DE3521159C2 - Drehbohrmeißel und Bohrkopf - Google Patents

Abstract

Drehbohrer mit einem Schneidwerkzeug (10), das mehrere gegeneinander versetzte Reihen (12-17) von Schneidelementen (11) enthält, die sich in Richtung des Umfanges des Schneidwerkzeuges (10) erstrecken. Der eingeschlossene Konuswinkel (α) des Schneidwerkzeuges (10) ist größer als 90° und so an die wechselseitige Positionierung der Schneidelemente (11) auf dem Schneidwerkzeug (10) angepaßt, daß sichergestellt ist, daß eine Wiederholung des Musters der Schneidelemente vermieden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehbohrmeißel mit einem im wesentlichen konischen Schneidwerkzeug, das einen Konuswinkel von mehr als 90° und mehrere Reihen von Schneidelementen aufweist die entlang des Umfangs des Schneidwerkzeugs verlaufen und wechselseitig in axialer Richtung des Schneidwerkzeuges gegeneinander versetzt sind, wobei das Schneidwerkzeug über ein Lagersystem drehbar auf einem Werkzeugkörper gehalten ist. Weiterhin betrifft die Er-

fin findting einen Bohrkopf mit Trägerelementen für mehrere RoUenschneidwerkzeuge, die mehere Reihen von Schneidelementen aufweisen, die entlang des Umfanges des Rollenschneidwerkzeuges verlaufen und wechselseitig in axialer Richtung des Rollenschneidwerkzeuges gegeneinander versetzt sind, wobei ein erstes, im wesentlichen konisches Rollenschneidwerkzeug an einem ersten Trägerelement so befestigt und derart ausgestaltet ist, daß mit ihm ein erster Bereich von Gestein, der

der Rotationsachse des Bohrkopfes am nächsten liegt zu bearbeiten ist

Drehbohrmeißel der oben bezeichneten Art sind beispielsweise bekannt aus den US-Patentschriften 41 54 312; 43 72 403 und 25 98 518. Jedoch haben diese bekannten Drehbohrmeißel nur begrenzt eine kommerzielle Verwendung gefunden, da sie eine vergleichsweise geringe Bohrleistung haben.

Weiterhin ist aus der DE-OS 31 31 201 ein Bohrkopf bekannt dessen zentrales Schneidwerkzeug ein konischer Bohrmeißel ist dessen Konuswinkel allerdings kleiner als 90° ist Bei diesem Bohrkopf sol! eine erhöhte Bohrleistung dadurch erzielt werden, daß die einzelnen Rollenmeißel inklusive des zentralen Bohrmeißels zur periodischen Änderung des Abstandes ihrer unten liegenden Mantellinie von ihrer Drehachse ausgebildet sind. Dies geschieht beispielsweise durch exzentrische Lagerung der Meißel oder durch einen elliptischen Querschnitt derselben bei zentraler Lagerung.

Aus der US-PS 42 48 314 schließlich ist ein Bohrkopf bekannt dessen Rollenmeißel derart angeordnet sind, daß verschiedene Rollenmeißel mit mindestens je einem anderen Rollenmeißel überlappende Bereiche bearbeiten. Auf dem Umfang dieser Rollenmeißel sind in mehreren Reihen Schneidelemente angeordnet deren Absland innerhalb einer Reihe nach einem bestimmten Muster variiert Auf den Rollenmeißeln sind die Schneidelemente in zwei Gruppen zu je drei Reihen angeordnet die sich in der Anordnung der Reihen zueinander unterscheiden und von denen die eine Gruppe, bezogen auf die Achse des Bohrkopfes weiter innen und die andere Gruppe weiter außen liegt Da die Bereiche verschiedener Rollenmeißel teilweise überlappen und jeder der Rollenmeißel im wesentlichen gleich ausgebildet ist, bearbeitet also beispielsweise die innere Gruppe von Schneidelementen des einen Rollenmeißels den gleichen Bereich wie die äußere Gruppe von Schneidelementen eines anderen Rollenmeißels. Wegen der unterschiedlichen Anordnung der Schneidelemente in den inneren bzw. äußeren Gruppen eines Rollenmeißels erreicht man dabei, daß die Schneidelemente des einen Rollenmeißels nicht exakt in die Vertiefungen eingreifen können, die bereits von den Schneidelementen eines anderen Rollenmeißels in der Arbeitsfläche erzeugt worden sind.

