FI66679C - Sjaelvarbetande borrpropp - Google Patents

Description

1 66679

Itsetoiminen poravaarna.- 5jäivarbetande borrpropp.

Tämän keksinnön kohteena on itsetoiminen poravaarna, jossa on ankkurointiosa ja jonka etusivulla on poranpää ja takasivulla taaksepäin kartiomaisesti suippeneva kiinnity sosa.

Totunnaiset itsetoimiset poravaarnat, jotka tavallisesti ankkuroidaan betoniin, käsittävät hoikin tai harustangon muotoisen ankkurointiosan, jossa joko itsessään on poranpää tai joka etupuolelta on varustettu paikalleen asetettavilla leikkuuterillä. Tapahtuneen porausvaiheen jälkeen, joka tapahtuu antamalla iskuja ankkurointiosaan sekä kiertämällä sitä, laajennetaan tai haritetaan ankkurointi-osa sen itse aikaansaamassa poranreiässä. Tätä varten on olemassa katkokartion tai mainittujen leikkuuterien muotoinen vaarnamainen laajennus- eli harituselin, joka pakotetaan harustangon aksiaaliseen rakoon. Haritusvaiheen suorittamiseksi harituselimeen tai ankkurointiosaan välitetään ainoastaan iskuja.

Näiden tunnettujen vaarnojen huomattavia epäkohtia ovat toisaalta niiden moniosaisuus ja toisaalta niiden vaikea työstäminen. Niinpä esimerkiksi sn/ellutusmuodossa, jossa on holkkimainen ankkurointiosa, tarvitaan poikkileikkaukseltaan verraten suuri poranreikä, mikä vaatii pitkiä porausaikoja. Edelleen asetusvaihe sinänsä vie myöskin paljon aikaa, koska poraus ja haritus tapahtuvat toisistaan erillisissä vaiheissa. Lisäksi tarvitaan asetuslaite muutettavine työtoimintoineen, koska poraus tapahtuu kiertämällä ja iskemällä, kun taas haritus tapahtuu ainoastaan iskemällä. Näiden vaarnojen eräänä ratkaisevana toimintaepäkohtana on kuitenkin myös se, että niillä kuormitettaessa ei ole mitään jälkiharitusvaikutusta.

Lisäksi itsetoimiset poravaarnat ovat tunnetut kaivosvah-vikkeissa käyttämiseksi, joissa poravaarnoissa on ankku-rointosa kiinnitysmateriaalin kiinnitämiseksi ja ankkunrointi- 2 66679 osaan liittyvä varsiosa. Jälleen ankkurointiosan muodostaa etupuolinen poranpää leikkuuterineen ja kuljetuskierukka porausjätettä varten sekä poranpäähän liittyvä, taaksepäin kartiomaisesti suippeneva kiinnitysosa.

Paikalleen asettamiseksi tämä vaarna pakotetaan kiinnitysmateriaaliin kiertoliikkeellä, jolloin porausjäte pääsee leikkuuterien alueelta kuljetuskierukan kautta kiinnitysosan alueeseen. Vaakasuorasti tai pystysuorasti alaspäin kulkevan poraussuunnan tapauksessa porausjätettä jää aina vaarnan pinnan ja poranreiän seinämän väliin. Porausjätteen ainoastaan se osa siirtyy pois poranreiästä, jolla ei ole paikkaa vaarnan ja poranreiän seinämän välisessä mainitussa tilassa. Kun koko ankkurointiosa on pakotettu kiinnitysmateriaaliin, niin vaarnalle annetaan vastakkainen pyörimissuunta.

Tämän johdosta porausjäte saa taaksepäin tapahtuvan liikkeen ja tulee kartiomaisen kiinnitysosan ja poranreiän seinämän väliin porausjätteen puristamiseksi ja siten vaarnan ankkuroimiseksi. Nyt paikalleen asetettu vaarna aikaansaa aksiaalisen kuormituksen vaikutuksesta porausjätteen lisääntyvän tiivistymisen kiinntysosan alueessa niin, että vaarnan ankkuuointiarvo vielä kohoaa.

Tämän tunnetun itsetoimisen poravaarnan eräänä huomattavana epäkohtana on ennen kaikkea se, että sitä ei voida käyttää pystysuorassa asetussuunnassa ylöspäin, koska tässä käyttö-tapauksessa kuljetuskierukan taakse pääsevä porausjäte putoaa kokonaan pois poranreiästä niin, että vaarnan ankkurointi porajätettä kiinnitysosan alueessa tiivistämällä ei ole mahdollista. Tämän vaarnan olennaisena epäkohtana on myöskin se, että muissa käyttösuunnissa aikaansaadaan porausjätteen riittämätön esitiivistys kiinnitysosassa.

