PL201359B1 - Obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego, elastyczne uszczelnienie tulejowe do obrotowego zespołu głowicy ostrza skrawającego i zespół trzpienia wiertła z obrotowym zespołem głowicy ostrza skrawającego do maszyny wiertniczej - Google Patents

Abstract

1. Obrotowy zespó l g lowicy ostrza skrawaj acego, zna- mienny tym, ze zawiera korpus (54) g lowicy (18) wiert la, z laczk e przej sciow a (58), elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) i zacisk spr ezynowy (60), przy czym korpus (54) g lowi- cy (18) wiert la (54) ma osiowo rozmieszczone ko nce, przedni i tylny (44), otwór (55) przycisku i stopniowan a komor e pier scieniow a, a otwór (55) przycisku jest po laczo- ny z komor a pier scieniow a, która ma cz esc dop lywow a (63), powierzchni e pier scieniow a (43) polaczon a z cz esci a dop lywow a (63) i cz esc odp lywow a (61) polaczon a z po- wierzchni a pier scieniow a (43), za s z laczka przej sciowa (58) ma odcinek wtykowy górny (46), odcinek dolny (53) i otwór pier scieniowy (48), przy czym odcinek wtykowy górny (46) ma sciank e ko ncow a przedni a (47), a otwór (57) przycisku jest polaczony z otworem pier scieniowym (48), za s odcinek wtykowy górny (46) jest roz lacznie umieszczony wewn atrz cz esci doplywowej (63) komory pier scieniowej korpusu (54) glowicy wiert la, a otwór przycisku z laczki przej sciowej (58) jest ustawiony w linii z otworem (55) przycisku korpusu (54) glowicy wiert la (54), dalej elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) ma z laczk e wkr etn a (68), ko lnierz (69) przymocowany do z laczki wkr etnej (68), trzon (65) przymocowany do ko l- nierza (69) i komor e pier scieniow a, przy czym ko lnierz (69) ma naci ecie (59) i jest roz lacznie umieszczony pomi edzy powierzchni a pier scieniow a (43) stopniowanej komory pier scieniowej korpusu (54) g lowicy (18) wiert la a sciank a ko ncow a (47) przedni a z laczki przej sciowej (58), a zacisk… PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego, elastyczne uszczelnienie tulejowe do obrotowego zespołu głowicy ostrza skrawającego i zespół trzpienia wiertła z obrotowym zespołem głowicy ostrza skrawającego do maszyny wiertniczej.

Niniejszy wynalazek przeznaczony jest do wykorzystania przy drążeniu w kopalniach otworów do umieszczenia w nich śrub stropowych, tak aby te śruby mogły być umieszczane i mocowane w stropowych powierzchniach skalnych dla zapobież enia ich zapadaniu się.

Znane narzędzia i procedury stosowane w podziemnym górnictwie węglowym w ostatnich kilku dekadach zostały bardzo udoskonalone, zarówno z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy górników, jak również z punktu widzenia ich wydajności. Jednakowoż, operacje górnicze nadal uważa się za pracochłonne, co stanowi czynnik oddziałujący na cenę węgla. Ponadto, aktualne procedury górnicze nadal zawsze napotykają na poważne zawodowe trudności związane z bezpieczeństwem. Jakkolwiek aktualnie stosowane metody podziemnej eksploatacji górniczej specyficzne dla danych pokładów mogą stanowić pewną liczbę różnorodnych sposobów podejścia technicznego, to sekwencja danej operacji górniczej coraz częściej odpowiada pewnemu ogólnemu szablonowi, przy czym maszyny jednej czy drugiej odmiany pracują na przodku pokładu wybierając węgiel, który jest następnie przenoszony na zewnątrz kopalni. Podczas tej procedury wybierania powstaje stopniowo powiększająca się wnęka, czyli komora. W miarę realizacji tej procedury, zagrożona jest integralność strukturalna bezpośrednio sąsiadujących ze sobą części stropu lub części podtrzymujących. W wyniku tego występuje konieczność podpierania stropu.

