NO163297B - Borkrone. - Google Patents

Abstract

En borkrone av slagtypen omfatter et borehode (11), et skaft (12) med rygger (18), en frontflate (13) og et antall omkretsmessig fordelte hull som opptar innsatser (14) , hvilke hull strekker seg fremad og utad med en spiss vinkel<p i forhold til borkronens (10) senterlinje (CI). Innsatsens (14) styreflate (25) faller hovedsakelig sammen med borkrone-

Description

Denne oppfinnelse angår en borkrone for slagboring omfattende et skaft og et hode med en mantelflate og en frontflate hvori er anordnet et antall omkretsmessig fordelte hull som opptar innsatser som hver har en skjæregg som rager en projeksjon aksielt utad fra frontflåtenes plan, idet hullenes senterlinje strekker seg fremad og utad ved en spiss vinkel i forhold til borkronens senterlinje.

Hittil kjente borkroner for boring i fjell har innsatser i hull som bare munner ut i frontflaten og som i enkelte tilfeller danner en vinkel med borkronens senterlinje. Kjente innsatser med en rektangulær form og en senterlinje parallell med borkronens senterlinje har en ulempe, felles med førstnevnte innsastser, ved at de har en tendens til å bore skrått. Borkroner med konvensjonelle innsatser i omkretsen gir en ustabil boreoperasjon, som følge av innsatsenes form, slik at borehullene blir skrå i lengderetningen. Borkroner utstyrt med rektangulære innsatser fører også til skrå boringer da borkronens omkrets bare kan oppta et lite antall innsatser på grunn av at loddeprosessen krever mye materiale rundt hver innsats og derfor oppnås et lite antall styrepunkter. Bare noen få gjenslipinger av innsatsene kan utføres og likevel oppnå en boring med akseptabel diameter. Som eksempler på kjente borkroner innen dette fagområde kan nevnes DE Off.skrift nr. 2 522 300, FR patentsøknad nr. 2 315 602, USSR sertifikat nr. 365 465 og US patentskrift nr. 2 689 109.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en forbedret borkrone for boring i fjell, som, i motsetning til borkronene ifølge de angitte eksempler på kjent teknikk, løser ovennevnte problemer.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen med en borkrone av den innledningsvis nevnte art, ved at hvert hull munner i både frontflaten og i hodets mantelflate, at hver innsats har en stort sett sylindrisk grunnform og er utformet med en styreflate som i hovedsaken faller sammen med borkronens mantelflate og delvis strekker seg på begge sider av frontflatens plan, og at skaftet er forsynt med rygger som er innrettet til å ligge an mot borehullveggen under boring.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i forbindelse med de medfølgende tegninger hvorav andre karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå. Fig. 1 viser et sideriss av en borkrone ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et grunnriss av en borkrone ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et snitt av en del av borkronen langs linjen III-III i fig. 2. Fig. 4 er et riss i større målestokk av en del av borkronen ifølge linje IV-IV i fig. 1. Fig. 5 viser et sideriss av en alternativ utføringsform av borkronen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fig. 6 er et grunnriss av borkronen vist i fig. 5.

Fig. 7 viser et snitt gjennom en del av borkronen langs linjen VII-VII i fig. 6. Fig. 8 er et riss i større målestokk av borkronen ifølge linje VIII-VIII i fig. 5.

I utføringsformen vist i fig. 1 til 4 er den forbedrete borkronen av slagtypen generelt betegnet 10 og har et borehode 11, et skaft 12, en frontflate 13 utstyrt med faste, meiselformete innsatser 14 og frontinnsatser 15. Borkronens 10 mantelflate 16 har sylindrisk form og er i fig. 1 avgrenset ved borehodet. Mantelflaten 16 kan imidlertid være avgrenset hvor som helst langs en del av borkronen i lengderetningen, men den er fortrinnsvis avgrenset ved den del som er aksielt innenfor det unnadreide parti 17, dvs ryggene 18. Den del av borkronen som er beliggende aksielt utenfor den unnadreide flate 17 kan ha en mindre diameter enn ryggenes mantelflate. For klarhetens skyld har mantelflaten 16 og ryggenes 18 omkrets samme diameter. Ryggene 18 er innrettet til å ligge an mot veggen i borehullet under boreoperasjonen for å styre borehodet 10 i borehullet. Antall rygger er minst fire, fortrinnsvis seks. Hver rygg ender aksielt innad i en spiss 19 som virker til å bryte løs eventuelt gjenværende, utstikkende steinpartier fra veggen i borehullet ved tilbaketrekning av borkronen 10. Et antall fluidkanaler 20 er utformet i borkronelegemet for å lede fluid til boreområdet og fjerne borekaks via sporene 21.

