WO2003012244A1 - Bohrkrone - Google Patents

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WO2003012244A1
WO2003012244A1 PCT/AT2002/000227 AT0200227W WO03012244A1 WO 2003012244 A1 WO2003012244 A1 WO 2003012244A1 AT 0200227 W AT0200227 W AT 0200227W WO 03012244 A1 WO03012244 A1 WO 03012244A1
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WO
WIPO (PCT)
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hard material
hard
drill head
hard metal
drill
Prior art date
Application number
PCT/AT2002/000227
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Romain Clesen
Guy Thiller
Joseph Mocivnik
Original Assignee
Techmo Entwicklungs- Und Vertriebs Gmbh
Paul Wurth S.A.
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Filing date
Publication date
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Priority to AT02759861T priority patent/ATE287024T1/de
Priority to DE50202009T priority patent/DE50202009D1/de
Publication of WO2003012244A1 publication Critical patent/WO2003012244A1/de
Priority to US10/766,214 priority patent/US6926104B2/en

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts

Definitions

  • the present invention relates to a drill bit for drilling, in particular rotary impact drilling, a hole, in particular a tap hole of a blast furnace, the drill bit consisting of a drill head with a plurality of hard material or hard metal inserts and a base body for connection to a drive element etc. for driving or loading of the drill bit, the hard material or hard metal inserts being received in bores or openings in the drill head.
  • Known hard material or hard metal inserts in connection with the production of a drill bit usually have a plane on the cutting part protruding from the drill head which is essentially normal to the longitudinal axis of the insert and which, if possible, transmits power on a correspondingly flat surface of the
  • Base material rests, while in DE-A 34 08 225 a recess is provided below the end of the inserts, so that no direct contact between the insert and the bore is provided.
  • a recess is provided below the end of the inserts, so that no direct contact between the insert and the bore is provided.
  • the present invention now aims to ensure, when providing or arranging hard material or hard metal inserts on a drill head of a drill bit, that even with uneven stress or wear of such hard material or hard metal inserts, a correspondingly large area or a large and im an essentially constant surface area is provided for the transmission of the impact energy in order to achieve a correspondingly rapid drilling progress.
  • the drill bit according to the invention starting from a drill bit of the type mentioned at the outset, is essentially characterized in that at least one hard material or hard metal insert is at least partially formed at the end accommodated in the drill head with a curved or curved surface contour which has a complementary, curved or curved surface of the drill head and / or the base body together - menwirkt.
  • at least one hard material or hard metal insert at the end received in the drill head is at least partially formed with a curved or curved surface contour, which interacts with a complementary, curved or curved surface of the drill head and / or the base body that even with uneven loading or wear of such a hard material or.
  • Hard metal insert and any resulting loosening of the same in the receiving opening in the drill head can nevertheless reliably introduce or transfer the complete release energy or in particular impact energy from the base body of the drill bit via the respective hard material insert or all hard material inserts into the material to be treated.
  • the curved surface contour of the end of the hard material or hard metal insert is formed by a spherical surface or a spherical layer, with such a spherical surface or spherical layer resulting in cost-effective and simple production with the greatest possible adaptation of the Positioning of a possibly loosened hard material insert in the drill head or the corresponding receiving opening can be achieved.
  • the end of the hard material or hard metal insert formed with the curved or curved surface contour has a protruding end of the hard material protruding from the drill head. or carbide insert has enlarged outer dimensions. By means of such enlarged external dimensions, the hard material insert can be safely stored in a corresponding receiving opening in the drill bit and a correspondingly large surface area can also be made available for a reliable transmission of the impact energy.
  • the clear width of a bore or opening for receiving the hard material or hard metal insert the outer dimensions of the end of the hard material or hard metal insert to be accommodated in the drill head at least slightly exceeds and that the hard material or hard metal insert is surrounded in the sub-area received in the bore by a sleeve, the outer dimensions of which are adapted to the inside diameter of the bore of the drill head, wherein, as stated in the introduction, the use of appropriate sleeves for fixing of hard material or hard metal inserts is known per se.
