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Dokumentenidentifikation DE102005011120B4 26.10.2006
Titel Schneckenbohrer
Anmelder Bauer Maschinen GmbH, 86529 Schrobenhausen, DE
Erfinder Finkenzeller, Stefan Michael, Dipl.-Ing.(FH), 85084 Reichertshofen, DE
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Anmeldedatum 10.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005011120
Offenlegungstag 13.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2006
IPC-Hauptklasse E21B 10/44(2006.01)A, F, I, 20060727, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schneckenbohrer mit mindestens einem Bohrschaft, an welchem mindestens eine Bohrwendel angeordnet ist, welche in einem unteren Verjüngungsbereich spiralförmig verjüngend ausgebildet ist, wobei in diesem Verjüngungsbereich entlang einer Außenkante der Bohrwendel Bohrzähne angeordnet sind gemäß dem Oberbegriff- des Anspruchs 1.

Ein derartiger Schneckenbohrer ist aus der DE 296 12 342 U1 bekannt. Bei diesem bekannten Schneckenbohrer, welcher auch als Progressivschneckenbohrer bezeichnet wird, sind eine Vielzahl von Bohrzähnen an der Außenkante angeordnet. Gemäß der Darstellung von 1 nimmt der Abstand der einzelnen Bohrzähne zueinander mit zunehmender Verjüngung ab. Weiterhin sind Schneckenbohrer bekannt, welche Bohrzähne mit einem gleichen Abstand der Bohrzähne zueinander aufweisen.

Aus der DE 32 28 737 C2 ist eine Bohrschnecke bekannt, welche in einem mittleren Bereich einer radial verlaufenden Arbeitskante einer Wendel mehrere Bohrzähne aufweist, deren radiale Abstände untereinander gleich sind. In einem inneren Bereich und an einem äußeren Bereich sind Bohrzähne in einer Doppelanordnung vorgesehen.

Die Bohrzähne sind einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt. Sie sind daher auswechselbar in Zahnhaltern angebracht, welche wiederum leicht auswechselbar an der Außenkante der Bohrwendel angeschweißt und mit zusätzlichen Panzerungen versehen sind.

Die Einsatzdauer und die Bohrleistung eines Schneckenbohrers wird maßgeblich durch den Verschleiß dieser Bohrzähne bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenbohrer anzugeben, welcher einen besonders geringen Wartungsaufwand besitzt.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Schneckenbohrer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Schneckenbohrer ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Bohrzähne zueinander in einem Bereich nahe dem Bohrschaft größer ist als in einem Außenbereich.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Bohrzähne im Außenbereich der Bohrwendel einem besonders starken Verschleiß ausgesetzt sind und eher als die innenliegenden Bohrzähne ausgewechselt werden müssen. Als eine Erklärung hierfür kann angesehen werden, dass die Bohrzähne zwar mit derselben Winkelgeschwindigkeit am Bohrer bewegt werden, jedoch die weiter außen liegenden Bohrzähne eine größere Relativgeschwindigkeit besitzen. In derselben Zeiteinheit überläuft ein Bohrzahn am Außenbereich also eine größere Bodenfläche als ein innerer Bohrzahn, wodurch sich ein höherer Verschleiß ergibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von näher und enger aneinander liegenden Bohrzähnen im Außenbereich verteilt sich dieser Verschleiß auf mehr Bohrzähne, so dass ein insgesamt gleichmäßigeres Verschleißverhalten der gesamten Bohrzähne erreicht wird. Dies führt zu einer Verbesserung der Wartungszyklen und damit zu einer erhöhten Einsatzbereitschaft des Schneckenbohrers bei verminderten Kosten.

Das Verschleißverhalten der Bohrzähne wird erfindungsgemäß noch dadurch verbessert, dass jeder Bohrzahn gegenüber dem in Schneidrichtung vorausgehenden Bohrzahn radial nach außen um einen Differenzbetrag vorsteht, wobei der Differenzbetrag mit zunehmenden Abstand vom Bohrschaft abnimmt. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, dass die weiter außen liegenden Bohrzähne einen geringeren Schnittbereich zum Abtrag des Bodens aufweisen. Unter Berücksichtigung der größeren Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Boden der weiter außen liegenden Bohrzähne kann so erreicht werden, dass jeder Bohrzahn nahezu dieselbe Flächen- bzw. Volumeneinheit pro Zeiteinheit überstreicht oder abarbeitet.