Eine derartige Wirkung konnte bisher mit Einrollenmeißeln nicht erzielt werden. Ebenso war es bisher nicht möglich, auch im zentralen Bereich eines Bohrkopfes, wo eine entsprechende Überlappung der Arbeitsbereiche verschiedener Bohrmeißel nicht möglich ist, eine derartige Wirkung zu erzielen.

Da bei den bekannten Drehbohrmeißeln und bei den Bohrköpfen, welche als zentrales Schneidwerkzeug einen derartigen Drehbohrmeißel aufweisen, die Schneidelemcnte oft in dieselben Vertiefungen eingreifen, die bereits von ihnen erzeugt wurden, ist ihre Bohrleistung, wie bereits erwähnt, gering und diese Drehbohrmeißel unterliegen einem hohen Verschleiß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehbohrmeißel zu schaffen, welcher bei einer ernöhien Bonrieisiung g!eiok/.ciug einem geringeren Verschleiß unterliegt und somit eine verbesserte Standzeit hat.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch einen Bohrkopf zu schaffen, dessen Bohrleistung durch eine verbesserte Ausführung des zentralen Bohrmeißels erhöht ist, wobei dieser Bohrmeißel einem geringeren Verschleiß ausgesetzt ist und eine höhere Standzeit aufweist.

Bei einem Drehbohrmeißel der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß der Konuswinkel eine Größe aufweist gemäß der die Kreisbogenlänge eines von der einhüllenden Konusfläche des Schneidwerkzeuges nicht abgedeckten Kreissektors mit einem bestimmten Winkel, gemessen entlang eines von einer der Reihen der Schneidelemente beim Abrollen auf der Arbeitsfläche erzeugten Kreises, kein ganzzahliges Vielfaches des Schneidelementabstaiides (A) ist und zwischen einem oberen und einem unteren Wert liegt die durch nicht weniger als 4 bzw. nicht mehr als 12 Abstände zwischen den einzelnen Schneidelementen der jeweiligen Reihe vorgegeben sind, wobei der Schneidelementabstand der zwischen den Zentren zweier benachbarter Schneidelemente bestehende Abstand ist

Hinsichtlich eine Bohrkopfes mit Trägerelementen für mehrere Rollenschneidwerkzeuge, wie er ebenfalls eingangs beschrieben wurde, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst daß das innere Rollenschneidwerkzeug ein Drehbohrmeißel der zuletzt beschriebenen Art ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehbohrmeißel ist sichergestellt daß beim Abrollen des konischen Bohrmeißels die darauf angeordneten Schneidelemente beim Abrollen auf der Arbeitsfläche nicht immer wieder in die gleichen Vertiefungen eingreifen, sondern nach einer vollen Umdrehung jeweils neue Vertiefungen erzeugen, wodurch schließlich kontinuierliche Rillen in der Arbeitsfläche entstehen. Die zwischen den Reihen der Schneidelemente verbleibenden Stege werden dann durch den Druck des Bohrmeißels leicht weggebrochen.

Die Bohrleistung des erfindungsgemäßen Drehbohrmeißeis ist damit höher als die der bisher bekannten Bohrer.