  • the sleeve surrounding the hard material or hard metal insert can be welded to the material of the drill head. While in known embodiments, hard material or hard metal inserts were usually soldered directly to the material of the drill head or the base body, the use of a sleeve allows welding between the sleeve material and the material of the base body or the drill head, while usually welding of the materials used for the hard material or hard metal inserts is not possible.
  • Providing a weld to fix a hard material or hard metal insert on the drill head or the base body further ensures that when using a drill bit according to the invention at elevated temperatures, for example for producing a tap hole of a blast furnace, the welded connection despite the possibly prevailing high temperatures to fix the hard material or hard metal insert on the drill bit is not loosened or loosened.
  • the hard material or hard metal inserts from the side of the drill head facing the base body of the drill bit can be fitted into the bores or through-openings and that the drill head can be connected, in particular welded, to the base body after the hard material or hard metal inserts have been received.
  • the hard material inserts for example are secured against falling out by providing correspondingly larger external dimensions, the drill head can subsequently be connected directly to the base body of the drill bit, in particular welded, so that again a reliable fixing of the hard material or hard metal inserts can be achieved.
  • the drill head in particular at positions or lines for receiving a plurality of hard materials - or hard metal inserts is divided and that the sub-areas of the drill head after receiving the hard material or hard metal inserts in the bores or openings can be connected to one another and / or to the base body, in particular welded.
  • Such partial areas or partial sections of the drill head can also be produced in a correspondingly simple and precisely coordinated manner, whereupon the individual elements of the drill head are also connected, in particular welded, to the base body after the hard material or hard metal inserts have been received.
  • the bores or perforations of the drill head have a cross-section tapering towards the outer surface of the drill head and / or in that of the Outer surface of the drilling head end region facing away or are formed with an enlarged cross section.
  • Such tapering receiving openings can be produced in a correspondingly simple manner, and correspondingly offset areas, which can be matched, for example, to increasing external dimensions of the hard material or hard metal inserts, are also easy to produce.
  • FIG. 1 shows a section through a first embodiment of a drill bit according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of the drill bit shown in FIG. 1 according to arrow II, FIG. 1 showing a section along the line I-I of FIG. 2;
  • FIG. 3 shows, in a representation similar to FIG. 1, a section through a modified embodiment of a drill bit according to the invention
  • 4 shows a plan view of the drill bit shown in FIG. 3 according to arrow IV, FIG. 3 showing a section along the line III-III of FIG. 4;
  • FIG. 5 in turn, in a representation similar to FIG. 1, a section through a further modified embodiment of a drill bit according to the invention.
  • Fig. 6 is a plan view of the drill bit shown in Fig. 5 according to arrow VI, wherein Fig. 5 shows a section along the line V-V of Fig. 6.
  • a drill bit is generally designated by 1, with a base body 2, to which a drill pipe (not shown in more detail) adjoins, for example via a schematically indicated screw connection 3, in one piece is formed with a drill head 4.
  • the drill head 4 has a plurality of receiving openings 5, in each of which hard material or hard metal inserts 6 are arranged.
  • flushing bores 7 for introducing a flushing fluid open into the area of the excavation or drilling surface such flushing fluid also being introduced via the drill pipe (not shown in more detail).
  • the hard material or hard metal inserts 6 are fixed using sleeves 8 which surround the hard material or hard metal inserts 6 over a partial region of their longitudinal extent, the sleeves 8 with the material of the drill head 4 are welded via schematically indicated welds or welds 9.
  • Each hard material or hard metal insert 6 has at the end facing away from the end projecting from the drill head and received in the drill head 4 an area 10 which has a surface 11, for example, spherically shaped.
  • the receiving opening 5 is also formed with a correspondingly curved or curved, complementary surface.