Vasta huomattavalla aksiaalisella siiirolla aksiaalisen kuormituksen tapauksessa porausjäte tiivistyy kiinnitysosassa riittävästi käyttökelpoisen ankkurointiarvon saamiseksi. Kysymyksessä on siis ankkurointivarmuuteen nähden epävarma itsetoiminen poravaarna.

3 66679 Tämän keksinnön tehtävänä on aikaansaada yksinkertainen ja universaalisesti asetettava itsetoiminen poravaarna, jolla on hyvät ankkurointiarvot, suuri ankkurointivarmuus ja hyvä jälkitukivaikutus.

Keksinnön mukaan tämä tehtävä ratkaistaan siten, että kiinnitysosan kartiomaisen suipennuksen päätealueeseen on tehty poranreiässä olevan porausjätteen tiivistämiseksi toimiva kiertävä laippa, jonka ulkoläpimitta vastaa poranpään porausläpimittaa.

Keksinnön mukainen itsetoiminen poravaarna soveltuu tasa-aineisille kiinnitysmateriaaleille, kuten betonille ja kiville. Se voi olla varustettu joko ulkokierteellä tai sisäkierteellä, jolloin ensimmäisessä tapauksessa kierre-tappi liittyy pyörivään kiintorenkaaseen eli laippaan takanapäin. Vaarnan käyttämiseksi iskuporalaitteen pitimeen voi olla sovitettu takapäästään esimerkiksi katkokartion muotoinen jatkos tarkoitetun katkaisukohdan välityksellä.

Itsetoimisen poravaarnan paikalleenasetus tapahtuu käyttäen iskuporauslaitetta, jolloin poranpää tunkeutuu kiinnitys-materiaaliin. Porausjäte pääsee poranreiän syvimmästä kohdasta jatkuvasti kartiomaisen kiinnitysosan alueeseen ja tulee ulos suurimmaksi osaksi poranreiän suuaukosta porauksen aikana. Porauksen edistyessä laippa, joka voi olla tehty esimerkiksi kiintorenkaaksi, tulee poranreiän aukon alueeseen ja sulkee aukon ulospäin. Sen jälkeen poranpään irrottama porausjäte kulkee kiinnitysosan ja poranreiän seinämän väliseen vapaaseen, nyt suljettuun tilaan, jolloin eteenpäin kulkeva laippa tiivistää mainittuun tilaan suljetun porausjätteen. Tiiviyden lisääntyessä poranpään leikkausteho pienenee, kunnes lopuksi koko iskuenergia vaarnaa edelleen kierrettäessä on käytetty hyväksi suljetun porausjätteen tiivistämiseen.

Kiinnitysosan sileän pinnan ansiosta tiivistämisen aikana 4 66679 tiiviiksi kappaleeksi puristetun, tiivstetyn porausjätteen kosketuspinta on sileä niin, että vaarnan ja porausjätekap-paleen välinen kitka on pienempi kuin porausjätekappaleen ja poranreiän seinämän välinen tartuntakitka, jolloin porausjätekappale vaarnan asetuksen aikana ei pyöri vaarnan mukana. Tästä huolimatta porausjätteen lisääntyvällä tiiviydellä vaarnaan kohdistuu suureneva vääntömomentti.

Tämä vääntömomentti suunnitellun tai halutun katkaisukohdan välityksellä vaarnan kanssa yhdistetyn jatkoksen olemassa ollessa voi aikaansaada jatkoksen katkeamisen. Tällaisen suunnitellun katkaisukohdan ollessa rakenteellisesti sopiva tätä murtomomenttia voidaan käyttää kiinnitysosan alueeseen sisäänsuljetun porausjätteen riittävän tiivistymisen ilmaisimena.

Itsetoimiseen poravaarnaan kodistuvalla kuormituksella se tulee vedetyksi pienen matkan poranreiässä ulospäin, jolloin kiinnitysosan kartiomaisen suipennuksen vaikutuksesta porausjätekappale tiivistyy edelleen, ja ankkurointiarvo suurenee. Tällöin on erittäin tärkeää, että kiinnitysosan ja porausjätekappaleen välinen aksiaalinen suhteellinen siirtyminen on mahdollinen, mitä varmistaa sileä pinnan laatu. Laippa eli kiintorengas pysyy tämän jälkitukivaiheen aikana poranreiän alueessa niin, että porausjätekappaleen osien ulostuleminen tulee varmasti estetyksi.