Wird ein derartiger Drehbohrmeißel als zentrales Schneidwerkzeug in einem Bohrkopf eingesetzt, so läßt ein entsprechender Bohrkopf hohe Vortriebskräfte zu und behält dabei dennoch eine zufriedenstellende Standzeit.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehbohrmeißel erweist es sich als zweckmäßig, wenn die eine Reihe die äußerste Reihe der Schneidelemente ist

Da die äußerste Reihe der Schneidelemente einen größeren Teil des Gesteins oder dergleichen bearbeitet als die jeweils weiter innen liegenden Reihen, sind für diese äußere Reihe die erfindungsgemäßen Merkmale besonders wichtig. In vorteilhafter Weise ist außerdem vorgesehen, daß bei dem Drehbohrmeißel gemäß der Erfindung die Schneidelemente Einsätze sind, daß der Schneidelementabstand zwischen der einfachen und der zweifachen Ausdehnung eines Einsatzes in Umfangsrichtung des Schneidwerkzeuges liegt und daß die Einsätze vorzugsweise zylindrisch und aus Hartmetall sind, wobei die Ausdehnung der Durchmesser der Einsätze ist.

Mit einem derartigen Drehbohrmeißel erreicht man, daß schon nach zwei bis maximal drei Umdrehungen des Meißelkörpers eine kontinuierliche Rille in dem zu ucürucitcnuen iviätcfiäi CntStaliuCn ISt. ΪΠ uCr v/CVGrZUgten Ausführungsform der Erfindung bilden die Reihen der Einsätze konzentrische Kreise, und die Einsätze sind im allgemeinen meißeiförmig, wobei die Meißelkante in Richtung des Kreisumfanges des Schneidwerkzeuges weist.

Die Anordnung der Einsätze auf konzentrischen Kreisen bietet fertigungstechnische Vorteile und ihre

Meißelform sowie ihre Ausrichtung trägt zu einer hohen Bohrleistung bei.

In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehbohrmeißels ist vorgesehen, daß der Werkzeugkörper ein erstes Teil, welches das Schneidwerkzeug trägt, und ein zweites Teil, welches an Halterungselementen, wie an einem Vollbohrkopf, angebracht ist, aufweist und daß das Schneidwerkzeug, das Lagersystem und das erste Teil eine Einheit bilden, die leicht demontierbar mit dem zweiten Teil durch eine Keilsperrevorrichtung verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform kann das Schneidwerkzeug leicht von seiner Halterung demontiert werden, so daß ein abgenutztes, stumpfes oder reparaturbedürftiges Schneidwerkzeug schnell ausgewechselt werden kann.

Außerdem ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Lagersystem zwei Gleitlager aufweist, deren eines konisch ist, vorzugsweise im wesentlichen parallel zur konischen Oberfläche des Schneidwerkzeuges, und deren anderes zylindrisch ist, wobei die Zylinderachse im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Schneidwerkzeuges ist.

Diese Ausgestaltung der Lager bewirkt zum einen eine vorteilhafte verschleißarme Rotation des Schneidwerkzeuges um seine Drehachse und sorgt gleichzeitig für eine optimale Abstützung des Schneidwerkzeuges gegen die Arbeitsfläche.

Schließlich wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehbohrmeißels bevorzugt, bei welcher der Werkzeugkörper ein einzelnes unabhängig arbeitendes Schneidwerkzeug trägt und bei welchem wenigstens eine Führungsstange an dem Werkzeugkörper vorgesehen ist, die dem Schneidwerkzeug gegenüberliegt und so ausgebildet ist, daß sie nicht ausbalancierte, durch das Schneidwerkzeug verursachte Kräfte aufnimmt, denen der Bohrer ausgesetzt ist

So wird in vorteilhafter Weise ein Schlingern und Ausbrechen des Schneidwerkzeuges vermieden und es rollt gleichmäßig auf der Arbeitsfläche ab.

Bei einem Bohrkopf, dessen zentrales Schneidwerkzeug im wesentlichen dem erfindungsgemäßen Drehbohrmeißel entspricht, wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher das erste (zentrale) RoHersschneidwerkzeug und wenigstens ein zweites Rollenschneidwerkzeug ein zusammenhängendes Arbeitsprofil haben, welches senkrecht zur Rotationsachse des Bohrkopfes steht, wobei mit dem zweiten Rollenschneidwerkzeug ein zweiter Bereich des Gesteins zu bearbeiten ist, der radial außerhalb des ersten Bereiches des Gesteins und am nächsten zu diesem (Bereich) liegt, der von dem err.te Rollenschneidwerkzeug zu bearbeiten ist.