  • Tungsten carbide insert 6 as well as the receiving opening 5 can ensure that the hard material or hard metal or sets 6, which can lead to a loosening in the individual receiving openings 5, for example, even with a slight inclination in the respective receiving opening 5, a corresponding power transmission from the base body 2 or drill head 4 to the hard material or hard metal inserts 6 can take place.
  • the hard material or hard metal inserts 6 have a stepped region 13 in the end region 10, the end region 10 having enlarged outer dimensions compared to the end of the hard material or hard metal insert 6 protruding from the drill head 4, so that everyone can use the sleeve 8 Hard material or hard metal insert is held securely in the drill head 4. Since the sleeve 8 is usually made of a compared to the hard material. If the hard metal insert 6 has softer or less solid material, loosening of the hard material or hard metal inserts 6 can be expected if the hard material or hard metal inserts 6 are in particular eccentric, although the stripped area or shoulder 13 causes the
  • Hard material insert 6 can be avoided from the receiving opening 5.
  • the base body again designated with 2 is formed separately from the drill head 4 and the drill head 4 is further divided into two halves, which in particular in FIG. 4 with 4 'and 4 " are designated.
  • the hard material inserts 6 are inserted into the receiving openings 5 before the drill head 4 is fixed to the base body 2 by being pushed in from the back or side of the drill head 4 facing the base body 2 the respective receiving openings 5 are introduced, whereupon the partial regions 4 ′ and 4 ′′ of the drilling head are welded to the base body 2, corresponding welding points being indicated by 14 and 15 in FIG. 3.
  • both the hard material or hard metal inserts 6 and the receiving openings 5 each have complementary, curved or curved surfaces 11. Furthermore, a stepped area or shoulder 13 is again provided at the end of each hard material or hard metal insert 6 received in the drilling head 4 as a safeguard against falling out of the respective receiving opening 5 of the drilling head 4.
  • FIGS. 5 and 6 also use a drill head 4 which is separate from the base body 2 of the drill bit 1, in which hard material inserts 6 are in turn received in corresponding receiving openings 5 before the base body 2 is connected to the drill head 4.
  • the drill head 4 is formed in one piece and there is a connection to the base body 2 by a weld, again indicated by 14.
  • both the end of the hard material or hard metal insert 6 received in the drill head 4 and the receiving area in the base body 2 are curved and curved in this embodiment Surface formed.

Abstract

Bei einer Bohrkrone (1) zum Bohren, insbesondere Drehschlagbohren, eines Loches, insbesondere eines Stichloches eines Hochofens, wobei die Bohrkrone (1) aus einem Bohrkopf (4) mit einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen (6) und einem Grundkörper (2) zur Verbindung mit einem Antriebselement etc. zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone besteht (1), wobei die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze (6) in Bohrungen bzw. Durchbrechungen (5) des Bohrkopfes (4) aufgenommen sind, ist vorgesehen, dass wenigstens ein Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze (6) an dem im Bohrkopf (4) aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur (11) ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes (4) und/oder des Grundkörpers (2) zusammenwirkt, wodurch sich selbst bei einer Lockerung des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes (6) zuverlässig die für eine ordnungsgemäße Bohrleistung erforderliche Schlagenergie übertragen lässt.

Description

BOHRKRONE
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone zum Bohren, insbesondere Drehschlagbohren, eines Loches, insbesondere eines Stichloches eines Hochofens, wobei die Bohrkrone aus einem Bohrkopf mit einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen und einem Grundkörper zur Verbindung mit einem Antriebselement etc. zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone besteht, wobei die Hartma- terial- bzw. Hartmetalleinsatze in Bohrungen bzw. Durchbrechungen des Bohrkopfes aufgenommen sind.