Opracowano, i opracowuje się nadal, różne metody osiągnięcia integralności stropu, jednakowoż, ważną i najbardziej rozpowszechnioną jest jedna z takich metod przewidująca stosowanie elementów, w branży określanych jako „śruby stropowe”. Zwykle procedura wkręcania obejmuje realizację najpierw wiercenia pionowego, i wiercenia pod zadanym kątem w stropie niedawno eksploatowanego obszaru. To wiercenie odbywa się zwykle z przejściem przynajmniej przez określoną grubość pokładu. Następnie, w otwory wstawia się wydłużone śruby stalowe, i zakotwicza się je w nich.

Niegdyś w przeszłości, obrotowe narzędzia do wiercenia zwykłego i wiercenia rdzeniowego, stosowane w kopalnictwie i budownictwie, były konstruowane z utwardzanymi głowicami ostrzy wiertniczych, i tradycyjnie, z węglików spiekanych dla wydłużenia okresu trwałości narzędzia. Typowe narzędzia skrawające mogą wykorzystywać pojedynczą czyli ciągłą powierzchnię lub krawędź skrawającą, lecz najczęściej wykorzystują pewną liczbę dyskretnych elementów do wiercenia zwykłego lub ostrzy do wiercenia rdzeniowego, rozmieszczonych albo jedno za drugim albo rozmieszczonych kątowo na wirującym ostrzu lub pewnego typu świdrze śrubowym.

Zasadniczy problem występujący we wszystkich znanych narzędziach polega na szybkim zużywaniu tych narządzi i dużym koszcie ich wymiany, połączonej z koniecznością wyłączania maszyny. Takie szybkie zużycie narzędzia, i jego zniszczenie, częściowo wskutek stosowania sprzętu większej szybkości, i większych sił tarcia oraz naprężeń mechanicznych, doprowadziło do zmiany konstrukcji, z zastosowaniem większej wkładki z węglików, lub nowej konfiguracji końcówki która w pewnych zastosowaniach powoduje podwyższenie poziomu zapylenia i zwiększenie niebezpieczeństwa zapłonów - co w niektórych aplikacjach jest sprzeczne z przepisami bezpieczeństwa w górnictwie. Dla zmniejszenia zapylenia i poprawienia prędkości wiercenia, stosowano wodę podawaną pod ciśnieniem przy operacjach wiercenia z ostrzem stropowym.

Wiercenie z węglikami na mokro w przeszłości polegało na dostarczaniu wody lub innych płynów wypłukujących przy małych wartościach, ciśnienia, w zakresie 60 - 80 funtów na cal kwadratowy psi, to jest 0,4 - 0,5 MPa. W wyniku takie znane sposoby pozwalały oczekiwać, że pojedyncza wirująca końcówka wiertarska wykorzystująca wkładkę z węglika spiekanego, na przykład stropowe ostrze wiertarskie typu przedstawionego na rysunkach, może posłużyć do wywiercenia, przed złamaniem lub wytarciem, przynajmniej jednego otworu czterostopowego, 4' 1,2 m, lub nawet kilku takich otworów, jakkolwiek w niektórych twardych formacjach skalnych, do wywiercenia jednego otworu 4' mogłoby być potrzebne dwa lub więcej takich znanych węglikowych ostrzy wiertarskich. Jak to wyszczególniono w opisie patentowym USA nr 5,303,787, wiercenie na mokro zwiększyło wydajność zmniejszyło zapylenie, i dało bardzo dobre wyniki nawet przy stosowaniu tradycyjnych znanych sposobów.

