff. im Vergleich zu einer Bohrkrone mit in Aufnahmeschlitzen eingesetzten Zähnen wesentlich weniger Material erforderlich, wenn der Zahn bei der erfindungsgemäßen Bohrkrone aufgesetzt und nicht eingesetzt ist und somit das für einen in dem Schlitz gelagerten Fuß erforderliche

Material eingespart wird. Eine derartige Ersparnis macht sich insbesondere bei aus Hartmetall oder anderen vergleichsweise teueren Materialien ausgebildeten Zähnen bemerkbar. Kern der Erfindung ist somit eine Bohrkrone, bei welcher durch eine ausschließlich bodenseitige Anbindung bzw. einen Verzicht auf eine mehrseitige stoffschlüssige Verbindung zwischen Zahn und Bohrhülsenmantel sowohl der Aufwand für die Herstellung als auch ggf. der Materialaufwand für den bzw. die Zähne reduziert wird. Weiterhin erleichtert ein derartiger konstruktiver Aufbau der Bohrkrone auch die Verwendung spezieller und/oder unterschiedlicher Zahngeometrien. Insbesondere wird durch Zähne, deren Länge größer ist als ihre Breite eine gute Führung erreicht, welche zu geringeren Vibrationen und damit zu einer verbesserten und

gesundheitsschonenden Handhabung führt.

Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, die stoffschlüssige Verbindung des Zahns mit dem Bohrhülsenmantel als vollflächige stoffschlüssige Verbindung auszuführen, wobei die Kontaktfläche insbesondere sprungfrei in eine in die Drehrichtung vorgelagerte, direkt angrenzende erste Nachbarfläche und insbesondere sprungfrei in eine nachgelagerte, direkt angrenzende zweite Nachbarfläche übergeht. Durch eine vollflächige Ausführung der stoffschlüssigen Verbindung wird ein besonders guter Zusammenhalt zwischen den beiden Bauteilen erreicht, wobei ein ggf. sprungfreier Übergang der Kontaktfläche in die Nachbarflächen und damit eine einbettungsfreie

Anordnung des Zahns fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.

Die Erfindung sieht vor, die Kontaktfläche und deren beide Nachbarflächen in einer Ebene zu positionieren, wobei die Vorschubrichtung auf dieser Ebene insbesondere senkrecht steht. Hierdurch erhält der Bohrhülsenmantel in einem für einen Zahn vorgesehenen Bereich eine besonders einfache Geometrie. Die Erfindung sieht auch vor, alle Kontaktflächen und alle Nachbarflächen in einer

Ebene liegen zu positionieren, wobei die Vorschubrichtung auf dieser Ebene insbesondere senkrecht steht. Hierdurch wird die Geometrie des Bohrhülsenmantels noch weiter vereinfacht, da alle zur Anordnung von Zähnen vorgesehnen Bereiche übereinstimmend ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, die ganze Stirnfläche in einer Ebene auszubilden, wobei die Vorschubrichtung auf dieser Ebene insbesondere senkrecht steht. Hierdurch erhält der Bohrhülsenmantel zu seiner Stirnseite hin eine ganz besondere einfach ausgebildete Geometrie, welche bei einer Herstellung des

Bohrhülsenmantels aus einem Rohr durch einen einfachen Schnitt herstellbar ist, welcher insbesondere orthogonal zu einer Längsachse des Rohrs verläuft.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, die Zähne einer Bohrkorne mit unterschiedlichen Zahnformen auszubilden und in einem sich wiederholenden Rhythmus insbesondere zwei unterschiedliche Zahnformen aufeinander folgen zu lassen oder insbesondere drei unterschiedliche Zahnformen aufeinander folgen zu lassen. Hierdurch ist es möglich die Geometrie der unterschiedlichen Zahnformen auf spezielle Aufgaben zu optimieren und beispielsweise längliche Schneidkörper, welche eine gute Führung und einen vibrationsarmen Lauf begünstigen mit kurzen, scharfen Schneidkörpern zu kombinieren, welche einen guten Bohrfortschritt begünstigen.

Die Erfindung sieht vor, einen vorauseilenden Zahn in seiner maximalen Höhe kleiner auszuführen als einen nacheilenden Zahn und/oder einen vorauseilenden Zahn in seiner Länge kürzer auszuführen als einen nachfolgenden Zahn. Durch eine derartige Bemessung übernimmt der vorauseilende Zahn eine Schutzfunktion für den nacheilenden Zahn.