Im Zusammenhang mit Bohrkronen ist es bekannt, zur Erhöhung der Bohrleistung in einem Kopf eine Mehrzahl von Hartmate- rial- bzw. Hartmetalleinsätzen festzulegen, wobei eine derartige Festlegung beispielsweise unter Verwendung von hül- senför igen Einsätzen vorgenommen werden kann, wie dies beispielsweise aus der EP-B 0 581 534, der US-A 4,951,672, der EP-A 0 573 135, der EP-A 0 943 708 oder der EP-A 0 353 214 zu entnehmen ist. Darüber hinaus ist es bekannt, derartige Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze beispielsweise mit dem Grundmaterial eines Bohrkopfes zu verlöten, um ein Herausfallen der Hartmaterialeinsätze zu vermeiden, wie dies beispielsweise der DE-A 34 08 225 zu entnehmen ist. Bekannte Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze im Zusammenhang mit der Herstellung einer Bohrkrone weisen üblicherweise an dem von aus dem Bohrkopf vorragenden Schneidteil eine im wesentlichen auf die Längsachse des Einsatzes normale Ebene auf, welche für eine Kraftübertragung nach Mög- lichkeit auf einer entsprechend planen Oberfläche des
Grundmaterials aufliegt, während bei der DE-A 34 08 225 eine Ausnehmung unterhalb des Endes der Einsätze vorgesehen ist, so daß keine unmittelbare Anlage zwischen dem Einsatz und der Bohrung vorgesehen ist. Unter Berücksichtigung der rauhen Einsatzbedingungen und der insbesondere bei einem Drehschlagbohren aufzubringenden Kräfte sowie durch eine üblicherweise nicht vollständig gleichmäßige Belastung der Bohrkrone und insbesondere der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze, welche zum Überstreichen einer entsprechenden Bohrfläche teilweise unter einem Winkel zur Längsachse der Bohrkrone angeordnet sind, erfolgt eine außermittige bzw. ungleichmäßige Beanspruchung der Hartmaterialeinsätze, so daß eine ordnungsgemäße Kraftübertragung von dem Bohrkopf bzw. dem Grundmaterial auf die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze insbesondere bei fortschreitender Einsatzdauer aufgrund von Verschleiß nicht ohne weiteres gewährleistet ist .
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, bei Vorsehen bzw. Anordnen von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen an einem Bohrkopf einer Bohrkrone sicherzustellen, daß selbst bei ungleichmäßiger Beanspruchung bzw. Abnutzung derartiger Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze eine entsprechend große Fläche bzw. ein großer und im wesentlichen gleichbleibender Oberflächenbereich für die Übertragung der Schlagenergie zur Erzielung eines entsprechend raschen Bohrfortschritts bereitgestellt wird.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemäße Bohrkrone ausgehend von einer Bohrkrone der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz an dem im Bohrkopf aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes und/oder des Grundkörpers zusa - menwirkt. Dadurch, daß erfindungsgemäß wenigstens ein Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz an dem im Bohrkopf aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes und/oder des Grundkörpers zusammenwirkt, wird sichergestellt, daß selbst bei ungleichmäßiger Belastung bzw. Abnutzung eines derartigen Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatzes und einer gegebenenfalls daraus resultierenden Lockerung desselben in der Aufnahmeöffnung im Bohrkopf trotzdem zuverlässig die vollständige Löseenergie bzw. insbesondere Schlagenergie von dem Grundkörper der Bohrkrone über den jeweiligen Hartmaterialeinsatz bzw. sämtliche Hartmaterialeinsätze in das zu behandelnde Mate- rial eingebracht bzw. übertragen werden kann. Durch Vorsehen von entsprechend gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkonturen sowohl am im Bohrkopf aufgenommenen Ende des jeweiligen Hartmaterialeinsatzes als auch der damit zusammenwirkenden Oberfläche des Bohrkopfes und des Grundkörpers ergibt sich somit eine große und im wesentlichen gleichbleibende Fläche zur Übertragung der auf den Grundkörper der Bohrkrone durch ein Bohrgestänge und ein darauf wirkendes Schlagelement aufgebrachten Schlagenergie.