NO170234B

NO170234B - Borelement for slagboring

Info

Publication number: NO170234B
Application number: NO855295A
Authority: NO
Inventors: Kjell-Ove Lennart Jansson; Lars Einar Liljeblad; Bernt Soeren Liljekvist
Original assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1992-06-15
Also published as: US4760887A; JPH0682191U; EP0187628B1; FI84746C; FI855186A; NO855295L; CA1250455A; BR8600006A; FI84746B; EP0187628A2; AU5149785A; IE57151B1; NO170234C; SE8500049D0; SE8500049L; JPS61176791A; EP0187628A3; DE3572856D1; SE459681B; CN86100022A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et borelement for slagboring, f.eks. en borstang, en koplingsmuffe eller en borkrone, hvilket borelement har en innvendig eller en utvendig sylindrisk skruegjenge med en utvendig diameter som er mindre enn 3 0 mm, fortrinnsvis mindre enn 25 mm, og med bare en enkelt inngang. Borelementet er beregnet på å sammenkoples med et annet element som inngår i en slagborstreng, idet skruegjengen har en konstant krumningsradius både ved sin topp og bunn.

Oppfinnelsen angår borelementer som har gjenger av den

type som kalles rundgjenger. Disse gjenger har en konstant krumningsradius både ved toppen og ved bunnen av gjengen. For å unngå fastkiling av de deler av gjengen som har en gjenge-flate tilnærmet parallell med borelementets lengdeakse, er krumningsradien ved toppen av den utvendige gjenge og bunnen av den innvendige gjenge noe større enn krumningsradien ved henholdsvis bunnen av den utvendige gjenge og toppen av den innvendige gjenge. Oppfinnelsen er imidlertid generelt anvendbar på borelementer med sylindriske skruegjenger med en enkelt inngang.

Rundgjengene ifølge teknikkens stilling har vist seg å fungere bra for relativt store gjengediametere når de anvendes sammen med fjellbor som har lav til middels boreeffekt. Gjengeprofilen i slike tilfeller holdes uendret uavhengig av gjenge-diameteren. Det har imidlertid vist seg at for mindre gjengediametere, hovedsakelig standarddiametrene på 22 mm og 25 mm,

er egenskapene med hensyn til levetid og løsskruing ikke til-fredsstillende. Disse negative egenskaper gjør seg særlig gjeldende dersom boreutstyret anvendes ved et lavt arbeidstrykk, dvs. et arbeidstrykk mindre enn det normale på 7 bar. Hovedårsaken til den hurtige nedsliting av gjengen skulle være

at gjengen er for lett å skru løs og derfor ristes løs med regelmessige mellomrom under boring. Dette fører til dannelse av såkalt tæring på skuldrene.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

et borelement som for små gjengediametere har en lenger levetid og bedre egenskaper med hensyn til løsskruing sammenlignet med rundgjenger av standard type.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et borelement som har lenger levetid og gode egenskaper med hensyn til løsskruing også ved et lavt arbeidstrykk.

Disse og andre formål med oppfinnelsen oppnås med et borelement som har de karakteristiske trekk som er angitt i de med-følgende krav.

I tegningene viser figur 1 en kopling i en slagborstreng, hvilken kopling omfatter to stangender og en koplingsmuffe, idet elementene har gjenger ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser en ende av en stang med en gjenge ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser i større målestokk en del av koplingen på figur 1. Figur 4 viser i større målestokk et av elementene i figur 3.

Rundgjenger av standard type har samme gjengeprofil for diametre innenfor området 22 mm til 51 mm. Gjengeprofilens stigning er 12,7 mm, mens gjengedybden er 1,6 mm, dens stigningsvinkel er ca. 11,3°, dens gjengeskuldervinkel er ca. 69° og dens krumningsradier ved toppen og bunnen av gjengen er henholdsvis 6,0 mm og 5,5 mm. Som ovenfor nevnt har denne gjenge vist seg å ha utilfredsstillende levetid og løsskruingsegenskaper ved mindre diametre, særlig dersom arbeidstykket er lavt.

For dreiemomentet ved løsskruing av gjenger gjelder følg-ende formel:

M = dreiemomentet ved løsskruing,

F = påført kraft,

d m = effektiv diameter eller g^ Jjennomsnittsdiameter, fd = skuldervinkelen som definert i figur 4,

oL = stigningsvinkelen,

[ i = f riks jonskoef f isienten, og

r = endeflatens gjennomsnittsradius.

m ^J

Skuldervinkelen^ beregnet fra følgende formler:

r = krumningsradien ved bunnen av gjengen,

R = krumningsradien ved toppen av gjengen,

s = stigningen, og

h = gjengens profilhøyde eller dybde.

Gjennomsnittsdiameteren Dm beregnes fra formelen

Dy = gjengens utvendige diameter, pluss-tegnet gjelder en utvendig gjenge og minus-tegnet gjelder en innvendig gjenge.

Stigningsvinkelen oC beregnes fra formelen:

Fra formelen (1) ser man at dreiemomentet ved løsskruing av gjenger er en funksjon av stigningsvinkelen oC og skuldervinkelen / 3 . Det kan konstateres at dess mindre stigningsvinkelen oC og skuldervinkelen/3 er, dess hardere er det å løse-skru gjengen. Følgelig bør skuldervinkelen /S opprettholdes og ihvertfall ikke økes dersom stigningsvinkelen oC minskes for å oppnå en fastere gjengeforbindelse.

