Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind herkömmliche Gesteinsbohrer mit einem

Schneidkörper bekannt. Zum einen existieren Gesteinsbohrer aus Vollhartmetallköpfen, zum anderen können Gesteinsbohrer auch auf ihrer in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite eine oder mehrere Schneidplatten aufweisen. Die Schneidplatte bzw. der Bohrerkopf umfassen wenigstens eine an der Stirnseite angeordnete Schneidkante mit einer Spanfläche und einer in Drehrichtung des Gesteinsbohrers hinter der stirnseitigen Schneidkante angeordneten Freifläche. Grundsätzlich kann eine Schneidplatte bzw. der gesamte Bohrkopf so weit in das zu bohrende Material eindringen, bis der

Widerstand zu groß wird und der Bohrer wieder entgegen der Vorschubrichtung zurückgeworfen wird oder stehen bleibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Eindringwiderstand bei Gesteinsbohrern verringern zu können, ohne Plattenstabilität zu verlieren.

Die Aufgabe wird, ausgehend von einem Gesteinsbohrer der eingangs genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Gesteinsbohrer dadurch aus, dass die Freifläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig von wenigstens einem Freistich durchsetzt wird. Grundsätzlich kann der Gesteinsbohrer dabei so ausgebildet sein, dass er eine Schneidplatte aufweist, die eine entsprechende Schneidkante sowie eine Spanfläche und eine Freifläche umfasst. Die Schneidplatte kann beispielsweise bei der Herstellung des Schneidkörpers eingesetzt werden. Es kann sich aber auch um einen Schneidkörper ohne eine entsprechende Schneidplatte handeln, der also z.B. aus einem Stück gefertigt ist und selbst eine Schneidkante mit einer Span- und einer Freifläche aufweist.

Durch einen Freistich ist eine gedachte ebene Fläche, hier also ein Teil der Freifläche, in wenigstens einem Flächenabschnitt entgegen einer Vorschubrichtung des

Gesteinsbohrers teilweise zurückversetzt.

Bei einem entsprechenden, erfindungsgemäßen Bohrerkopf kann durch die Freistiche der Eindringwiderstand verringert werden. Gleichzeitig kann der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer genügend Stabilität aufweisen, um den Belastungen während des Bohrens standhalten zu können. Unter anderem kann die Stabilität deshalb erhalten bleiben, weil die eigentliche Schneidkante grundsätzlich nicht verändert werden muss. Ferner ermöglicht ein derartiger Gesteinsbohrer ein schnelleres Eindringen in das Material, da der gesamte Bohrkopf pro Hammerschlag tiefer in das Material eindringen kann.

Denkbar ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Freifläche in wenigstens zwei Freiflächenabschnitte unterteilt ist. Zudem können die entsprechenden Freiflächenabschnitte gegenüber der Drehachse unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen.

Der Freistich ist vorteilhafterweise tangential zu einem gedachten Kreis ausgerichtet, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse liegt, bzw. verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Schneidkante.

Um einen möglichst geringen Einfluss auf die Stabilität der gesamten Platte bzw. des Bohrkopfes auszuüben, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung der Freistich in Drehrichtung schmäler werdend ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, den

Freistich keilförmig auszubilden. In Projektion auf die Stirnseite kann der Freistich also dreieckig ausgebildet sein. Bewegt man sich von der Drehachse des Bohrkopfs bzw. der Schneidplatte radial nach außen, so ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung denkbar, die Freistiche nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es denkbar, in Draufsicht auf die Stirnseite gesehen, die Freistiche um den Drehpunkt

punktsymmetrisch anzuordnen. Drehpunkt ist in diesem Sinne der Punkt, an dem die Drehachse in Projektion in Draufsicht auf die Stirnseite die Stirnseite durchstößt. Vorteilhaft ist es für viele Anwendungen, die Schneidplatte aus Hartmetall auszubilden. Zudem ist es auch denkbar, den Schneidkörper aus Hartmetall auszubilden, entsprechend beispielsweise einen Vollhartmetallkopf ohne Schneidplatte vorzusehen. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Freistiche konkav ausgebildet, d. h., die Freistiche sind nach innen in Bezug auf den

Schneidkörper gewölbt bzw. gebogen oder sind zumindest aus wenigstens zwei Flächen gebildet, die in Bezug auf den Schneidkörper nach innen geknickt sind. Eine entsprechende Wölbung kann entlang mindestens einer Achse ausgebildet sein.