W przemyśle wykonano pewne badania porównawcze dotyczące tylko zmian ciśnienia wody, mianowicie, dziewięć (9) wkładkowych wirujących ostrzy stropowych pracujących przy konwencjonalnym ciśnieniu roboczym 80 psi, to jest 0,5 MPa, wywierciło 12420 stóp, to jest 3800 m, skały, co

PL 201 359 B1 daje średnią 1380 stóp/ostrze, czyli 420 m/ostrze. W tym badaniu porównawczym, osiemnaście obrotowych ostrzy stropowych eksploatowanych w tej samej konfiguracji, w tej samej kopalni, pod ciśnieniem wody o wartości 300 psi, to jest 2 MPa, wywierciło 72822 stopy 22200 m skały, co daje średnią 4056 stóp/ostrze, czyli 1240 m/ostrze.

W wielu przypadkach, następowała utrata niektórych z połączonych wzajemnie części składowych trzpienia wiertła, wskutek ciernego ich zablokowania wewnątrz otworu. W największej liczbie przypadków, części składowe trzpienia wiertła są połączone ze sobą nawzajem przez wsuwane połączenia wtyk/gniazdo, które nie miały zapewniającego przekazywania sił wyciągających, które umożliwiłyby siłowe wycofanie trzpienia wiertła z otworu. Pewne próby uniknięcia tej utraty trzpienia wiertła realizowano przewidując stosowanie sworzni, przetkniętych przez pasujące do siebie otwory, wykonane w części wewnętrznej i zewnętrznej złączki. Jednakowoż takie konstrukcje okazały się niepraktyczne w rzeczywistej praktyce górniczej. Górnik, zwykle pracujący w pozycji zbliżonej do leżenia twarzą do dołu, pozostaje całkowicie bez zrozumienia dla konieczności operowania punktakiem i młotkiem, najpierw przy wstawianiu, a następnie przy wyjmowaniu sworzni, podczas wycofywania trzpienia wiertła z otworu. Takie wycofywanie w atmosferze kopalni jest zarówno niebezpieczne, jak i całkowicie niepraktyczne z punktu widzenia ergonomii. Dla uproszczenia składania trzpienia wiertła i umożliwienia górnikowi szybkiego i wygodnego łączenia trzpienia wiertła stosowano przyciski zatrzaskowe. Taki zatrzask na elementach sprzęgających jednakowoż jest podatny na przeciekanie, powodujące niepożądane straty ciśnienia wody w operacjach wiercenia na mokro.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie układu wiercenia stropowego do zastosowań w górnictwie podziemnym, poprawiającym wydajność, bezpieczeństwo i parametry ekonomiczne współczesnych sposobów zabezpieczania kopalni. Uwzględniając rzeczywiste warunki fizyczne, układ według niniejszego wynalazku, to jest obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego, elastyczne uszczelnienie tulejowe do obrotowego zespołu głowicy ostrza skrawającego i zespół trzpienia wiertła z obrotowym zespołem głowicy ostrza skrawającego do maszyny wiertniczej, zapewnia skuteczne i wygodne wycofywanie trzpienia wiertł a bezpoś rednio po wykonaniu otworu stropowego. Jednakowoż, kiedy głowica wiertła jest opuszczana z powierzchni otworu, i w wyniku tego zespół trzpienia wiertła jest opuszczony, prosta zwalniająca czynność naciśnięcia przycisku ze strony górnika powoduje całkowite odłączenie trzpienia wiertła od zespołu głowicy wiertła.

Zatem celem niniejszego wynalazku jest opracowanie udoskonalonego obrotowego narzędzia górniczego o konstrukcji zapewniającej zwiększoną odporność na ścieranie i trwałość, dzięki któremu możliwe będzie znaczne zwiększenie trwałości narzędzia górniczego, zwiększenie ilości doprowadzanej wody do chłodzenia ostrza wiertła stropowego i zmniejszania zapylenia oraz doprowadzanie wody w są siedztwo ostrza skrawają cego bez znacznego jej wyciekania czy spadku ciś nienia.

Obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego, według niniejszego wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera korpus głowicy wiertła, złączkę przejściową, elastyczne uszczelnienie tulejowe i zacisk sprężynowy, przy czym korpus gł owicy wiertł a ma osiowo rozmieszczone koń ce, przedni i tylny, otwór przycisku i stopniowaną komorę pierś cieniową , a otwór przycisku jest połączony z komorą pierścieniową, która ma część dopływową, powierzchnię pierścieniową połączoną z częścią dopływową i część odpływową połączoną z powierzchnią pierścieniową, zaś złączka przejściowa ma odcinek wtykowy górny, odcinek dolny i otwór pierścieniowy, przy czym odcinek wtykowy górny ma ściankę końcową przednią, a otwór przycisku jest połączony z otworem pierścieniowym, zaś odcinek wtykowy górny jest rozłącznie umieszczony wewnątrz części dopływowej komory pierścieniowej korpusu głowicy wiertła, a otwór przycisku złączki przejściowej jest ustawiony w linii z otworem przycisku korpusu głowicy wiertła, dalej elastyczne uszczelnienie tulejowe ma złączkę wkrętną, kołnierz przymocowany do złączki wkrętnej, trzon przymocowany do kołnierza i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz ma nacięcie i jest rozłącznie umieszczony pomiędzy powierzchnią pierścieniową stopniowanej komory korpusu głowicy wiertła a ścianką końcową przednią złączki przejściowej, a zacisk sprężynowy ma integralny przycisk przymocowany do odcinka wtykowego górnego złączki przejściowej i rozłącznie umieszczony wewnątrz nacięcia kołnierza elastycznego uszczelnienia tulejowego, przy czym przycisk jest umieszczony ruchomo w otworze przycisku zespołu głowicy wiertła i w otworze przycisku złączki przejściowej, i uszczelnienie tulejowe stanowi nieprzepuszczalne dla płynu uszczelnienie pomiędzy otworem złączki przejściowej, otworem przycisku złączki przejściowej, otworem przycisku korpusu głowicy wiertła a integralnym przyciskiem.

Korzystnie, odcinek wtykowy górny ma sześciokątny przekrój poprzeczny i część dopływowa stopniowanej komory pierścieniowej ma sześciokątny przekrój poprzeczny.

PL 201 359 B1

Elastyczne uszczelnienie tulejowe do obrotowego zespołu głowicy ostrza skrawającego, według niniejszego wynalazku, charakteryzuje się tym, że ma zastosowanie dla dostarczenia uszczelnienia nie przepuszczającego płyn pomiędzy korpusem głowicy wiertła a złączką przejściową przymocowaną do korpusu głowicy wiertła poprzez zacisk sprężynowy z przyciskiem w zespole do wiercenia stropowego, przy czym elastyczne uszczelnienie tulejowe zawiera złączkę wkrętną, kołnierz, trzon i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz jest przymocowany do złączki wkrętne j, kołnierz ma nacięcie boczne do przyjęcia zacisku sprężynowego z przyciskiem, a trzon jest przymocowany do kołnierza.