Valittaessa kiinnitysosan kartiokulmaa on tärkeää, että se on itsepidättävällä alueella, jolloin mainittuja kiinni-tysaineita varten kartiokulma on 1 - 10°, sopivimmin 2 - 6°.

Jotta ankkurointi voitaisiin suorittaa mahdollisimman pienin porauskustannuksin, on edullista tehdä ankkurointi-osa mahdollisimman lyhyeksi. Niinpä keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan kiinnitysosa liittyy välittömästi poranpäähän. Varsinkin vaarnaa pehmeähköihin kiinnitysma-teriaaleihin, esimerkiksi pienen lujuuden omaavaan betoniin 5 66679 paikalleen asetettaessa toisaalta voi olla tarpeellista vaarnan syvempi ankkuroiminen, missä tapauksessa on tarkoituksenmukaista järjestää laipan ja kiinnitysosan väliin sopivan pituinen lieriömäinen alue.

Keksinnön erään ehdotuksen mukaan poranpäässä on pääasiallisesti aksiaalisesta suunnatut, kiinnitysosaan ulottuvat siirtoradat porausjätettä varten. Tämän ansiosta porausjät-teen siirtyminen poranpäästä kiinnitysosan alueelle tulee erittäin edulliseksi ja siten porauksen edistyminen paranee. Vaikka siirtoradat pienentävät poranpään poikkileikkausta korkeintaan 20 SS, tulee varmistetuksi, että poranpäa tästä huolimatta kuormitustapauksessa tulee riittävästi tuetuksi porausjätekappaleeseen. Siirtoradat voivat olla tehdyt yksinkertaisuuden vuoksi mataliksi tai raoiksi tai uriksi, jotka kulkevat ruuviviivamaisesti.

Vaarnan ankkurointiarovn suureneminen voidaan saavuttaa, kun keksinnön erään ehdotuksen mukaan kiinnitysosa on päällystetty paine- ja lämpöaktivoitavalla liimalla. Paikalleen asetuksen tiivistysvaiheen aikana tapahtuu näin liiman aktivointi niin, että porausjätekappaleen kiilautumisen vaikutuksella aikaansaadun vaarnan mekaanisen ankkuroinnin lisäksi saadaan myöskin kemiallinen ankkurointi liimaamalla vaarna ja porausjätekappale yhteen poranreiän seinämän kanssa.

Yksinkertaisuuden vuoksi on myöskin mahdollista liimalla päällystämättömien vaarnojen kysymyksessä ollessa paikalleen asetuksen aikana tuoda vettä kiinnitysporaukseen niin, että porausjätteessä esiintyvät reagoimattoman sementin jäännösmäärät voidaan myöhemmin käyttää hyväksi ja siten aikaansaada porausjätekappaleen myöskin kemiallinen kovettuminen. Veden sijasta kiinnitysporaukseen voidaan johtaa myöskin liimaa, joka myöskin aikaansaa porausjäte-kappaleen kovettumisen.

66679 o

Keksintöä selitetään nyt lähemmin eräänä esimerkkinä viitaten oheiseen piirustukseen, jossa:

Kuvio 1 esittää itsetoimivaa poravaarnaa porausvaiheessa.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista itsetoimivaa poravaarnaa tiivistysvaiheessa.

Kuvio 3 esittää kuvioiden 1 ja 2 mukaista itsetoimivaa poravaarnaa kuormitusvaiheessa.

Kuviossa 1 esitetyn itsetoimivan poravaarnan muodostaa olennaisesti kokonaisuudessaan viitenumerolla 1 merkitty ankkurointiosa, tämän taakse liittyvä kierretappi 2 ja katkokartion muotoinen jatkos 3. Ankkurointiosassa 1 on kokonaisuudessaan viitenumerolla 4 merkitty poranpää, tähän liittyvä, taaksepäin kartiomaisesti suippeneva kiinnitysosa 5 sekä tämän päässä oleva laippa eli kiintoren-gas 6. Poranpäähän 4 on hiottu etupuolisesti leikkuuterät 7, joihin liittyvät pääasiallisesti aksiaalisesti kulkevat, urien 8 muotoiset siirtoradat porausjauhoa eli poraus-jätettä varten.