Die Erfindung sieht auch vor, bei zwei unterschiedlichen Zahnformen ein Abstand zwischen den Zähnen einer aus unterschiedlichen Zahnformen bestehenden

Zahngruppe kürzer zu bemessen als einen Abstand zwischen zwei benachbarten

Zahngruppen. Hierdurch können die zu der Zahngruppe zusammengeschlossenen Zähne besonders effektiv zusammenarbeiten. Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein vorauseilender Zahn der Zahngruppe den nacheilenden Zahn der Zahngruppe vor Überbelastungen schützt, damit dessen aggressive Geometrie möglichst lang erhalten für einen effektiven Bohrfortschritt erhalten bleibt.

Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, die Gegenkontaktfläche des Zahns mit der Kontaktfläche der Bohrkrone unter Vermeidung der Aufbringung eines Zusatzwerkstoffs durch ein thermisches Verbindungsverfahren zu verbinden. Hierdurch wird ein zuverlässiger und belastbarer Zusammenhalt erreicht, wobei es vorgesehen ist, ein thermisches Verbindungsverfahren zu wählen, welche auch eine nachfolgend durchgeführtes Härten der Bohrkrone unbeschadet übersteht.

Die Erfindung sieht auch vor, wenigstens einen der Zähne - in Vorschubrichtung betrachtet - radial nach außen und/oder radial nach innen über eine äußere

Mantelfläche des Bohrhülsenmantels bzw. eine innere Mantelfläche des

Bohrhülsenmantels überstehen zu lassen. Hierdurch ist mit der Bohrkrone ein Bohrloch herstellbar, dessen Bohrlochwandung zu dem Bohrhülsenmantel beabstandet und somit einen reibungsarmen Lauf der Bohrkrone gewährleistet.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, wenigstens einen der Zähne in Vorschubrichtung betrachtet weder radial nach außen über einen durch eine äußere Mantelfläche definierten Umkreis überstehen zu lassen noch radial nach innen über einen des durch eine innere Mantelfläche des Bohrhülsenmantels definierten Umkreis übersteht zu lassen. Mit einem derartig schmal ausgebildeten Zahn ist es möglich beim

drehschlagenden Bohren auf den von den breiten Zähnen vorbereiteten Bohrgrund besonders effektiv einzuwirken, da eine kurze Schlagkante oder eine Schlagspitze verwendbar ist.

Schließlich sieht die Erfindung vor, die Bohrkrone mit einer Wendel auszustatten, welche an der äußeren Mantelfläche des Bohrhülsenmantels angeordnet ist und den Bohrhülsenmantel insbesondere mehrfach umläuft. Hierdurch ist es möglich das beim Bohren entstehende Bohrmehl insbesondere bei tieferen Bohrungen effektiv und zuverlässig aus dem Bohrloch zu fördern.

Unter einer Hammerbohrkorne wird im Sinne der Erfindung eine hammerfeste

Bohrkrone verstanden, mit welcher gleichzeitig im drehenden und im schlagenden Betrieb gearbeitet wird. Derartige Hammerbohrkronen werden auch als

Schlagbohrkronen oder bei einer vorrangigen Verwendung für Stahlbeton als

Stahlbetonbohrkronen bezeichnet. Hinsichtlich der Anwendung und insbesondere hinsichtlich der auftretenden Belastungen sind Hammerkronen nicht mit sogenannten Diamantbohrkronen oder Lochsägen vergleichbar, welche ausschließlich für einen rein drehenden Betrieb ausgelegt sind. Hammerbohrkronen weisen ein

Systemeinsteckende auf, welches beispielsweise als SDSplus-Einspannschaft oder SDSmax-Einspannschaft für handelsübliche Bohrhämmer ausgebildet ist.

Im Sinne der Erfindung wird unter einer stoffschlüssigen Verbindung eine Verbindung verstanden, bei welcher die entsprechend verbundenen Bauteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden, wobei sich die stoffschlüssige

Verbindung nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lässt. Insbesondere wird im Sinne der Erfindung eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung als stoffschlüssige Verbindung verstanden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Figur 1 : eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsvariante einer Hammerbohrkrone mit einer Wendel;

Figur 2, 3: Schnitte durch die Figur 1 entsprechend den Schnittlinien II-II und IIIIII;

Figur 4: eine Seitenansicht eines abgewickelt dargestellten Ausschnitts einer zweiten Ausführungsvariante einer Hammerbohrkrone;

Figur 5: eine Draufsicht auf die Figur 4;

Figur 6: eine Seitenansicht eines abgewickelt dargestellten Ausschnitts einer dritten Ausführungsvariante einer Hammerbohrkrone und

Figur 7: eine Draufsicht auf die Figur 6.