Zespół trzpienia wiertła z obrotowym zespołem głowicy ostrza skrawającego do maszyny wiertniczej, wyposażonej w głowicę wiertła z uchwytem do przyjęcia zespołu trzpienia wiertła, według niniejszego wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera trzpień napędowy, wykończeniowy trzpień wiertła przymocowany do trzpienia napędowego i obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego przymocowany do wykończeniowego trzpienia wiertła, przy czym obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego zawiera korpus głowicy wiertła, złączkę przejściową, elastyczne uszczelnienie tulejowe i zacisk sprężynowy, przy czym korpus głowicy wiertła ma osiowo rozmieszczone końce, przedni i tylny, otwór przycisku i stopniowaną komorę pierścieniową, a otwór przycisku jest połączony z komorą pierścieniową, która ma część dopływową, powierzchnię pierścieniową połączoną z częścią dopływową i część odpływową połączoną z powierzchnią pierścieniową, zaś złączka przejściowa ma odcinek wtykowy górny, odcinek dolny i otwór pierścieniowy, przy czym odcinek wtykowy górny ma ściankę końcową przednią, a otwór przycisku jest połączony z otworem pierścieniowym, i odcinek wtykowy górny jest rozłącznie umieszczony wewnątrz części dopływowej komory pierścieniowej korpusu głowicy wiertła, a otwór przycisku złączki przejściowej jest ustawiony w linii z otworem przycisku korpusu głowicy wiertła, dalej elastyczne uszczelnienie tulejowe ma złączkę wkrętną, kołnierz przymocowany do złączki wkrętnej, trzon przymocowany do kołnierza i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz ma nacięcie i jest rozłącznie umieszczony pomiędzy powierzchnią pierścieniową stopniowanej komory korpusu głowicy wiertła a ścianką końcową przednią złączki przejściowej, i zacisk sprężynowy ma integralny przycisk przymocowany do odcinka wtykowego górnego złączki przejściowej i rozłącznie umieszczony wewnątrz nacięcia kołnierza elastycznego uszczelnienia tulejowego, przy czym przycisk jest umieszczony ruchomo w otworze przycisku zespołu głowicy wiertła i w otworze przycisku złączki przejściowej, i uszczelnienie tulejowe stanowi nieprzepuszczalne dla płynu uszczelnienie pomiędzy otworem złączki przejściowej, otworem przycisku złączki przejściowej, otworem przycisku korpusu głowicy wiertła a integralnym przyciskiem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, którego fig. 1 przedstawia w przekroju urządzenie górnicze wykorzystywane do eksploatacji pokładu, zawierające wiertło z ostrzem stropowym, służące do wiercenia otworów, fig. 2 przedstawia w przekroju zespół głowicy ostrza skrawającego, fig. 3 przedstawia w rozłożeniu zespół głowicy ostrza skrawającego przedstawiony na fig. 2, fig. 4 przedstawia przekrój wzdłuż linii 4-4 na fig. 3, a fig. 5 przedstawia w rozł o ż eniu inny zespół gł owicy ostrza skrawają cego przedstawiony na fig. 2, widziany wzd ł u ż linii obróconej o 90 stopni względem osi wzdłużnej głowicy ostrza skrawającego przedstawionej na fig. 3.

Na fig. 1 przedstawiono typową maszynę wiertniczą do wiercenia stropu oznaczoną ogólnie odnośnikiem 10. Maszyna wiertnicza 10 jest zaprojektowana tak, że działa w stosunkowo niskich pokładach węgla, obecnie często spotykanych w operacjach górniczych. Na przykład, strop podziemnej komory 12 pozostałej po wydobyciu węgla z pokładu, który oznaczono jako 14, może znajdować się na wysokości tylko około trzydziestu cali, to jest 0,76 m, wysokości, której wartość jest jeszcze dostateczna do prowadzenia operacji wydobywczych. W konwencjonalnej praktyce górniczej, po wydobyciu z pokładu danej ilości węgla lub innego eksploatowanego materiału, następuje usunięcie pracujących wahadłowo mechanizmów wydobywczych z obszaru wydobycia i wsunięcie, jak to wskazano odnośnikiem 10, maszyn wiertniczych, pomocnych w wykonaniu niezbędnych stropowych operacji śrubowania, dla zabezpieczenia stropu 14. Przez górnika są uruchamiane części wysięgnikowe 16, które mogą być opuszczane tak, że głowica 18 ostrza skrawającego dotyka spągu komory. W toku wykonywania pionowego otworu, górnik wstawia w część wprowadzającą uruchamiającej części trzpienia do uchwytu, i przestrzeń mieszczącą głowicę 18 ostrza skrawającego.

