NO311445B1 - Fremgangsmåte, fjellboreverktöy og borkrone for overföring av stötenergi - Google Patents

Description

Teknisk bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte, fjellboreverktøy og borkrone for overføring av støtenergi, som angitt i ingressen til de etterfølgende, henholdsvis krav 1, 2 og 6.

Fra US-A-1 477 855 er det kjent å anordne en såkalt anslagsskulder ved

gjengeforbindelser mellom en borestang og en fjellborkrone i et utstyr for slagboring. Ved løsning av borkronen i det kjente utstyr med en forholdsvis tung borkrone, er det fare for at gjengeinngangen på borkroneskaftet blir skadet på grunn av den betydelige masseforskjell på motsatte sider av anslagsskulderen. Videre er

den kjente borkrone utstyrt med meiselegger av herdet stål, som rager forholdsvis langt ut i radialretningen. Dette innebærer at støtenergi under slagboring tvinges til å bøye av mot eggens radiale ytterspiss, og følgelig avtar den effektive utnyttelsesgrad, hvilket fører til dårligere styreevne og lavere borehastighet. Meiselegger gir en forholdsvis lav borehastighet. Videre synes det som om de kjente verktøy kan ha anslag mellom borestangen og -kronen, både i radial- og aksialretningene, som under boring forårsaker herding av materialet med påfølgende sprekkinnled-ningspunkter.

Som ytterligere eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes EP A2 100 436 og EP B1 354 887.

Oppfinnelsens formål

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for overføring av støtenergi fra et fjellboreverktøy til et borehull, for derved å gi borkronen god styring, akseptable belastninger samt også god energioverføring.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et fjellbore-verktøy som omfatter en stiv forbindelse som ikke avbøyes til tross for vanskelige angrepsvinkler.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et fjellboreverktøy som har en god utnyttelsesgrad ved at borkronen gjøres så lett som mulig samtidig som skaftinngangen spares under løsning, på grunn av lav borkronevekt.

Enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et fjellboreverktøy hvis forbindelse gjør det mulig å oppnå en høy levetid samtidig som den delen som oftest utskiftes, er lett å håndtere.

Enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et fjellboreverktøy hvis borerør-frontende ikke har noe utstikkende parti og derfor ikke utsettes for transportskader.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en effektiv fjell-borkrone.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte, et fjellbo-reverktøy og en borkrone av den innledningsvis angitte art, med de nye og sær-egne trekk som er angitt i den karakteriserende del av henholdsvis krav 1, 2 og 6. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige, etterfølgende krav.

Beskrivelse av tegningene

Utføringsformer av oppfinnelsen skal beskrives nedenfor i forbindelse med de medfølgende figurer, hvor: Fig. 1-4 viser skjematisk, delvis i snitt, riss av et fjellborverktøy ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser verktøyet i grunnriss. Fig. 6 og 7 viser snitt av alternative ender av den innvendige gjenge.

Nærmere beskrivelse av foretrukne utføringsformer av oppfinnelsen

Fjellboreverktøyet 10 som vist i figurene omfatter en fjell-borkrone 11 og et borerør 12. Borkronen 11 har et hode 13 utstyrt med en frontflate 14 hvorfra et antall frontinnsatser 15 rager ut, og en perifer rad av perifere innsatser 16, fortrinnsvis utstyrt med sfæriske eller ballistiske arbeidsflater. Borkronen er utstyrt med en utvendig gjenge 17 som er innrettet til å samvirke med en innvendig gjenge 18 på røret.

Yttergjengen 17, som er utformet på skaftet 19, er en enhetlig del av slag-borkronen 11. Borkronen er ved enden av skaftet 19 utformet med en skulder som har en plan anslagsflate 21 som vender mot skaftets 19 frie ende. Anslagsflaten 21 strekker seg vinkelrett på en midtre lengdeakse 22 for boreverktøyet 10.

Vekten av hodet 13 innbefattende innsatsene er maksimalt 2,5 ganger, fortrinnsvis mindre enn to ganger vekten av skaftet 19 når delene er atskilt ved skulderen 20.