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die gewölbte Oberflächenkontur des Endes des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes von einer sphärischen Oberfläche bzw. einer Kugelschicht gebildet ist, wobei sich durch eine derartige sphärische Oberfläche bzw. Kugelschicht eine kostengünstige und einfache Herstellung bei größtmöglicher Anpassung der Positionierung eines gegebenenfalls gelockerten Hartmaterialeinsatzes in dem Bohrkopf bzw. der entsprechenden Aufnahmeöffnung erzielen läßt. Um selbst bei einem geringfügig gelockerten Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatz ein Herausfallen desselben aus dem Bohrkopf bzw. dem Grundkörper zu vermeiden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das mit der gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenkontur ausgebildete Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes eine gegenüber dem aus dem Bohrkopf vorragenden Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes vergrößerte Außenabmessungen aufweist. Durch derartige vergrößerte Außenabmessungen läßt sich der Hartmaterialeinsatz sicher in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung in der Bohrkrone lagern und es läßt sich weiters eine entsprechend große Oberfläche für eine sichere Übertragung der Schlagenergie zur Verfügung stellen.
Für eine ordnungsgemäße und einfache Festlegung eines Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die lichte Weite einer Bohrung bzw. Durchbrechung zur Aufnahme des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes die Außenabmessungen des im Bohrkopf aufzunehmenden Endes des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes wenigstens geringfügig übersteigt und daß der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz in dem in der Bohrung aufgenommenen Teilbereich von einer Hülse umgeben ist, deren Außenabmessungen an die lichte Weite der Bohrung des Bohrkopfes angepaßt sind, wobei, wie einleitend angeführt, die Verwendung von entsprechenden Hülsen zur Festlegung von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen für sich gesehen bekannt ist.
Für eine sichere Festlegung eines derartigen Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatzes unter Verwendung einer Hülse wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die den Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz umgebende Hülse mit dem Material des Bohrkopfes verschweißbar ist. Während bei bekannten Ausführungsformen Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze üblicherweise direkt mit dem Material des Bohrkopfes bzw. des Grundkörpers verlötet wurden, läßt sich durch die Verwendung einer Hülse eine Verschweißung zwischen dem Hülsenmaterial und dem Material des Grundkörpers bzw. des Bohrkopfes vornehmen, während üb- licherweise ein Verschweißen der für die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze verwendeten Materialien nicht möglich ist. Durch Vorsehen einer Verschweißung zur Festlegung eines Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes an dem Bohrkopf bzw. dem Grundkörper wird weiter sichergestellt, daß bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Bohrkrone unter erhöhten Temperaturen, beispielsweise zur Herstellung eines Stichloches eines Hochofens, trotz der gegebenenfalls herrschenden, hohen Temperaturen die Schweißverbindung zur Festlegung des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes an der Bohrkrone nicht gelöst bzw. gelockert wird.
Alternativ zum Vorsehen von Einsatzhülsen, welche eine Festlegung von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen in entsprechend größere Abmessungen aufweisenden Öffnungen er- möglichen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze von der zum Grundkörper der Bohrkrone gewandten Seite des Bohrkopfes in die Bohrungen bzw. Durchtrittsöffnungen einpaßbar sind und daß der Bohrkopf nach Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze mit dem Grundkörper verbindbar, insbesondere verschweißbar, ist. Nach einem Einpassen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze im Bohrkopf, wobei die Hartmaterialeinsätze beispielsweise gegenüber einem Herausfallen durch Vorsehen von entsprechend größere Außenabmessungen aufweisenden Teilbereichen gesichert sind, läßt sich in weiterer Folge der Bohrkopf unmittelbar mit dem Grundkörper der Bohrkrone verbinden, insbesondere verschweißen, so daß wiederum eine zuverlässige Festlegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze erzielbar ist.