Beispielsweise ist es denkbar, dass der Freistich als Rinne ausgebildet ist. Eine Rinne verläuft entlang einer Achse und ist bezüglich dieser Achse nicht gekrümmt, sondern nur senkrecht zu dieser Achse. Beispielsweise kann der Freistich allerdings auch wie eine Wanne ausgebildet sein, also in Bezug auf verschiedene Achsen gekrümmt sein. Denkbar ist z. B., dass der Freistil so ausgebildet ist, als wäre in den Schneidkörper eine Kugel maximal bis zur Hälfte eingedrückt worden. Der Vorteil an der Rinne kann insbesondere darin liegen, dass die Rinne tangential zur Bahnkurve des

entsprechenden Punktes auf dem Schneidkörper, an dem sich die Rinne befindet angeordnet ist. Somit besitzt die Rinne in Bezug auf die Drehbewegung des

Gesteinsbohrers einen möglichst geringen Widerstand und ermöglicht zudem, dass das Bohrmehl in vorteilhafter Weise durch die Rinne durchlaufen kann, während der Bohrer die Drehbewegung ausführt.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Freifläche wenigstens ein inselartiger Schneidpunkt ausgebildet. Inselartig bedeutet im Sinne der Erfindung, dass sich um jeden Schneidpunkt herum ein Teilgebiet des Freistichs befindet. Der inselartige Schneidpunkt selbst kann kegelförmig ausgebildet sein, er kann aber auch die Form einer Halbkugel, pyramidenförmig oder dergleichen geformt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die

Schneidpunkte durch direkte Formgebung, also durch Pressen erzeugt werden.

Gegebenenfalls können die Schneidpunkte grundsätzlich auch als Schweißpunkte aufgesetzt werden, denkbar ist aber auch, dass diese aus kleinen Körpers wie

Metallkugeln, Splittern usw. bestehen, welche innerhalb des Freistiches aufgeschweißt werden. Diese Schneidpunkte ermöglichen beispielsweise, dass diese sich ähnlich wie Klauen in das Material zusätzlich einschneiden und ein weiteres Abräumen von Material ermöglichen.

Denkbar ist grundsätzlich, dass diese inselartigen Schneidpunkte unregelmäßig innerhalb eines Freistichs angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist jedoch, bei Ausführungsform der Erfindung die Schneidpunkte in Reihe hintereinander in der Freifläche anzuordnen. Die Reihe von Schneidpunkten kann so angeordnet sein, dass diese auf der Bahnkurve der Drehbewegung liegen oder tangential zur Bahnkurve oder gegebenenfalls auch senkrecht zu einer gedachten Bahnkurve, d. h. radial zur Drehachse hin. Hierdurch kann auch ermöglicht werden, dass zusätzlich Kerben in das Material eingeschnitten werden und entweder die Wirkung durch hintereinander geschaltete Schneidpunkte vergrößert wird bzw. der Abrieb der einzelnen

Schneidpunkte auf mehrere verteilt wird oder aber, dass mehrere Schneidpunkte nebeneinander zur Wirkung kommen.

Die Schneidpunkte werden durch Pressen, also durch direkte Formgebung erzeugt. Wie bereits erwähnt, können diese grundsätzlich auch durch Setzen von

Schweißpunkten gebildet werden. Denkbar ist auch, dass ein Partikel aus einem bestimmten Material aufgeschweißt oder gelötet wird. Dadurch kann je nach

Anwendung in vorteilhafter Weise eine besonders stabile Verbindung erzeugt werden. Ferner können als Partikel solche Materialien eingesetzt werden, die eine besonders gute Führung bei der Drehbewegung ermöglichen oder zum Beispiel einen besonders guten Abtrag.

Ausführungsbeispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt:

Figur 1 eine Hartmetallschneidplatte für einen Gesteinsbohrer gemäß der

Erfindung sowie

Figur 2 eine Schneidplatte mit Schneidpunkten gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Schneidplatte 1 für einen Gesteinsbohrer, welche aus Hartmetall ausgebildet ist. Diese umfasst eine Schneidkante 2, welche von der Drehachse 3 aus gesehen radial nach außen zu beiden Seiten hin verläuft. Beim Bohren dreht sich die Schneidplatte 1 um die Drehachse 3 in der Drehrichtung 4. In Drehrichtung 4 gesehen befindet sich vor der Schneidkante 2 eine Spanfläche 5, während sich hinter der Schneidkante 2 eine Freifläche 6 befindet. Diese Freifläche 6 ist unterteilt in die Freiflächenabschnitte 6' und 6". Die Freiflächenabschnitte 6' und 6" besitzen jeweils gegenüber der Drehachse einen anderen Neigungswinkel. Ferner ist es denkbar, dass die entsprechenden Freiflächenabschnitte eine Wölbung, insbesondere eine jeweils unterschiedliche Wölbung aufweisen. Die Freifläche 6, also auch die Freiflächenabschnitte 6'und 6", werden bis zur Schneidkante 2 hin vollständig von Freistichen 7 durchsetzt. Diese Freistiche 7 sind keilförmig ausgebildet, und zwar so, dass diese zur Schneidkante 2 hin schmäler werden. Anders ausgedrückt, werden die Freistiche 7 in Drehrichtung schmäler.

Die Freistiche 7 ermöglichen es, den Einbringwiderstand zu verringern und gleichzeitig dem Gesteinsbohrer hinreichende Stabilität zu verleihen, damit dieser den Belastungen während des Bohrens standhalten kann. Es wird ermöglicht, dass der Bohrkopf pro Hammerschlag tiefer in das Gestein eindringt und somit ein schnelleres Bohren ermöglicht.

Ebenso ist es denkbar, die entsprechenden Freistiche 7 in einem Vollhartmetallkopf vorzusehen (in der Zeichnung nicht weiter dargestellt).

Figur 2 zeigt eine ähnliche Schneidplatte für einen Gesteinsbohrer gemäß der

Erfindung wie Figur 1 , jedoch sind hier innerhalb der Freistiche 17 zusätzliche

Schneidpunkte 19 vorhanden. Dementsprechend zeigt Figur 2 eine Schneidplatte 1 1 für einen Gesteinsbohrer, welcher einer Schneidkante 12 umfasst, die wiederum von der Drehachse 13 aus gesehen, radial nach außen zu beiden Seiten hin verläuft. Beim Bohren dreht sich die Schneidplatte um diese Drehachse 13 in der Drehrichtung 14. In Drehrichtung 14 gesehen, befindet sich vor der Schneidkante eine Spanfläche 15, während sich hinter der Schneidkante eine freie Fläche 16 befindet. Diese Freifläche 16 ist unterteilt in die zwei Flächenabschnitte 16' und 16". Die Freifläche 16 wird bis zur Schneidkante 12 hin von den Freistichen 17 durchsetzt. Die Freistiche 17 sind wiederum keilförmig ausgebildet, aber auch so, dass sie eine Rinne jeweils ausbilden, die gewissermaßen senkrecht zur Schneidkante 12 verlaufen. In Reihe hintereinander und zwar entlang dieser gedachten Achse der Rinne bzw. entlang dieses Verlaufs der Rinne sind einzelne inselartige Schneidpunkte in den Freistichen 17 angebracht. Diese Schneidpunkte 19 sind durch direkte Formgebung gesetzt und zwar so, dass die Schneidpunkte bei der Fertigung gepresst werden, so dass sie schließlich eine Art vulkanförmigen Schneidpunkt bilden, der inselartig innerhalb des Freistiches liegt.

Allen Ausführungen und Weiterbildungen ist jedoch gemeinsam, dass Freistiche in der Freifläche angeordnet sind und diese wenigstens teilweise, insbesondere vollständig durchsetzen.