De meiselformete innsatser 14 er presset inn i hullene i borkronens 10 omkrets, slik at de radielt ytterste flater hovedsakelig faller sammen med borkronens mantelflate. Det skal forstås at ordet "hovedsakelig" er ment å innbefatte en radiell forskyvning av den radielt ytterste overflate på hver innsats 14 på -2 til +2 mm i forhold til borkronelegemets 10 mantelflate 16, fortrinnsvis +0,2 til +0,5 mm. Innsatsene 14 er slik anordnet at borkronens 10 stål-legeme ikke blir for sterkt slitt og derfor forblir borehullets diameter konstant under hele boreoperasjonen. Frontflaten 13 har en sentral utsparing i hvilken fire konvensjonelle innsatser 15, uten noen skjæregger, er plassert. Innsatsene 15 er anordnet for å knuse steinmaterial-borehullet etter maskineringen av borehullets omkretsdeler utført ved hjelp av de meidelformete innsatser 14.

Fig. 4 viser i større målestokk et snitt sett fra siden langs linjen IV-IV i fig. 1, av en del av borkronen der den meiselformete innsats 14 er plassert i et hull i borkronens omkrets, hvilket hull delvis munner ut i frontflaten 13 og delvis i mantelflaten 16. Innsatsene 14 har stort sett sylindrisk form med en diameter Ds i området 4 til 20 mm, fortrinnsvis 7 til 18 mm. Den maskinerende del av innsatsen 14 er skjæreggen 22 som er omgitt av et avrundet hjørne 23 og en avfasing 24 som går over i en styreflate 25. Styreflaten 25 faller stort sett sammen med mantelflaten 16 og har omtrent samme radius som denne flate 16. Innsatsens 14 senterlinje CL2 skjærer frontflaten 13 og danner en spiss vinkel <p med borkronelegemets 10 senterlinje CL, slik at innsatsens 14 styreflate 25 blir beliggende på begge sider av frontflatens 13 plan. Skjæreggen 22 rager ut en projeksjon u fra frontflatens 13 plan, (eller en rett forlengelse av frontflaten 13 som vist i fig. 4 som i det følgende vil være innbefattet i uttrykket "frontflatens plan", da frontflaten kan anta andre former såsom en konisk form), som ligger innenfor området 1,5 til 10 mm, fortrinnsvis 2 til 6 mm. Skjæreggens 22 maksimale lengde ved u = 0 er definert som avstanden mellom de punkter på innsatsens omkrets som er henholdsvis nærmest og fjernest fra borkronelegemets senterlinje CL^ i frontflatens 13 plan. Skjæreggens 22 lengde x for en virkelig maksimal projeksjon av innsatsen er definert som avstanden mellom skjæringspunktene for normalen på senterlinjen CLj og en med senterlinjen CL2 parallell tangent T± til innsatsens 14 radielt innerstliggende mantelflate, hvilken tangent faller sammen med skjæreggens 22 høyeste punkt og med en med senterlinjen CI^ parallell tangent T2 til styreflaten 25. Dette betyr at der ved definisjonen av skjæreggens lengde x ikke er tatt hensyn til eventuelt avrundet hjørne 23 og avfasing 24, og følgelig er lengden x gitt ved formelen

x = Li - u • tan (p

dvs skjæreggens lengde x vil avta med økende avstand u eller med en økende vinkel (p. Lengden x bør ikke være mindre enn 4 mm og ikke mer enn 20 mm, fortrinnsvis 6 til 15 mm, ved vinkler <p mellom 20 til 50° , fortrinnsvis 25 til 45" og med L^

i området 4,5 til 32 mm, fortrinnsvis 6,5 til 21 mm.