Da ein im wesentlichen hauben- bzw. kappenförmiger Bohr- köpf, welcher den Grundkörper der Bohrkrone umgibt, gegebenenfalls einen erhöhten Fertigungsaufwand erfordert, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Bohrkopf insbesondere an Positionen bzw. Linien zur Aufnahme jeweils einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen geteilt ausgebildet ist und daß die Teilbereiche des Bohrkopfes nach Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze in den Bohrungen bzw. Durchbrechungen miteinander und/oder mit dem Grundkörper verbindbar, insbesondere verschweißbar, sind. Derartige Teil- bereiche bzw. Teilabschnitte des Bohrkopfes lassen sich auch entsprechend einfach und exakt aufeinander abgestimmt anfertigen, worauf in weiterer Folge die einzelnen Elemente des Bohrkopfes nach einer Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze ebenfalls mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere verschweißt, werden.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit der Festlegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze in den entsprechenden Aufnahmeöffnungen der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Bohrungen bzw. Durchbrechungen des Bohrkopfes einen sich zur Außenoberfläche des Bohrkopfes verjüngenden Querschnitt aufweisen und/oder im von der Außenoberfläche des Bohr- köpfes abgewandten Endbereich abgesetzt bzw. mit erweitertem Querschnitt ausgebildet sind. Derartige sich verjüngende Aufnahmeöffnungen lassen sich entsprechend einfach herstellen, wobei auch entsprechend abgesetzte Bereiche, welche beispielsweise auf sich vergrößernde Außenabmessungen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze abgestimmt werden können, ebenfalls einfach herstellbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegen- den Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Bohr- kröne gemäß Pfeil II, wobei Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 darstellt;
Fig. 3 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Bohrkrone gemäß Pfeil IV, wobei Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 4 darstellt;
Fig. 5 wiederum in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungs- form einer erfindungsgemäßen Bohrkrone; und
Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 dargestellte Bohrkrone gemäß Pfeil VI, wobei Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 6 darstellt.
In Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Bohrkrone bezeichnet, wobei ein Grundkörper 2, an welchem ein nicht näher dargestelltes Bohrgestänge beispielsweise über eine schematisch angedeutete Verschraubung 3 anschließt, einstückig mit einem Bohrkopf 4 ausgebildet ist. Der Bohrkopf 4 weist eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen 5 auf, in welchen jeweils Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 angeordnet sind.
Weiters ist aus der Draufsicht gemäß Fig. 2 ersichtlich, daß im Bohrkopf beispielsweise zwei Spülbohrungen 7 zum Einbringen eines Spülfluids in den Bereich der Abbau- bzw. Bohrfläche münden, wobei ein derartiges Spülfluid ebenfalls über das nicht näher dargestellte Bohrgestänge eingebracht wird.
Die Festlegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 erfolgt bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs- form unter Verwendung von Hülsen 8, welche die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 über einen Teilbereich ihrer LängserStreckung umgeben, wobei die Hülsen 8 mit dem Material des Bohrkopfes 4 über schematisch angedeutete Schweißstellen bzw. Schweißnähte 9 verschweißt sind.
Jeder Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz 6 weist an dem aus dem Bohrkopf vorragenden Ende abgewandeten, im Bohrkopf 4 aufgenommenen Ende einen Bereich 10 auf, welcher eine beispielsweise kugelförmig geformte Oberfläche 11 aufweist. Die Aufnahmeöffnung 5 ist ebenfalls mit einer entsprechend gewölbten bzw. gekrümmten, komplementären Oberfläche ausgebildet.
Durch Vorsehen der aufeinander abgestimmten, gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenkonturen 11 sowohl des Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatzes 6 als auch der A fnahmeöffnung 5 läßt sich sicherstellen, daß insbesondere bei fortschreitender Beanspruchung der Hartmaterial- bzw. Hartmetallein- sätze 6, welche beispielsweise zu einer Lockerung in den einzelnen Aufnahmeöffnungen 5 führen kann, zuverlässig selbst bei einer geringen Schrägstellung in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 5 eine entsprechende Kraftübertragung vom Grundkörper 2 bzw. Bohrkopf 4 auf die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 erfolgen kann.