Die Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen beispielhaft verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, in der folgenden Beschreibung im Detail beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gesehene Seitenansicht eines Drehbohrers gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 und 3 den eingeschlossenen Konuswinkel des Schneidwerkzeuges,

F i g. 4 die Erfindung in der Anwendung als im Zentrum befindlichen Teil in einer größeren Einheit und

F i g. 5 die Erfindung in der Anwendung als unabhängig arbeitende Einheit

In den Zeichnungen ist das Schneidwerkzeug oder das Rollenschneidwerkzeug, das im allgemeinen mit 10 bezeichnet wird, mit Schneidelementen 11 versehen, die in Reihen 12 bis 17 angeordnet sind, die wechselseitig im allgemeinen in der axialen Richtung 18 des Schneidwerkzeuges 10 versetzt sind. Die Schneidelemente 11, die in den dargestellten Ausführungsformen zylindnsehe Hartmetalleinsätze sind, die auf an sich bekannie Weise durch Preßpassung in dem Schneidwerkzeug 10 befestigt sind, sind in jeder Reihe entlang des Kreisumfanges des Schneidwerkzeuges 10 in im wesentlichen gleichen Abständen angebracht. Das Schneidwerkzeug 10 wird über einem Lagersystem drehbar vom Meißelkörper 19 getragen. Das Lagersystem enthält zwei Gleitlager 20, 21. Das Gleitlager 20 ist konisch und in der dargestellten Ausführungsform ist die konische Fläche des Lagers 20 parallel zu der konischen Fläche 22 des Schneidwerkzeuges 10. Das Gleitlager 21 ist im wesentlichen zylindrisch und in der dargestellten Ausführungsform parallel zur Rotationsachse 18 des Schneidwerkzeuges 10. Die Gleitlager 20,21 sind hülsenförmig und entweder an dem Schneidwerkzeug 10 oder an dem Werkzeug- bzw. Meißelkörper 19 befestigt.

Der Bohrmeißel 10 ist im allgemeinen konisch und der Konuswinkel tx, der durch die konische Oberfläche 22 gebildet wird, übersteigt 90°. In F i g. 2 ist die Position des Schneidwerkzeuges 10 in seinem Arbeitszylinder 23,

d. h. dem gedachten Zylinder, der durch das Schneidwerkzeug während seiner Rotation und axialen Verschiebung erzeugt wird, dargestellt. In Fig.3 ist die Ausdehnung des Konus 10 bzw. der Konusoberfläche des Schneidwerkzeuges 10 dargestellt, d. h. der Krcissektor mit dem Winkel /?, auf dem der Konus während einer Umdrehung um die Achse 18 abrollt. Dieser Sektor könnte auch definiert werden als der Sektor, der von der einhüllenden Oberfläche des Schneidwerkzeuges 10 bedeckt wird, wenn sie auf der Arbeitsfläche 24 ausgerollt wird. Der Sektor, der auf diese Weise (bei einer Umdrehung) nicht von dem Konus 10 in der Arbeitsfläche 24 erfaßt wird, ist mit dem Winkel γ bezeichnet Entsprechend der Tatsache, daß die Schneidelemente 11 in Reihen 12 bis 17 in im wesentlichen konstanten Abständen zur Rotationsachse 18 über deren ganze Länge angeordnet sind, wobei die erwähnten Schneidelementc in der bevorzugten Ausführungsform zylindrische Hartmetallsätze sind, die mit Preßpassung in Bohrungen des Schneidwerkzeuges 10 eingesetzt sind, sind die Schneidelemente so angepaßt daß sie in regelmäßige Vertiefungen in der Arbeitsfläche eingebracht werden, so daß sie kreisförmige Rillen mit dazwischenliegenden Stegen erzeugen. Während des kontinuierlichen Bohrens werden diese Stege unter der Kraft von zusammengehörigen oder getrennten Reihen von Einsätzen gebrochen, während gleichzeitig neue Stege erzeugt werden.