Styreflatens 25 aksielle lengde y består av lengden L2 som er avstanden mellom styreflatens 25 aksielt innerstliggende punkt og et skjæringspunkt mellom frontflatens 13 plan og styreflaten 25, dvs u = 0, og den virkelige projeksjon u, slik at

y = L2 + u

hvor y bør ha en verdi i området 3,5 til 30 mm, fortrinnsvis 4 til 16 mm med L2-verdier på 2 til 20 mm, fortrinnsvis 2 til 10 mm.

Skjæreggens 22 lengde x avhenger således av styreflatens

25 lengde y slik at x = Li - (y - L2) • tan (p

I utføringsformen på fig. 4 er skjæreggen 22 vinkelrett på styreflaten 25, slik at skjæreggen danner en vinkel med innsatsens 14 senterlinje CL2, som er 90° minus (p. Skjæreggen 22 kam imidlertid avvike fra dette vinkelrette forhold med styreflaten 25. Alle nevnte områder innbefatter grenseverdiene.

Styreflatens 25 form muliggjør også et større antall gjenslipinger av innsatsens 14 skjæregg 22 i forhold til en konvensjonell innsats uten endring av borkronens diameter. Det er mulig å slipe en ny skjæregg 22 over en avstand som tilsvarer omtrent lengden y.

Fig. 5 til 8 viser en alternativ foretrukket utføringsform av foreliggende oppfinnelse i de samme riss som i fig, 1 til 4, der borkronens deler er gitt samme henvisningstall som i nevnte figurer. Forskjellen mellom henholdsvis fig. 1 til 4 og 5 til 8 er i hovedsaken en perifer fas 26 og en styreflate 25 som ligger noe utenfor borkronens 10 mantelflate 16. I fig. 7 og 8 er innsatsen 14, i likhet med i fig. 3, ikke vist i snitt. Fasen 26 er slipt ved frontflatens 13 ytre omkrets, slik at hver fas 26 skråner nedover og bakover en spiss vinkel a i forhold til frontflatens 13 plan. Vinkelen cx har samme verdi som vinkelen cp vist i fig. 4. Fasen 26 tjener til å lette utboringen av det hull som innsatsen 14 skal presses inn i, da det er lettere å bore vinkelrett på anslagsflaten enn på skrå. I dette tilfelle skjærer ikke senterlinjen CL2 frontflaten 13, men isteden fasen 26. Styreflaten 25 er fremdeles beliggende på begge sider av frontflatens 13 plan. Fasens 26 størrelse kan variere, men den må alltid være vinkelrett på innsatsens 14 senterlinje CL2. Fasens 26 aksielle utstrekning er enten mindre enn lengden L2 eller lik eller større enn denne. Fasens 26 radielle utstrekning er mindre enn lengden x. Innsatsen 14 rager delvis i borkronelegemets 10 radialretning for å kunne bore i fjellet et borehull som ikke sliter på mantelflaten 16. De foran i beskrivelsen angitte formler er også anvendbare i forbindelse med denne borkorne.

Ved boring i fjell er det en fordel at skjæreggens 22 lengde kan være kort, slik at hver innsats 14 arbeider med et høyre overflatetrykk ved konstante, lave fremdriftskrefter på borkronen. Det er også fordelaktig å ha mange skjæregger langs borkronelegemets omkrets for å oppnå en jevn boreoperasjon. I konvensjonelle borkroner har det ikke vært mulig å benytte innsatser med kort skjæregglengde, da de krever meget slitefast, hardt materiale som imidlertid ikke ville tåle den høye temperatur ved loddeprosessen. Loddeprosessen krever også meget varmeledende materiale rundt hver innsats, hvilket motvirker muligheten til å ha mange innsatser langs borkronens omkrets.