Die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 weisen hiebei im Endbereich 10 einen abgesetzten Bereich 13 auf, wobei der Endbereich 10 gegenüber dem aus dem Bohrkopf 4 vorragenden Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes 6 vergrößerte Außenabmessungen aufweist, so daß durch die Verwendung der Hülse 8 jeder Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz sicher im Bohrkopf 4 gehalten wird. Da die Hülse 8 üblicherweise aus einem gegenüber dem Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsatz 6 weicheren bzw. weniger festen Material besteht, läßt sich bei insbesondere außermittiger Beanspruchung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 ein Lockern derselben erwarten, wobei jedoch durch den ab- gesetzten Bereich bzw. die Schulter 13 ein Herausfallen des
Hartmaterialeinsatzes 6 aus der Aufnahmeöffnung 5 vermieden werden kann .
Weiters wurde festgestellt, daß nach einer Lockerung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 in den Aufnahmebohrungen bzw. -Öffnungen 5 durch die bei einem Drehschlagbohren auftretende, kombinierte sowie abwechselnde Schlag- und Drehbeanspruchung auch eine Rotationsbewegung der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 in den jeweiligen Auf- nahmebohrungen 5 um ihre Längsachse erfolgt, wodurch sich ein Selbstschärfungseffekt der aus dem Bohrkopf 4 vorragenden Spitzen bzw. Endbereiche der Hartmaterialeinsätze 6 erzielen läßt. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform ist der wiederum mit 2 bezeichnete Grundkörper getrennt von dem Bohrkopf 4 ausgebildet und es ist weiters der Bohrkopf 4 in zwei Hälften unterteilt, welche insbesondere in Fig. 4 mit 4' und 4" bezeichnet sind.
Anstelle der Verwendung von Hülsen zur Festlegung der Hartmaterialeinsätze 6 im Bohrkopf 4 werden die Hartmaterial- einsätze 6 in die Aufnahmeöffnungen 5 vor einer Festlegung des Bohrkopfes 4 an dem Grundkörper 2 durch ein Einschieben von der Rückseite bzw. zum Grundkörper 2 gewandten Seite des Bohrkopfes 4 in die jeweiligen Aufnahmeöffnungen 5 eingebracht, worauf in weiterer Folge die Teilbereiche 4' und 4" des Bohrkopfes mit dem Grundkörper 2 verschweißt werden, wobei entsprechende Schweißstellen mit 14 und 15 in Fig. 3 angedeutet sind.
Wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 weisen sowohl die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 als auch die Aufnahmeöffnungen 5 jeweils komplementäre, gewölbte bzw. gekrümmte Oberflächen 11 auf. Weiters ist wiederum ein abgesetzter Bereich bzw. eine Schulter 13 an dem im Bohrkopf 4 aufgenommenen Ende jedes Hartmaterial- bzw. Hartme- talleinsatzes 6 als Sicherung gegen ein Herausfallen aus der jeweiligen Aufnahmeöffnung 5 des Bohrkopfes 4 vorgesehen.
Auch bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Darstellung fin- det ein vom Grundkörper 2 der Bohrkrone 1 getrennter Bohrkopf 4 Verwendung, in welchen wiederum vor dem Verbinden des Grundkörpers 2 mit dem Bohrkopf 4 Hartmaterialeinsätze 6 in entsprechenden Aufnahmeöffnungen 5 aufgenommen werden. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 ist bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Bohrkopf 4 einstückig ausgebildet und es erfolgt eine Verbindung mit dem Grundkörper 2 durch eine wiederum mit 14 angedeutete Verschweißung.