W skład uruchamiających części trzpienia zwykle będą wchodziły ostrze skrawające na wierzchołku, i głowica 18 ostrza skrawającego obraca zespół kiedy podnosi ją wysięgnik 16 w sposób zapewniający stałe ukierunkowanie osi pionowej ostrza skrawającego. Napędowy składnik trzpienia, oznaczony odnośnikiem 30 na fig. 1, jest wstawiony w przestrzeń mieszczącą uchwyt głowicy 18 ostrza skrawającego. Do tego składnika napędowego 30 trzpienia, bezpośrednio lub pośrednio, dołąPL 201 359 B1 czona jest „część wykańczająca”, która służy za element przytrzymujący ostrze skrawające wiertła w przypadku wystą pienia operacji wiertarskich. Taki wykoń czeniowy trzpień wiertł a przedstawiono na fig. 1 w miejscu oznaczonym odnośnikiem 32, natomiast głowica wiertła, konwencjonalnie wykonywana z węglika, została oznaczona odnośnikiem 34. W przypadku węgla z niskiego pokładu, konieczna jest pewna sekwencja manipulacji z przedłużaniem, przy czym dla osiągnięcia żądanej wysokości otworu, między część 30 trzpienia a wykończeniowy trzpień wiertła 32, jest wstawiana określona liczba pośrednich części przedłużających, jak to oznaczono na fig. 1 odnośnikiem 36. Oczywiście, długość dowolnej z wybranych powyższych części składowych będzie zależeć od występującej wysokości pokładu.

Po wykonaniu otworu, zespół trzpienia wiertła musi być z niego usunięty, i ogólną praktyką w tym względzie jest opuszczenie wysięgnika 16 i głowicy 18 ostrza skrawającego. Podczas opuszczania głowicy 18 ostrza skrawającego, część wprowadzająca 38 składnika napędowego 30 trzpienia wiertła ślizga się bezpośrednio na zewnątrz od komory mieszczącej obrotowy uchwyt. Chwytając odsłoniętą trzonową część trzpienia i kolejne przedłużenie 36, jak również cześć wykańczającą, górnik, ręcznie, wyprowadza trzpień wiertła z powstałego otworu W konstrukcjach znanych, przed zatrzaśnięciem połączeń i nasunięciem sprężyn, oczekiwano, że trzpień wiertła opadnie w dół pod działaniem ciężaru jego składników. Składniki te następnie są składane w komorze eksploatacji do następnej operacji wiercenia. Jednakowoż z powodu surowego środowiska, w którym wykonywana jest operacja wiercenia, jak również wskutek zaskakujących szczegółów struktury pokładu i tym podobnych, takie wycofywanie nie zawsze jest efektywne. Często następuje wiercenie nieosiowe i zginanie części, przy czym różne części niezbyt łatwo wychodzą z otworu. Oczywistym jest, że wiertło często pozostaje zaklinowane wewnątrz otworu, i występują wypadki górnicze przy próbach ręcznego usunięcia trzpienia wiertła i ostrzy głowicy wiertła zaklinowanych głęboko w otworze.

Niektóre sekcje korpusu głowicy wiertła i środkowe sekcje trzpienia wiertła są obecnie spinane razem za pomocą zacisków, w postaci opasek sprężystych i przycisków zatrzaskowych, dla uniknięcia utraty trzpieni wierteł w otworach wskutek ich klinowania w tych otworach. Fig. 2 przedstawia złączkę przejściową 58 z wykonanym w niej otworem pierścieniowym 48, patrz fig. 4, przy czym złączka przejściowa 58 na część środkową 45, o sześciokątnym kształcie i rozmiarze zewnętrznym, który jest identyczny z kształtem i rozmiarem zewnętrznym trzpienia 26 wiertła. Złączka przejściowa 58 ma górny odcinek obejmowany 46, który ma sześciokątną powierzchnię zewnętrzną, najlepiej widoczną na fig. 4, która pasuje i ciasno wchodzi do korpusu 54 głowicy wiertła. Dolny odcinek 53 złączki przejściowej 58 ciasno wchodzi w sześciokątny otwór sześciokątnego trzpienia 32 wiertła. Złączka przejściowa 58 jest dołączona do trzpienia 32 wiertła za pomocą sprężyny opaskowej 51 w sposób znany i konwencjonalny. W górnej sekcji wtykowej jest osadzone uszczelnienie tulejowe 56. W przedstawionym przykładzie wykonania dolny odcinek 53 jest sześciokątny. Taka konstrukcja sześciokątna jest potrzebna, kiedy trzpień 32 wiertła jest budowany z pewnej liczby części składowych, jak w opisach patentowych USA o numerach 4,226,290 i 4,632,195.