Kuviossa 1 esitetyssä porausvaiheessa tässä lähemmin esittämättä jätetyn iskuporauslaitteen pidin 9 antaa ithetoimiselle poravaarnalle kiertoliikkeen ja iskuenergian, kuten on esitetty nuolilla, jolloin jatkos 3 on kiinnitetty pitimeen 9. Leikkuuterät 7 toimivat vastaanotto- eli kiinnitysmateriaalissa 11 ja aikaansaavat siten poranreiän 12. Tänä aikana porausjäte kulkee poranreiän syvimmästä kohdasta urien 8 kautta poranreiän 12 suuaukkoon ja tulee suurimmaksi osaksi siitä ulos.

Kuvion 2 mukaan edistyneen porausvaiheen jälkeen laippa 6 tulee poranreiän 12 aukon kohdalle niin, että tämä tulee suljetuksi, koska laipan 6 ja poranpään 4 ulkoläpi-mitat ovat yhtä suuret. Nyt kiinnitysosan 5 kohdalle poran- 7 66679 reikään 12 suljettu porausjäte tiivistetään pakottamalla edelleen itsetoimista poranvaarnaa kiertäen ja iskien laippa 6 poranreikään 12, jolloin poranpää 4 siirtää jatkuvasti porausjätettä. Kuitenkin mainitun porausjätteen kasvavan tiiviyden mukana itsetoimisen poravaarnan liike eteenpäin estyy niin, että porausteho laskee ja itsetoimi-seen poravaarnaan annettu välitetty iskuenergia lopuksi suorittaa yksinomaan poranreiässä 12 olevan porausjätteen tiivistämisen. Tällä tavalla poranreikään 12 muodostuu tiivis, pääasiallisesti holkkimainen porausjätekappale 13, joka aikaansaa kiinnitysosan 5 pinteytymisen. Siten päästään kieretapin 2 ja jatkoksen 3 välissä sijaitsevan suunnitellun eli halutun katkaisukohdan 14 murtamiseen.

Nyt itsetoiminen poravaarna on asetettu paikalleen.

Myöhemmin itsetoimista poravaarnaa voidaan kuormittaa, mikä kuvion 3 mukaan tapahtuu tavallisesti kiristämällä kiinnitettävä esine 15 ja levy 16 mutterin 17 välityksellä. Kiristämällä mutteria 17 itsetoiminen poravaarna tulee vedetyksi kierretapin 2 vaikutuksesta vähän nuolen suuntaan. Tämä johtaa lisäkiilautumiseen kiinnit^eosan 5 ja esitiivis-tetyn porausjätekappaleen 13 tai poranreiän 12 seinämän välillä niin, että itsetoimisen poravaarnan ankkurointi-arvo kiinnitysmateriaaliin 11 suurenee. Tällä tavalla kiinnitysosa 5 siirtää ankkurointivoimat tiiviin porausjäte-kappaleen 13 välityksellä poranreiän 12 seinämän suurelle alueelle, ts. ei esiinny mitään puristus- tai painehuippuja. Laippa 6 pitää poranreiän 12 suljettuna myöskin itsetoimisen poravaarnan kuormitetussa tilassa, niin että porausjätekappale 13 ei voi poistua kokonaisena eikä osina poranreiästä 12.

Lisäämällä vettä tai liimaa ennen tiivistysvaihetta tai sen aikana (kuv.2) voidaan lisäksi aikaansaada porausjäte-kappaleen 13 kemiallinen kovetus. Tämä vaikutus on saavutettavissa myöskin silloin, kun kiinnitysosa 5 on päällystetty paine- tai lämpöaktivoitavalla liimalla.

, . I i

Claims (5)

1. Itsetoiminen poravaarna, jossa on ankkurointiosa ja jonka etusivulla on poranpää ja takasivulla taaksepäin kartiomaissti suippeneva kiinnitysosa, tunnettu siitä, että kiinnitysosan (5) kartiomaisen suipennuksen päätealueeseen on tehty poranreiässä (12) olevan porausjätteen tiivistämiseksi toimiva kiertävä laippa (6), jonka ulkoläpi-mitta vastaa poranpään (4) porausläpimittaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen itsetoiminen poravaarna, tunnettu siitä, että kiinnitysosan (5) kartiokulma on 1 - 10°, sopivimmin 2 - 6°.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen itsetoiminen poravaarna, tunnettu siitä, että kiinnitysosa (5) liittyy välittömästi poranpäähän (4).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen itsetoiminen poravaarna, tunnettu siitä, että poranpäässä (4) on pääasiallisesti aksiaalisesta suunnatut, kiinnitys-osaan (5) ulottuvat siirtoradat (8) porausjätettä varten.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen itsetoiminen poravaarna, tunnettu siitä, että kiinnitysosa (5) on päällystetty paine- tai lämpöaktivoitavalla liimalla.