Es hat sich als wichtig herausgestellt, die Anordnung der Einsätze so zu gestalten, daß die Einsätze 11 in ein und derselben Reihe während der Rotation des Schneid-Werkzeuges 10 neue Vertiefungen formen, d. h. es muß vermieden werden, daß die Einsätze in Vertiefungen eingreifen, die schon erzeugt wurden. In dem zuletzt erwähnten Fall würden die Einsätze 11 immer tiefere Vertiefungen formen, bis die Teile des Schneidwerkzeuges 10, die zwischen den Einsätzen liegen, mit dem Gestein in Berührung kämen, wodurch die Bohrleistung drastisch reduziert würde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist sichergestellt daß die Einsätze 11 nicht in Vertiefungen eingreifen, die bereits gebildet worden sind, d. h. es ist sichergestellt, daß durch die Einsätze in ein und derselben Reihe kontinuierliche Rillen erzeugt werden. Dies wird dadurch erreicht daß der Konuswinkel tx so gewählt wird, daß die

durch den Winkel /gekennzeichnete Kreisstrecke bzw. Umfangsausdehnung einer Reihe von Einsätzen 11, eine Länge von nicht weniger als vier und nicht mehr als zwölf Schneidelementabständen A bzw. Teilungen zwischen den Einsätzen in der erwähnten Reihe hat. In der dargestellten Ausführungsform ist die erwähnte Reihe die in radialer Richtung am weitesten außen liegende Reihe 17. Dabei ist mit dem Schneidelementabstand A der Abstand zwischen den Zentren zweier benachbarter Einsätze gemeint. In der dargestellten Ausführungsform ist der Konuswinkel α so gewählt, daß die erwähnte Kreisstrecke, die die Peripherie des Kreissektors, der mit dem Winkel γ bezeichnet ist, darstellt, eine Länge von etwa weniger als elf Schneidelementabständen hat; die Peripherie des dargestellten Sektors entspricht also der in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Reihe 17 von Schneidelementen. Man kann davon ausgehen, daß die dargestellte Ausführungsform eine äußere Gestalt aufweist, die unter Berücksichtigung des Gewichtes an der oberen Grenze dessen liegt, was sich in der Praxis als angemessen erweist. In kleineren Ausführungsformen liegt also die Peripherie, d. h. der Kreisbogen y, der in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Reihe von Schneidelementen dichter an der unteren Grenze von vier Schneidelementabständen.

Die Einsätze 11 sind im allgemeinen meißeiförmig, wobei die Meißelkante in Umfangsrichtung des Schneidwerkzeuges 10 ausgerichtet ist Die obere Grenze des Konuswinkels <x, d. h. ein Winkel γ, der vier Schneidelementabständen A entspricht, liefert im allgemeinen eine untere Grenze für die Neigung der Achse des Schneidwerkzeuges bezogen auf den Grenzwert für die Wiederholung des Einsatzmusters, wobei die Neigung der Winkel δ zwischen der Rotationsachse 18 des Schneidwerkzeuges 10 und der Rotationsachse 25 des Meißelkörpers 19 ist. Die untere Grenze für den Konuswinkel x, d. h. ein Winkel y, der zwölf Schneidelementabständen A entspricht, liefert im allgemeinen eine obere Grenze für den Winkel δ bezogen auf die Grenze für eine genügende Menge Hartmetall und genügend Raum für die Bemessung des Lagersystems 20,21.

Die vorliegende Erfindung liefert also die oberen und unteren Grenzwerte für den Konuswinkel cc unter Berücksichtigung des Abstandes A zwischen den Schneidelementen 11, die so zusammengestellt sein müssen, daß sowohl eine Wiederholung des Einsatzmusters vermieden wird als auch die Verwendung eines genügend großen Lagersystems erlaubt ist. Wenn sichergestellt ist, daß der Konuswinkel oc zwischen diesen Grenzwerten liegt, muß der Abstand für jede der Reihen 12 bis 17 von Schneidelementen geeignet gewählt werden. Eine zweite Forderung, die erfüllt sein muß, ist selbstverständlich die, daß die Länge des Kreisbogens, die die dem Winkel γ entspricht, kein ganzzahliges Vielfaches des Schneidelementabstandes sein darf.