Borerørets 12 frie ende har form av en plan, hul endeflate 23 som strekker seg vinkelrett i forhold til midtaksen 22.

Gjengeforbindelsen omfatter videre en innvendig gjenge 18 som er utformet i borerøret som en enhetlig del av dette. Innergjengens bunn er i de fleste tilfeller utformet for å gi optimal styrke for røret som i fig. 6. Alternativt kan, f.eks. som i fig. 7, innergjengens bunn være utformet som en plan flate 24 som strekker seg vinkelrett på midtaksen 22 for det tilfelle hvor bunn-anslag er fordelaktig. I sistnevnte tilfelle er avstandene mellom anslagsskulderen og henholdsvis flaten 24 og skaftets endeflate 26, slik at sistnevnte ligger an mot eller oppnår anlegg senere når verktøyet brukes, slik at området på borkronen for rettlinjet rettet energi øker. I de fleste tilfeller er det fordelaktig å anordne gjengeklaringer 27 og 28 i forbindelse med anslagsskulderen, for å utligne bøyekreftene og for å unngå anslag i dette området mellom delene 12 og 19.

Gjengene 17, 18 kan være sylindriske taugjenger eller sylindriske trapes-gjenger og ha en stigningsvinkel på ca. 5-15°. Fjellboreverktøyet 10 har en sentral spylekanal som er delt i minst to andre kanaler i hodet.

Det fremgår av figurene at borkronens anslagsflate 21 i aktiv stilling alltid ligger an mot den plane endeflate 23 på rørets frie ende, hvilket innebærer at anslagsskulder er opprettet.

Fig. 4 viser skjematisk et fjellboreverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor den aksiale lengde fra skulderen 20 til skaftets frie ende er L1 og borkronens 11 høyde mellom skulderen 20 og frontflaten 14 er L2. Hodets aksiale lengde L2 er 0,2 til 0,9 ganger, fortrinnsvis ca. 0,5 ganger skaftets aksiale lengde L1.

Ytterdiameteren til borerøret 12 og skulderen 20 er betegnet D1 og skaftets minste ytterdiameter er betegnet D2, som er tilnærmet den samme som innergjengens minste diameter. Hodets 13 største diameter er betegnet D3, som fortrinnsvis er lik eller noe mindre enn diameteren til sirkelen som radielt utad berører de perifere innsatser 16. Forholdet D3/D1 er fortrinnsvis større enn 1 og fortrinnsvis mindre enn 1,5. Skulderens 20 radialt ytterste del beskriver ifølge fig. 5 en sir-kel med diameter D1 og danner en sylinder 25 som skjærer de perifere innsatser 16 hovedsakelig i midten eller i nærheten av deres aktive arbeidsflater. Sistnevnte tvinger støtenergien til der den utnyttes best, dvs. støtbølgen kan forplante seg rett mot innsatsen uten noen energiforbrukende avbøyninger.

Borerøret 12 har således en hovedsakelig konstant ytterdiamer D1 og hodets aksiale lengde er laget kortere enn skaftets aksiale lengde L1. Støtenergi-en overføres hovedsakelig rett fra borerøret til kontaktpunkter med borehullet via innsatser 16 ved å ha en imaginær sylinder 25 i forlengelse av skulderens ytterdiameter D1, som skjærer de perifere innsatser 16.

Foreliggende oppfinnelse er således karakterisert ved at den kombinerer anslagsskulder med et kort hode og rett energioverføring ved et fjellboreverktøy.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for overføring av støtenergi fra et slagboreverktøy til et borehull, hvor verktøyet omfatter et borerør og en borkrone med et borkronehode (13) som samvirker via minst skulderanslag i en gjengeforbindelse, hvor forbindelsen omfatter minst en sylindrisk utvendig gjenge (17) og en sylindrisk innvendig gjenge (18), idet yttergjengen (17) er utformet på et skaft (19) som utgjør en enhetlig del av borkronen (11), idet borkronen er utstyrt med en anslagsflate (21) som vender mot skaftets (19) frie ende, idet innergjengen (18) er utformet i bo-rerøret (12) og borerørets frie ende er utformet med en støtflate (23), karakterisert ved at borerøret (12) er gitt en konstant ytterdiameter (D1) og at hodets aksiale lengde (L2) er kortere enn skaftets aksiale lengde (L1), og at støtenergien overføres hovedsakelig rett fra borerøret til kontaktpunkter med et borehull via innsatser (16) ved å ha en imaginær sylinder (25) i forlengelse av skulderens (20) ytterdiameter (D1) som gjennomskjærer de på hodet anordnede perifere innsatser (16).