I koplingen vist i figur 1 er to slagborstenger 10, 11 sammenføyet ved hjelp av en koplingsmuffe 12. Borstengene 10, 11 oppviser en utvendige sylindrisk skruegjenge 15.

Det fremgår av figur 4 at skuldervinkelen /$ > er definert som gjengeskulderens helling i forhold til et plan vinkelrett på borelementets lengdeakse 17. Det fremgår også av figur 4 hvorledes stigningen s og gjengens profilhøyde eller dybde er definert.

Ifølge oppfinnelsen har det overraskende vist seg at dersom

stigningsvinkelen 0>t for standardiserte rundgjenger minskes, dvs. °<<-<>ll°, og skuldervinkelen /£> på standardiserte rundgjenger sam-tidig minskes, dvs. ?> < 69°, oppnås en g jengef orbindelse for mindre diametre, som har meget lang levetid og gode løsskruingsegen-

skaper, både ved et normalt arbeidstrykk, dvs. ca. 7 bar, og ved et lavt arbeidstrykk, mindre enn 7 bar. Ifølge oppfinnelsen er stigningsvinkelen ocmer enn 5,6° og gjengens stigning s er mindre enn 12 mm. I dette tilfelle er mindre diametre slike som har en utvendig diameter på mindre enn 3 0 mm, hovedsakelig standard diametrene på 22 mm og 25 mm. Gjengen ifølge oppfinnelsen har bare én inngang.

I en foretrukket utføringsform er stigningsvinkelen oc innenfor intervallet 5,6° til 7,6°, stigningen s er mindre enn 9 mm, krumningsradien R ved toppen av skruegjengen er mindre enn 6 mm, fortrinnsvis mindre enn 4 mm, og profilhøyden h er mindre enn 1,6 mm, fortrinnsvis mindre enn 1,5 mm. Forholdet mellom krumningsradien R og profilhøyden h er mindre enn 3,75, fortrinnsvis mindre enn 2,6.

I den viste utføringsform er stigningsvinkelen oc ca 6,6°, stigningen s lik 7,5 mm, krumningsradien R lik 3,0 mm, skuldervinkelen ( 3 ca. 60°, og profilhøyden h lik 11,35 mm. Dette gir et forhold R : h på ca. 2,2. Krumningsradien r ved bunnen av skruegjengen er 2,5 mm, og de to krumningsradier R og r har en konstant verdi.

I den viste utføringsform har skrugjengen hovedsakelig konveks eller konkav form, dvs. krumningsradiene r, R har konstante verdier. Gjengeprofilen kan imidlertid varieres innenfor rammen av kravene, dvs. at det bør være garantert at de av gjen-geskuldrene 16 der kontakt finner sted, er konstruert i samsvar med oppfinnelsen. Den motsatte gjengeskulder 18 såvel som de mellomliggende partier 19, 20 kan imidlertid være modifisert med sikte på å oppnå en gjengeprofil som har en krumningsradius som varierer. I den viste utføringsform gjelder oppfinnelsen en kopling mellom to borstenger. Oppfinnelsen er imidlertid anvendbar for alle elementer i en slagborstreng, f.eks. borkron-er.

Claims

1. Bo r element for slagboring, f.eks. en borstang (10, 11), en koplingsmuffe (12) eller en borkrone, hvilket borelement (10, 11, 12) har en innvendig (15) eller utvendig (13, 14) sylindrisk skruegjenge med en utvendig diameter som er mindre enn 30 mm, fortrinnsvis mindre enn 25 mm, og en enkelt inngang, hvilket borelement (10, 11, 12) er beregnet på å sammenkoples med et annet element som inngår i en slagborstreng, idet skruegjengen har en konstant krumningsradius (R; r) både ved sin topp og bunn, karakterisert ved at skruegj engens stigning (s) er mindre enn 12 mm, skruegjengens skuldervinkel (jø) er mindre enn 69°, og at skruegj engens stigningsvinkel (a) er mindre enn 11° men mer enn 5,6".

2. Borelement ifølge krav 1, karakterisert ved at stigningsvinkelen (a) er innenfor intervallet 5,6° til 7,6° fortrinnsvis har en størrelse på 6,6°.

3. Borelement ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at stigningen (s) er mindre enn 9 mm, fortrinnsvis 7,5 mm.

4. Borelement ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at at kruningsradien (R) ved toppen av skruegjengen er mindre enn 6,0 mm, med foretrukne verdier mindre enn 4 mm, fortrinnsvis 3,0 mm.

5. Borelenment ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at skuldervinkelen (/?) har en størrelse på 60°.

6. Borelement ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilhøyden (h) er mindre enn 1,6 mm.

7. Borelement ifølge krav 6, karakterisert ved at profilhøyden (h) er mindre enn 1,5 mm, fortrinnsvis 1,35 mm.

8. Borelement ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at forholdet mellom krumningsradien (R) og profilhøyden (h) er mindre enn 3,75.

9. Borelement ifølge krav 8, karakterisert ved at forholdet mellom krumningsradien (R) og profildybden er mindre enn 2,6 fortrinnsvis i størrelsesorden 2,2.

10. Borelement ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at skruegjengen hovedsakelig har en konveks eller en konkav form, idet krumningsradien (r) ved bunnen av skruegjengen er noe mindre, fortrinnsvis 0,5 mm, enn krumningsradien (R) ved toppen av skruegjengen, idet krumningsradien (r) ved bunnen av skruegjengen fortrinnsvis er 2,5 mm og at krumningsradiene (R, r) har konstante verdier.