So, wie es oben beschrieben ist, ist das Einsatzmuster für, in radialer Richtung nach innen gesehen, so viele Reihen von Schneidelementen wie möglich bestimmt Es ist offensichtlich, daß die radial innerste Reihe oder Reihen von Schneidelementen kein sich nicht wiederholendes Einsatzmuster erhalten können. Dies ist jedoch von geringerer Bedeutung, da die in radialer Richtung äußersten Reihen einzig und allein ausschlaggebend sind für die Effizienz des Bohrers im Hinblick auf die Bohrleistung bzw. Bohrgeschwindigkeit

Alternativ dazu kann der Schneidelementabstand unter Bezug auf die Ausdehnung der Schneidelemente 11 in Richtung des Umfanges des Schneidwerkzeuges 10 definiert werden. Da die Schneidelemente in der dargestellten Ausführungsform zylindrische Einsätze 11 sind, liegt der Abstand vorzugsweise zwischen D und zwei D, wobei D der Durchmesser der Einsätze 11 ist.

In der dargestellten Ausführungsform weist der Meißelkörper 19 ein Teil 26 auf, welches das Schneidwerkzeug 10, und ein Teil 27 trägt, welches an einer Halterung angebracht ist. Das Schneidwerkzeug 10, das Lagersystem 20, 21 und das Teil 26 bilden dabei eine Einheit, die abnehmbar mit dem Teil 27 über eine Keilsperrvorrichtung 28 verbunden ist. Die Keilsperrvorrichtung 28 weist zwei Keile 29,30 auf, die mit Hilfe einer in dem Keil 30 hineingedrehten Schraube 31 relativ zueinander verschoben werden können. Das Schneidwerkzeug 10 und das Teil 26 bilden also eine Einheit, die schnell vom Teil 27 gelöst werden kann. Das Schneidwerkzeug 10 ist mit dem Teil 26 durch Kugeln 32 gesichert verbunden. Der Raum für die Lager zwischen dem Schneidwerkzeug 10 und dem Teil 26 ist durch eine Dichtung 33 abgedichtet

Die dargestellte Keilsperrvorrichtung 28 kann durch andere Klemm- oder Haltevorrichtungen ersetzt werden, z. B. eine Schraubverbindung. Auch die beiden Gleitlager 20, 21 können ersetzt werden durch z. B. ein — vorzugsweise konisches — Rollenlager.

In F i g. 4 ist eine bevorzugte Anwendung der Erfindung dargestellt, wobei der Bohrer 10, 19 ein mittiges Teil in einer größeren Einheit, d. h. einem Bohrkopf 34 zum Schacht- oder Tunnelbohren, bildet. Der Bohrkopf 34 weist mehrere Rollenschneidwerkzeuge 36, 37 auf, die in unterschiedlichen Abständen von der Rotationsachse 35 des Bohrkopfes positioniert sind. Die Rollenschneidwerkzeuge 36,37 sind in Sätteln 39,40,41 drehbar gelagert. Ähnlich wie das Schneidwerkzeug 10 haben die Rollenschneidwerkzeuge 36,37,38 Reihen von meißeiförmigen Hartmetalleinsätzen, die sich um deren Umfang erstrecken und in axialer Richtung der Rollenschneidwerkzeuge wechselseitig bzw. gegeneinander versetzt sind. Es hat sich herausgestellt, daß der Bohrer 10 eine axiale Vortriebskraft auf den Bohrkopf 34 zuläßt, die ebenso groß ist wie die optimale Vortriebskraft der Rollenschneidwerkzeuge 36, 37, 38, d. h. das erfindungsgemäß ausgestaltete Schneidwerkzeug 10 hat im wesentlichen dieselbe Lebensdauer wie die Rollenschneidwerkzeuge 36,37,38.