In der Figur 1 ist in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Bohrkrone BK gezeigt, die als Hammerbohrkrone 1 ausgeführt ist. Die Hammerbohrkrone 1 umfasst einen Einspannschaft 2, eine Bohrhülse 3 mit einem Bohrhülsenboden 4 und einem Bohrhülsenmantel 5 sowie Zähen 6, wobei in der Figur 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur einer von vier Zähnen dargestellt ist. Der Einspannschaft 2 ist mit dem Bohrhülsenboden 4 der becherförmigen Bohrhülse 3 verbunden. Die Zähne 6 sind an einer kreisringförmigen Stirnseite 1 1 der Bohrhülse 3 angeordnet, wobei die Stirnseite 1 1 durch eine Stirnfläche 14 gebildet ist. Die Hammerbohrkrone 1 umfasst weiterhin noch einen abgeschnitten dargestellten Zentrierbohrer 8, welcher in Fortsetzung des Einspannschafts 2 auf einer Längsachse L der Hammerbohrkrone 1 angeordnet und mit dem Bohrhülsenboden 4 verbunden ist. In einem drehschlagenden Betrieb erfolgt eine Drehung der Hammerbohrkrone 1 in eine Pfeilrichtung w und ein schlagender bzw. impulsartiger Vorschub in eine Pfeilrichtung x, so dass insbesondere die Zähne 6 schneidend bzw. schälend und meißelnd bzw. zertrümmernd auf ein zu bearbeitendes Material einwirken. Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, ist die Hammerbohrkrone 1 zur

Anordnung von vier Zähnen ausgelegt. Unter Beachtung der Drehrichtung w ist hierbei der Zahn 6, 6a in Bezug auf einen in einem Bereich Q angeordneten Zahn 6b (nur symbolisch angedeutet dargestellt) ein voreilender Zahn und der Zahn 6b in Bezug auf den Zahn 6a ein nacheilender Zahn. In Drehrichtung w ist jedem Zahn 6 eine erste Nachbarfläche N1 vorgelagert und eine zweite Nachbarfläche N2 nachgelagert, wobei der Zahn 6 selbst auf einer Kontaktfläche K6 angeordnet ist. Entsprechend dem in der Figur 1 gezeigten Schnittverlauf II-II zeigt die Figur 2 einen Schnitt durch die Bohrhülse 3 bzw. den Bohrhülsenmantel 5 im Bereich des Zahns 6. In der Schnittdarstellung ist eine innere Mantelfläche 40 und eine äußere Mantelfläche 41 des Bohrhülsenmantels 5 erkennbar. Mit gestrichelten Linien ist im Bereich der Schnittebene II-II ein als

Bohrzylinder 42 ausgebildetes Bohrloch 43 angedeutet, welches entsteht, wenn mit der Hammerbohrkrone 1 ein Bohrkern 44 aus einem zu bearbeitenden Material 45 herausgearbeitet wird. Zur Abförderung von entstehendem Bohrmehl ist an der äußeren Mantelfläche 41 eine Wendel 48 angeordnet (siehe Figur 1 ). Die Wendel 48 umfasst eine Förderrippe 48a, welche den Bohrhülsenmantel 5 mehrfach umläuft und einen für Wendeln von Hammerbohrkronen typischen, geringen Steigungswinkel a48 mit einer Steigung von 6° aufweist. Aus der Figur 2 ist weiterhin ersichtlich, dass der Zahn 6 in radiale Richtung einen Breite B6 aufweist und der Bohrhülsenmantel 5 in radiale Richtung eine Wanddicke b5 aufweist. Weiterhin ist ersichtlich, dass der Zahn 6 der inneren Mantelfläche 40 in radialer Richtung einen Überstand B40 und zu der äußeren Mantelfläche 41 in radialer Richtung einen Überstand B41 aufweist. Im Bereich der Wendel 48 ist die Wanddicke b5 des Bohrhülsenmantels 5 zur Ausbildung der Förderrippe 48a auf eine Wanddicke B5 erhöht. Entsprechend dem in der Figur 1 gezeigten Schnittverlauf III-III zeigt die oben bereits erwähnte Figur 3 einen Schnitt durch die Hammerbohrkrone 1 im Bereich des