Foreliggende oppfinnelse innebærer at en meiselformet innsats kan presses inn i en boring i en borkrone, og den festes i boringen ved krysning av borkronelegemet eller ved presspasning. Disse festemetoder gjør det mulig å benytte hardere og mer slitefaste, men varmefølsomme, harde materialer for innsatsene enn det som hittil har vært mulig, dvs materialer såsom hardmetall med en Vicker-hardhet på minst 1200 og fortrinnsvis 1350. Bruken av mer slitefast, hardt materiale gjør det også i stor grad mulig å tettpakke de meiselformete innsatser med korte skjæregger langs borkronens omkrets.

Claims (10)

1. Borkrone for slagboring omfattende et skaft (12) og et hode (11) med en mantelflate (16) og en frontflate (13) hvori er anordnet et antall omkretsmessig fordelte hull som opptar innsatser (14) som hver har en skjæregg (22) som rager en projeksjon (u) aksielt utad fra frontflåtenes (13) plan, idet hullenes senterlinjer strekker seg fremad og utad ved en spiss vinkel (<p) i forhold til borkronens (10) senterlinje (CLi) , karakterisert ved at hvert hull munner i både frontflaten (13) og i hodets (11) mantelflate (16), at hver innsats (14) har en stort sett sylindrisk grunnform og er utformet med en styreflate (25) som i hovedsaken faller sammen med borkronens (10) mantelflate (16) og delvis strekker seg på begge sider av frontflatens (13) plan, og at skaftet (12) er forsynt med rygger som er innrettet til å ligge an mot borehullveggen under boring.

2. Borkrone ifølge krav 1, karakterisert ved at hver innsats (14) er festet i hullet ved krymping av borkronelegemet (10) eller ved en presspasning, og at hver fas (26) skråner nedover og bakover med en spiss vinkel (a) i forhold til frontflatens (13) plan, idet vinkelen (oe) har samme verdi som vinkelen (cp) .

3. Borkrone i~f ølge krav 1, karakterisert ved at skjæreggens (22) lengde (x) som strekker seg i borkronelegemets (10) radialretning avhenger av styreflatens (25) aksielle lengde (y) slik at x = Lj_ - (y - L2) . tan cp hvor Li er skjæreggens (22) lengde og L2 er styreflatens (25) aksielle lengde ved u = 0.

4. Borkrone ifølge krav 3, karakterisert ved at Li er mellom 4,5. til 32 mm lang, fortrinnsvis 6,5 til 21 mm, og L2 er mellom 2 til 20 mm lang, fortrinnsvis 2 til 10 mm, og at y ligger i området 3,5 til 30 mm, fortrinnsvis 4 til 16 mm, og vinkelen cp har en verdi mellom 20 til 50° , fortrinnsvis 25 til 45°, slik at x får verdier mellom 4 til 20 mm, fortrinnsvis 6 til 15 mm, innbefattende alle grenseverdiene.

5. Borkrone ifølge krav 3, karakterisert ved at innsatsens (14) diameter (Ds) ligger i området 4 til 20 mm, fortrinnsvis 7 til 18 mm, innbefattende grenseverdiene.

6. Borkrone ifølge krav 2, karakterisert ved at fasens (26) aksielle utstrekning er mindre enn lengden (L2) .

7. Borkrone ifølge krav 2, karakterisert ved at fasens (26) aksielle utstrekning er lenger enn eller lik lengden (L2).

8. Borkrone ifølge krav 2, karakterisert ved at fasens (26) radielle utstrekning er mindre enn skjæreggens (22) lengde (x).

9. Borkrone ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innsatsen (14) er laget av hardmetall med en Vicker-hardhet på minst 1200, fortrinnsvis 1350.

10. Borkrone ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved innsatsens (14) skjæregg (22) er hovedsakelig vinkelrett på styreflaten (25) i et snitt langs skjæreggen, og at nevnte egg danner en spiss vinkel med innsatsens (14) senterlinje (CL2) , som er 90° - cp.