Grundsätzlich kann sich der Abstand der Bohrzähne in einem mittleren Bereich auch wieder geringfügig gegenüber den inneren Bohrzähnen vergrößern, wenn für die jeweiligen Bohrzähne in diesem mittleren Bereich die optimalen Schnittbedingungen vorliegen. Hierbei wird Rechnung getragen, dass das Verschleißverhalten nicht nur bei einer zu großen Schnittgeschwindigkeit sondern auch bei einer zu geringen Schnittgeschwindigkeit der Bohrzähne, wie es sich nahe am Bohrschaft ergeben kann, merklich zunimmt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung jedoch darin, dass der Abstand der Bohrzähne zueinander mit zunehmender Entfernung vom Bohrschaft abnimmt. Bei einer entsprechenden Auswahl der Zähne kann hierdurch ein deutlich reduziertes Verschleißverhalten der Bohrzähne erreicht werden.

Der Verschleiß an dem Schneckenbohrer im verjüngenden Bereich kann erfindungsgemäß weiter dadurch vermindert werden, dass die Bohrzähne in Ausnehmungen angeordnet sind, welche entlang der Außenkante in die Bohrwendel eingebracht sind, und dass zwischen den Ausnehmungen Zwischenabschnitte ausgebildet sind, deren Außenflanken zueinander sägezahnförmig ausgestaltet sind. Diese sägezahnförmige Ausgestaltung der Zwischenbereiche wird gegenüber der normalen sich spiralförmig verjüngenden Außenkante einer Bohrwendel durch einen geänderten Krümmungsradius erreicht. Durch diese spezielle Anordnung wird der wesentliche Verschleiß, welcher durch die Reibung mit dem umgebenden Boden hervorgerufen wird, durch die Bohrzähne und deren Halterungen aufgefangen. Die Außenflanken der Zwischenräume der Bohrwendel können dabei ohne besondere Verschleißschutzvorrichtungen ausgebildet sein.

Nach der Erfindung wird ein Wartungsaufwand für den Schneckenbohrer weiter dadurch reduziert, dass in den Ausnehmungen Bohrzahnhalter eingeschweißt sind, in welchen die Bohrzähne lösbar aufgenommen sind. Die dem besonderen Verschleiß unterliegenden Bohrzähne können so mit entsprechenden Werkzeugen einfach aus den Bohrzahnhaltern gelöst und durch neue Bohrzähne ersetzt werden. Auch die Bohrzahnhalter können etwa durch Schneidbrenner oder Trennschleifer relativ leicht gelöst und ausgewechselt werden.

Der Schneckenbohrer kann eine feste Bohrspitze am unteren Ende des sich verjüngenden Bereiches aufweisen. Eine wartungsfreundliche Anordnung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass der Bohrschaft eine Aufnahme für eine Bohrspitze aufweist. Dies erlaubt auch ein schnelles Auswechseln der Bohrspitze, welche ebenfalls einem Verschleiß unterliegt.

Nach der Erfindung wird dabei eine besonders drehfeste Verbindung zum Bohrschaft erreicht, dass die Aufnahme für die Bohrspitze einen eckigen Querschnitt besitzt. Der eckige Querschnitt sorgt für eine drehfeste Verbindung, so dass lediglich eine unaufwändige axiale Lagesicherung, etwa durch einen quer gerichteten Bolzen benötigt wird.

Dabei ist es nach der Erfindung besonders wirtschaftlich, dass eine Bohrspitze vorgesehen ist, die selbst Bohrzähne aufweist. Die Bohrzähne sind dabei genauso wie die Bohrzähne an den Außenwendeln aufgebaut und auch in den gleichen Aufnahmen eingebracht. Es müssen also nur wenige Arten von Verschleißmaterialien zum Austausch bereitgehalten werden.

Die Erfindung wird weiter anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bohrwendel von unten und

2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schneckenbohrers.

In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Schneckenbohrer 10 mit einem rohrförmigen runden Bohrschaft 12 dargestellt, an dessen Außenseite eine erste Bohrwendel 14 mit mehreren Umdrehungen angeordnet ist. In einem unteren zur Bohrspitze 32 hin gerichteten Verjüngungsbereich 16 verjüngt sich der Außendurchmesser der Außenkante der ersten Bohrwendel 14 spiralförmig. In diesem Verjüngungsbereich 16 ist auch eine zweite Bohrwendel 15 angeordnet, welche sich um etwa eine halbe Umdrehung um den Bohrschaft 12 erstreckt, um so eine symmetrische Abtragsleistung im Bohrbetrieb sicherzustellen. Der dargestellte Schneckenbohrer 10 kann über eine Verbindungseinrichtung 40 an seinem oberen Ende mit einem Bohrgestänge oder weiteren Schneckensegmenten drehfest verbunden werden.