Für eine ordnungsgemäße Kraftübertragung selbst nach einem Lockern bzw. Verschleißen der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze 6 sind auch in dieser Ausführungsform sowohl das im Bohrkopf 4 aufgenommene Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes 6 als auch der Aufnahmebereich im Grundkörper 2 mit einer gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche ausgebildet.
Anstelle der Ausbildung sämtlicher Hartmaterialeinsätze 6 mit einer gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche könnten entsprechend dem Einsatzzweck beispielsweise nur besonders beanspruchte, einzelne Hartmaterialeinsätze 6 derart ausgebildet sein, um die erforderliche Löseenergie zuverlässig in das Bohrloch einbringen zu können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bohrkrone zum Bohren, insbesondere Drehschlagbohren, eines Loches, insbesondere eines Stichloches eines Hoch- ofens, wobei die Bohrkrone aus einem Bohrkopf mit einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätzen und einem Grundkörper zur Verbindung mit einem Antriebselement etc. zum Antreiben bzw. Beaufschlagen der Bohrkrone besteht, wobei die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze in Bohrungen bzw. Durchbrechungen des Bohrkopfes aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz (6) an dem im Bohrkopf (4) aufgenommenen Ende wenigstens teilweise mit einer gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächenkontur (11) ausgebildet ist, welche mit einer komplementären, gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche des Bohrkopfes (4) und/oder des Grundkörpers (2) zusammenwirkt .
2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Oberflächenkontur (11) des Endes (10) des
Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes (6) von einer sphärischen Oberfläche bzw. einer Kugelschicht gebildet ist.
3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeich- net, daß das mit der gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenkontur (11) ausgebildete Ende (10) des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes (6) eine gegenüber dem aus dem Bohrkopf
(4) vorragenden Ende des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes (6) vergrößerte Außenabmessungen (13) aufweist.
4. Bohrkrone nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite einer Bohrung bzw. Durchbrechung (5) zur Aufnahme des Hartmaterial- bzw. Hartme- talleinsatzes (6) die Außenabmessungen des im Bohrkopf (4) aufzunehmenden Endes des Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatzes (6) wenigstens geringfügig übersteigt und daß der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz (6) in dem in der Boh- rung (5) aufgenommenen Teilbereich von einer Hülse (8) umgeben ist, deren Außenabmessungen auf die lichte Weite der Bohrung (5) des Bohrkopfes (4) angepaßt sind.
5. Bohrkrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz (6) umgebende
Hülse (8) mit dem Material des Bohrkopfes (4) verschweißbar ist .
6. Bohrkrone nach Anspruch 1, 2 oder 3 , dadurch gekenn- zeichnet, daß die Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze (6) von der zum Grundkörper (2) der Bohrkrone (1) gewandten Seite des Bohrkopfes (4) in die Bohrungen bzw. Durchtrittsöffnungen (5) einpaßbar sind und daß der Bohrkopf (4) nach Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze (6) mit dem Grundkörper (2) verbindbar, insbesondere verschweißbar, ist .
7. Bohrkrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (4) insbesondere an Positionen bzw. Linien zur Aufnahme jeweils einer Mehrzahl von Hartmaterial- bzw.
Hartmetalleinsätzen (6) geteilt ausgebildet ist und daß die Teilbereiche (4', 4") des Bohrkopfes (4) nach Aufnahme der Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatze (6) in den Bohrungen bzw. Durchbrechungen (5) miteinander und/oder mit dem Grundkörper (2) verbindbar, insbesondere verschweißbar, sind.
8. Bohrkrone nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen bzw. Durchbrechungen (5) des Bohrkopfes (4) einen sich zur Außenoberfläche des Bohrkopfes (4) verjüngenden Querschnitt aufweisen und/oder im von der Außenoberfläche des Bohrkopfes (4) abgewandten Endbereich abgesetzt bzw. mit erweitertem Querschnitt ausgebildet sind.
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