2. Fjellboreverktøy for slagboring omfattende en borkrone (11) og et borerør (12) som samvirker ved hjelp av minst anslagsskulder i en gjengeforbindelse, hvor gjenforbindelsen omfatter minst en utvendig gjenge (17) og en innvendig gjenge (18) , idet yttergjengen (17) er utformet på et skaft (19) som er utformet i et stykke med borkronen (11), idet borkronen er utstyrt med en skulder (20) ved skaftets (19) indre ende, hvilken skulder har en anslagsflate (21) som vender mot skaftets (19) frie ende, idet innergjengen (18) er utformet i borerøret (12) og borerørets frie ende er utformet med en støtflate (23), idet gjengene (17, 18) er sylindriske, karakterisert ved at borkronen (11) har et hode (13) med en frontflate hvorfra et antall frontinnsatser (15) rager ut og at perifere innsatser (16) er anordnet i en perifer rad og at borerøret (12) har en hovedsakelig konstant ytterdiameter (D1) og at hodets aksiale lengde (L2) er kortere enn skaftets aksiale lengde (L1) og at en imaginær sylinder (25) i forlengelse av skulderens (20) ytterdiameter (D1) gjennomskjærer de perifere innsatser (16).

3. Fjellboreverktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at sylinderen (25) skjærer hver innsats (16) i eller nær dens aksialt ytterste parti og at vekten av hodet (13) er maksimalt 2,5 ganger, fortrinnsvis mindre enn 2 ganger vekten av skaftet (19).

4. Fjellboreverktøy ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at hodets aksiale lengde (L2) er 0,2 til 0,9 ganger skaftets aksiale lengde (L1), fortrinnsvis ca. 0,5 ganger skaftets aksiale lengde.

5. Fjellboreverktøy ifølge krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at borkronen (11) er utformet med en skulder (20) ved skaftets (19) innerende, hvilken skulder har en plan anslagsflate (21) som vender mot skaftets (19) frie ende og at anslagsflaten (21) strekker seg vinkelrett på en midtre lengdeakse (22) hos boreverktøyet (10).

6. Borkrone for slagboring omfattende et hode (13) og et skaft (19) med en sylindrisk utvendig gjenge (17), idet skaftet (19) er en enhetlig del av borkronen (11), idet borkronen er utformet med en skulder (20) ved skaftets (19) innerende, idet skulderen har en anslagsflate (21) som vender mot skaftets (19) frie ende, karakterisert ved at et antall frontinnsatser (15) rager ut fra en frontflate (14) på hodet (13) og at perifere innsatser (16) er anordnet i en perifer rad, og at hodets aksiale lengde (L2) er kortere enn skaftets aksiale lengde (L1), og at en imaginær sylinder (25) i forlengelse av skulderens ytterdiameter (D1) gjennomskjærer de perifere innsatser (16).

7. Borkrone ifølge krav 6, karakterisert ved at sylinderen (25) skjærer hver innsats (16) i eller nær dens aksialt ytterste parti.

8. Borkrone ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at hodets aksiale lengde (L2) er 0,2 til 0,9 ganger skaftets aksiale lengde (L1) fortrinnsvis ca. 0,5 ganger skaftets aksiale lengde.

9. Borkrone ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at vekten til hodet (13) er maksimalt 2,5 ganger, fortrinnsvis mindre enn 2 ganger skaftets (19) vekt.

10. Borkrone ifølge et av kravene 6-9, karakterisert ved aten gjengeklaring (28) er anordnet mellom hodet og den utvendige gjengen.