In der Ausführungsform, die in F i g. 4 dargestellt ist erhält man ein gemeinsames Arbeitsprofil 42, während in der bevorzugten Ausführungsform zumindest das Arbeitsprofil, welches von dem Schneidwerkzeug 10 und dem Rollenschneidwerkzeug 36, welches in radialer Richtung außerhalb und am nächsten zu jenem liegt, erzeugt wird, rechtwinklig zur Rotationsachse 35 ist.

Um den dem Schneidwerkzeug 10 am nächsten liegenden Teil der Arbeitsvorderfläche zu brechen, können entweder zwei Rollenschneidwerkzeuge von dem mit 36 bezeichneten allgemeinen Typ oder nur ein solches Rollenschneidwerkzeug 36 an der Oberseite des Schneidwerkzeuges 10 angebracht werden. Der Vorteil der zuerst erwähnten Ausführungsform, bei der die Rollenschneidwerkzeuge 36 vorzugsweise symmetrisch zum mittigen Schneidwerkzeug 10 angeordnet sind, liegt darin, daß es möglich ist, den Reihenabstand der Schneidwerkzeuge zu verändern, indem das mittige Schneidwerkzeug 10 und eines der Rollenbohrwerkzeuge 36 ersetzt werden.

Bei der Anwendung der Erfindung, die in F i g. 5 dargestellt ist, ist das Schneidwerkzeug 10 eine unabhängige Arbeitseinheit Der das Schneidwerkzeug 10 tragen-

de Meißelkörper 19 ist so ausgebildet, daß er mit einem Bohrstrang 43 in an sich bekannter Weise verbunden werden kann. Führungsstangen 44 sind zumindest auf dem Teil des Meißelkörpers vorgesehen, der dem Schneidwerkzeug 10 diametral gegenüberliegt, um so einseitige Kräfte, die auf den Bohrer wirken und vom Schneidwerkzeug 10 erzeugt werden, aufzufangen. In zweckmäßiger Weise sind jedoch Führungsstangen 44 in Abständen um den gesamten Bohrkörper herum angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

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25

30

35

40

45

50

55

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Drehbohrmeißel mit einem im wesentlichen konischen Schneidwerkzeug (10), das einen Konuswinkel (a) von mehr als 90" und mehrere Reihen (12—17) von Schneidelementen (11) aufweist, die entlang des Umfangs des Schneidwerkzeuges (10) verlaufen und wechselseitig in axialer Richtung (18) des Schneidwerkzeuges (10) gegeneinander versetzt sind, wobei das Schneidwerkzeug (10) über ein Lagersystem (20,21) drehbar auf einem Werkzeugkörper (19) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel («) eine Größe aufweist, gemäß der die Kreisbogenlänge eines von der einhüllenden Konusfläche des Schneidwerkzeuges (10) nicht abgedeckten Kreissektors mit einem bestimmten Winkel (y), gemessen entlang eines von einer der Reihen (12—17) der Schneidelemente (11) beim Abrollen auf der Arbeitsfläche erzeugten Kreises, kein ganzzahliges Vielfaches des Schneidelementabstandes (A) ist und zwischen einem oberen und einem unteren Wert liegt, die durch nicht weniger als 4 bzw. nicht mehr als 12 Abstände (A) zwischen den einzelnen Schneidelementen (11) der jeweiligen Reihe (12—17) vorgegeben sind, wobei der Schneidelementabstand (A) der zwischen den Zentren zweier benachbarter Schneidelemente (11) bestehende Abstand ist.

2. Drehbohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die eine Reihe die äußerste Reihe

(17) der Schneidelemente (11) ist.

3. Drehbohrmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente Einsätze (U) sind, daß der Schneidelementabstand (A) zwischen der einfachen und der zweifachen Ausdehnung eines Einsatzes (11) in Umfangsrichtung des Schneidwerkzeuges (10) liegt und daß die Einsätze (11) vorzugsweise zylindrisch und aus Hartmetall sind, wobei die Ausdehnung der Durchmesser (D) der Einsätze (11) ist.

