[发明专利]旋转式钻具

说明书

本发明涉及一种旋转式钻具，用于以轴向冲击方式开采岩石和拆除钢筋加固的地基，它主要具有一个带硬质合金切削刀片的钻头和以螺旋线形成的切削槽，它们延伸至旋转式钻具总长的一部分，其中硬质合金切削刀片具有主刀刃，它(们)与旋转式钻具的轴构成一切削角，该切削角与螺旋倾斜度同旋转式钻具的轴线构成的角不同。

旋转式钻具用于在岩石、墙体和钢筋加固的地基中，尤其在钢筋混凝土中以有效方式钻孔和洞。它们具有一个最好带有硬质合金刀片的钻头和延伸至旋转式钻具总长的一部分的切削槽。这种旋转工具通常与锤式钻具组合在一起使用，它们在旋转式钻具的旋转运动的基础上叠加一个轴向冲击。为避免刀片的过快损坏，用于以轴向冲击方式开采岩石和拆除钢筋加固地基的钻具其刀片设置成带切削角，该切削角与由切削槽同钻具轴线构成的角不同。

在钢筋混凝土的拆除作业时可能出现所谓的钢筋碰撞(Armierungstreffen)，即钻头碰在钢筋上。通过对钢筋的冲击会使其硬化加强，通常不能使钢筋切断，在这种情况下需要放弃开始的孔而在旁边再钻一个新孔，希望这次不会遇到钢筋。可以预料，这种工序很浪费时间因而也昂贵，由于与钢筋相遇而使钻头的刀片提前损坏。过去人们试图通过钻头主切削刃和副切削刃的特殊几何设计来解决上述问题。例如，DE-PS829586号专利就提出钻头的副切削刃也设有一个特殊的凿角。不过这种解决办法的结果不理想。

本发明的目的是提供一种旋转式钻具，它将避免上面的问题和缺点。这种旋转式钻具在以轴向冲击方式开采岩石、坚硬的混杂岩石及拆除钢筋加固的地基时其损坏程度应是经济角度上可接受的。它尤其应该具有下面的可能性：即无论是否遇到钢筋都能将钢筋混凝土中的孔完成。

此目的可通过一种具有权利要求1所述特征的旋转式钻具来达到，尤其是通过本发明提供一种用于以轴向冲击方式开采岩石和拆除钢筋加固的地基的旋转式钻具，它主要具有一个带硬质合金刀片的钻头和由螺旋线形成的切削槽，该切削槽延伸至旋转式钻具总长的一部分。硬质合金刀片具有主切削刃，它与旋转式钻具的轴线构成一切削角，该切削角与由螺旋线倾斜度和旋转式钻具的轴线构成的角不同。螺旋至少在其所延伸的局部区段从旋转式钻具的轴线到螺纹圆周方向逐渐增大。

在旋转式钻具插入端传入的轴向冲击以纵向波的形式沿钻具传送。通过所发明的螺旋至少在长度延伸的局部区段上具有的结构使钻具内的纵向波诱导出一个旋转波，由此旋转钻具的钻头的主切削刃在其力的作用方向上不仅获得一个纵向冲击而且还获得一个扭转冲击。扭转冲击对主切削刃产生的附加冲击式作用力加强了主切削刃的剪切效应，因此钢筋也能通过剪切被破坏。

纵向波和扭转波同时到达刀刃上。它们的叠加形成一种旋转冲击，其能量分配更有利，因为它在掘进方向具有一个冲击分量在切线方向也具有一个冲击分量。由于力矢量的这种方向的改变使得含矿物建筑材料更易被破坏。用所发明的这种旋转钻具采掘时，由于具有更适合的能量分配而减少了热量的产生，因此在大多数量情况下不需要对钻具冷却。在这种情况下采掘可在干燥条件下进行，这额外降低了费用。

当边缘处螺旋质量约占50％到75％时，可获得最佳旋转冲击的纵向分量与扭转分量之比。

轴向螺旋厚度基本上是向螺旋周边逐渐增加的，从而旋转钻具的轴线到螺旋周边方向质量逐渐增大。

螺旋斜度过大会妨碍纵向波诱导旋转波，因此，螺旋斜度与钻具轴构成的角小于50°而大于5°是最佳的。

螺旋最好延伸至钻具总长的1/3到2/3处。较大的螺旋长度有宜于耦合纵向摆动和扭转方向摆动。同时，钻具应保留一足够长的区段，用作扭矩耦合位置。

作为另一优先实施例，螺旋在其所延伸长度的局部区段上其螺旋质量从旋转钻具的轴到螺旋圆周方向上是增大的，且螺旋直径比钻具的其它区段更大。通过本发明所提出的这种较大直径的区段可以使由于螺旋质量的局部变化而引起钻具弯曲强度的降低得到补偿。耦合旋转振动使区段得以优化，并且由于较大的直径保持其弯曲强度。钻具上其余带有普通螺旋的区段应设计成有利于钻掉的粉粒的输送和有利于降低声辐射。

从制造技术和使用而言，旋转式钻具最好具有两个切削槽，它们由径向相互对置螺旋形成，两螺旋对钻具轴线的倾斜角相同并具有对称的截面。

下面参照附图所描述的实施例对本发明做进一步说明。描述仅限于对理解本发明重要的细节。

图1.所发明的旋转式钻具。

图2.旋转钻具螺旋区段截面图。

图3.与本发明相应的螺旋断面图。