In dem Verjüngungsbereich 16 sind an der Außenkante der ersten Bohrwendel 14 und der zweiten Bohrwendel 15 Ausnehmungen 20 vorgesehen, in welchen büchsenförmige Bohrzahnhalter 26 eingeschweißt sind. In diesen Bohrzahnhaltern 26 ist jeweils ein Bohrzahn 18 lösbar eingesetzt. Auch an der Bohrspitze 32, welche in eine quadratische Aufnahme 30 am unteren Ende des Bohrschaftes 12 eingesetzt ist, sind insgesamt vier schräg zueinander angeordnete Bohrzähne 18 in entsprechenden Bohrzahnhaltern eingesetzt.

Um eine möglichst gleichmäßige Abtragsleistung und damit einen gleichmäßigen Verschleiß an den einzelnen Bohrzähnen 18 zu erreichen, ist der Abstand der benachbarten Bohrzähne 18d, 18e im Außenbereich kleiner als ein Abstand der Bohrzähne 18a, 18b im Innenbereich nahe dem Bohrschaft 12. Bei dem in 1 dargestellten Schneckenbohrer 10 ist eine Bohrdrehrichtung entgegen des Uhrzeigersinns vorgesehen. Zur weiteren Verschleißverminderung stehen die Bohrzähne 18 gegenüber den in Schneidrichtung vorangehenden Bohrzähnen 18 radial nach außen um einen Differenzbetrag vor. So steht der Bohrzahn 18b radial nach außen gegenüber dem vorangehenden Bohrzahn 18a radial vor, während der nächstfolgende Bohrzahn 18c ebenfalls gegenüber dem in Schneidrichtung vorausgehenden Bohrzahn 18b um einen Differenzbetrag radial vorsteht. Dabei ist es erfindungsgemäß, dass dieser Differenzbetrag des radialen Vorstehens gegenüber dem vorausgegangenen Bohrzahn mit zunehmendem Abstand vom Bohrschaft 12 abnimmt. Das heißt, dass beispielsweise der Bohrzahn 18e gegenüber dem vorausgegangenen Bohrzahn 18d um einen geringeren Differenzbetrag vorsteht, als der weiter innen liegende Bohrzahn 18b gegenüber seinem vorausgehenden Bohrzahn 18a. Die Verringerung des jeweiligen Differenzbetrages von einem Bohrzahn 18 zum nächsten kann dabei erfindungsgemäß so eingestellt werden, dass jeder Bohrzahn pro Zeiteinheit die gleiche Bodenfläche bzw. das gleiche Bodenvolumen bearbeitet.

Zwischen den einzelnen Bohrzähnen 18 sind jeweils Zwischenabschnitte 22 der Bohrwendeln 14, 15 angeordnet, wobei deren Außenflanken 24 durch Veränderung des Krümmungsradius zueinander sägezahnförmig ausgebildet sind, wie aus 1 zu entnehmen ist. Die Außenflanken 24 sind in Richtung zum jeweils dahinter liegenden Bohrzahn 18 radial nach innen fliehend ausgestaltet, so dass die Außenflanken 24 durch die vorausgehenden und vorausstehenden Bohrzähne 18 und deren Bohrzahnhalter 26 weitgehend vor Reibungsverschleiß mit dem Bodenmaterial geschützt sind.


Anspruch[de]
Schneckenbohrer mit einem Bohrschaft (12), an welchem mindestens eine Bohrwendel (14, 15) angeordnet ist, welche in einem Verjüngungsbereich (16) spiralförmig verjüngend ausgebildet ist, wobei in diesem Verjüngungsbereich (16) entlang einer Außenkante der Bohrwendel (14, 15) Bohrzähne (18) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Bohrzähne (18) zueinander in einen Innenbereich nahe dem Bohrschaft (12) größer ist als in einem Außenbereich. Schneckenbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bohrzahn (18) gegenüber den in Schneidrichtung vorangehenden Bohrzahn (18) radial nach außen um einen Differenzbetrag vorsteht, wobei der Differenzbetrag mit zunehmendem Abstand vom Bohrschaft (12) abnimmt. Schneckenbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Bohrzähne (18) zueinander mit zunehmender Entfernung vom Bohrschaft (12) abnimmt. Schneckenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrzähne (18) in Ausnehmungen (20) angeordnet sind, welche entlang der Außenkante in die Bohrwendel (14, 15) eingebracht sind, und dass zwischen den Ausnehmungen (20) Zwischenabschnitte (22) ausgebildet sind, deren Außenflanken (24) zueinander sägezahnförmig ausgestaltet sind. Schneckenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausnehmungen (20) entlang der Außenkante der Bohrwendel (14, 15) Bohrzahnhalter (26) angebracht sind, in welchen die Bohrzähne (18) lösbar aufgenommen sind. Schneckenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrschaft (12) eine Aufnahme (30) für eine Bohrspitze (32) aufweist. Schneckenbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (30) für die Bohrspitze (32) einen eckigen Querschnitt aufweist. Schneckenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrspitze (32) vorgesehen ist, die selbst Bohrzähne (18) aufweist.






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