4. Drehbohrmeißel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (12—17) der Einsätze (11) konzentrische Kreise bilden und daß die Einsätze (11) im allgemeinen meißeiförmig sind, wobei die Meißeikante in Richtung des Kreisumfanges des Schneidwerkzeuges (10) weist.

5. Drehbohrmeißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (19) ein erstes Teil (26), welches das Schneidwerkzeug (10) trägt, und ein zweites Teil (27), welches an Halterungselementen, wie einem Vollbohrkopf (34), angebracht ist, aufweist und daß das Schneidwerkzeug (10), das Lagersystem (20, 21) und das erste Teil (26) eine Einheit bilden, die leicht demontierbar mit dem zweiten Teil (27) durch eine Keilsperrvorrichtung (28) verbunden ist.

6. Drehbohrmeißel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagersystem zwei Gleitlager i20. 21) aufweist, deren eines (2Oi konisch ist. vorzugsweise im wesentlichen parallel zur konischen Oberfläche (22) des Schneidwerkzeuges (10), und deren anderes (21) zylindrisch ist, wobei die Zylinderachse im wesentlichen parallel zur Rotationsachse

(18) des Schneidwerkzeuges (10) ist.

7. Drehbohrmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (19) ein einzelnes unabhängig arbeitendes Schneidwerkzeug (10) trägt und daß wenigstens eine Führungsstange (44) an dem Werkzeugkörper (19) vorgesehen ist, dem Schneidwerkzeug gegenüberliegt und so ausgebildet ist, daß sie nicht ausbalaneierte, durch das Schneidwerkzeug (10) verursachte Kräfte aufnimmt, denen der Bohrer ausgesetzt ist

8. Bohrkopf mit Trägerelementen (39, 40, 41) für mehrere RoUenschneidwerkzeuge (36, 37, 38), die mehrere Reihen von Schneidelementen aufweisen, die entlang des Umfanges des Rollenschneidwerkzeuges (36, 37, 38) verlaufen und wechselseitig in axialer Richtung des Rollenschneidwerkzeuges (36, 37,38) gegeneinander versetzt sind, wobei ein erstes, im wesentlichen konisches Rollenschneidwerkzeug

(10) an einem ersten Trägerelement (27) so befestigt und derart ausgestaltet ist daß mit ihm ein erster Bereich von Gestein, der der Rotationsachse (35) des Bohrkopfes am nächsten liegt zu bearbeiten ist dadurch gekennzeichnet daß der Konuswinkel (ac) des ersten Rollenschneidwerkzeuges (10) eine Größe aufweist gemäß der die Kreisbogenlänge eines von der einhüllenden Konusfläche des Schneidwerkzeuges (10) nicht abgedeckten Kreissektors mit einem bestimmten Winkel (y), gemessen entlang eines von einer der Reihen (12—17) der Schneidelemente (11) beim Abrollen auf der Arbeitsfläche erzeugten Kreises, kein ganzzahliges Vielfaches des Schneidelementabstandes (A) ist und zwischen einem oberen und einem unteren Wert liegt die durch nicht weniger als 4 bzw. nicht mehr als 12 Abstände (A) zwischen den einzelnen Schneidelementen (11) der jeweiligen Reihe (12—17) vorgegeben sind, wobei der Schneidelementabstand (A) der zwischen den Zentren zweier benachbarter Schneidelemente (11) bestehende Abstand ist.

9. Bohrkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rollenschneidwerkzeug (10) und wenigstens ein zweites Rollenschneidwerkzeug (36) ein zusammenhängendes Arbeitsprofil (42) haben, welches senkrecht zur Rotationsachse (35) des Bohrkopfes (34) steht und daß mit dem zweiten RoI-lenschneidwerkzeug (36) ein zweiter Bereich des Gesteins zu bearbeiten ist, der radial außerhalb des ersten Bereiches des Gesteins und am nächsten zu diesem (Bereich) liegt, der von dem ersten Rollenschneidwerkzeug (10) zu bearbeiten ist.