Zentrierbohrers 8. In der Schnittansicht ist erkennbar, dass der Bohrhülsenmantel 5 eine kreisringförmige Wandung 10 bildet, an deren Stirnseite 1 1 die Zähne 6 angeordnet sind, wobei die Zähne 6b bis 6d nur symbolisch angedeutet sind. Wie aus der Figur 1 erkennbar ist stehen die Zähne 6 in der axialen Vorschubrichtung x über die kreisringförmige Stirnseite 1 1 hervor. Durch die symbolische Darstellung der Zähne 6b bis 6d sind auf der Stirnseite 1 1 die Kontaktflächen K6 deutlich erkennbar, welche für die Befestigung der Zähne 6 bzw. 6b bis 6d vorgesehen sind. Hierzu weisen die Zähne

6 an einer Unterseite U6 eine Gegenkontaktfläche GK6 auf (siehe Figur 2), wobei die Kontaktfläche K6 und die Gegenkontaktfläche GK6 für eine Ausbildung eines vollflächigen Kontakts aufeinander abgestimmt sind. Die Kontaktfläche K6 und die Nachbarflächen N1 und N2 bilden zusammen einen Befestigungsbereich BB, welcher von einem nachfolgenden oder einem vorhergehenden Befestigungsbereich durch einen Zwischenfläche Z6 beabstandet ist. Gemäß einer nicht dargestellten

Ausführungsvariante ist es auch vorgesehen, dass die Befestigungsbereiche direkt ineinander übergehen, so dass entgegen der Drehrichtung eine erste Nachbarfläche auf eine zweite Nachbarfläche folgt. Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsvariante liegen Die Kontaktflächen K6, die ersten und zweiten

Nachbarflächen N1 , N2 und die Zwischenflächen Z6 einer gemeinsamen Ebene E1 , wobei die Ebene E1 von der Vorschubrichtung x bzw. von der Längsachse L der Hammerbohrkrone 1 orthogonal durchstochen wird. In der Figur 4 ist eine Seitenansicht eines abgewickelt dargestellten Ausschnitts einer zweiten Ausführungsvariante einer Hammerbohrkrone 50 gezeigt. Auf einer Stirnfläche 14 eines Bohrhülsenmantels 5 sind zwei Zahngruppen ZG1 und ZG2 dargestellt (siehe Figur 6), welche aus jeweils zwei unterschiedlich geformten Zähnen 6 bzw. 6a bis 6d gebildet sind. In der Figur 5 ist die Darstellung der Figur 4 in Draufsicht gezeigt. Ein Abstand m zwischen den beiden Zähnen 6a und 6b der Zahngruppe ZG1 ist kleiner als eine Abstand n zwischen den beiden Zahngruppen ZG1 und ZG2.

In der Figur 6 ist eine Seitenansicht eines abgewickelt dargestellten Ausschnitts einer dritten Ausführungsvariante einer Hammerbohrkrone 100 gezeigt. Auf einer Stirnfläche 14 eines Bohrhülsenmantels 5 sind zwei Zahngruppen ZG1 und ZG2 dargestellt (siehe

Figur 7), welche aus jeweils drei unterschiedlich geformten Zähnen 6 bzw. 6a bis 6f gebildet sind. In der Figur 7 ist die Darstellung der Figur 6 in Draufsicht gezeigt. In der Draufsicht ist erkennbar, dass der jeweils in Drehrichtung w voraus eilende Zahn 6a bzw. 6d über eine innere Mantelfläche 40 und eine äußeren Mantelfläche 41 des Bohrhülsenmantels 5 übersteht. Der dem vorauseilenden Zahn 6a bzw. 6d jeweils nachfolgende Zahn 6b bzw. 6e weist exakt eine Breite b5 des Bohrhülsenmantels 5 auf. Der letzte Zahn 6c bzw. 6f jeder Zahngruppen ZG1 bzw. ZG2 ist schmäler ausgeführt als der Bohrhülsenmantel 5. Zur Erhaltung der Übersichtlichkeit ist in den in den Figuren 5 und 7 gezeigten Draufsichten eine auf die Wendel hinweisende Kante nicht dargestellt.

Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.