Korpus 54 głowicy wiertła jest dołączony do złączki przejściowej 58 zaciskiem sprężynowym 60 zaopatrzonym w przycisk 62. Przycisk 62 mieści się w okrągłym otworze 55 w korpusie 54 głowicy wiertła. Złączka przejściowa 58 ma rowek 49 do zaczepienia w nim zacisku sprężynowego 60 podczas montażu. Część końcowa 64 zacisku sprężynowego jest zakrzywiona wokół skierowanego w dół ścianki końcowej przedniej 47 złączki przejściowej 58, i ustawiona tak, aby mieściła się w rowku 49, a przycisk 62 jest dopychany do złączki przejściowej 58 aż do momentu wejścia przycisku 62 do otworu 55. Następne uszczelnienie tulejowe 56 ma nacięcie 59, które jest najpierw współliniowe z zaciskiem sprężystym 60, i następnie jest wpychane w otwór złączki przejściowej 58, aż do oparcia się dolnej ścianki 66 zaokrąglonej złączki wkrętnej 68 o ściankę końcową przednią 47 złączki przejściowej 58. Po wstawieniu uszczelnienia tulejowego 56 na złączkę przejściową 58, podzespół złożony z uszczelnienia tulejowego 56, zacisku sprężynowego 60 i złączki przejściowej 58 zostaje wstawiony w głowicę 18 wiertła. Podzespół jest najpierw ustawiany tak, że przycisk 62 jest ustawiony promieniowo współosiowo z otworem 55 w głowicy 18 wiertła. Przy wpychaniu podzespołu do wewnątrz głowicy 18 wiertła, uszczelnienie tulejowe 56 i ścianka końcowa przednia 47 złączki przejściowej 58 są pozycjonowane wewnątrz korpusu 54 głowicy 18 wiertła aż do oparcia się przycisku 62 o koniec tylny 44 głowicy 18 wiertła. Przycisk 62 może następnie zostać wciśnięty ręcznie do wewnątrz, tak że podzespół 56, 58, 63 może być wsunięty dalej w głąb komory korpusu 54 głowicy wiertła. Podzespół 56, 58, 60 jest następnie wsuwany do wnętrza głowicy 18 wiertła, aż do zatrzaśnięcia się przycisku 62

PL 201 359 B1 w otworze 55 w korpusie 54 głowicy 18 wiertła i równoczesnego zetknięcia się dopływowego końca tylnego 44 głowicy 18 wiertła z kołnierzem 45.

Jak to najlepiej widać na fig. 2, komora wewnętrzna korpusu 54 głowicy wiertła ma otwór o stopniowanej średnicy, tworzący powierzchnię pierścieniową 43. Część dopływowa 63 otworu o stopniowanej średnicy ma większy przekrój, sześciokątny, a mniejsza część odpływowa 61 komory wewnętrznej przechodzi w część półkulistą. Uszczelnienie tulejowe 56 ma pośredni kołnierz 69 umieszczony pomiędzy zaokrągloną złączką wkrętną 68 a trzonem tulei uszczelniającej. Kołnierz 69 jest zaciśnięty między powierzchnią pierścieniową 43 a ścianką końcową 47 po dopływowej stronie złączki przejściowej 58 unieruchamiającą uszczelnienie tulejowe 56.

W rozwiązaniu alternatywnym, znajdujący się po stronie dopływowej koniec tylny 44 głowicy 18 wiertła i przycisk 62 mogą mieć obrysy tworzące współpracujące powierzchnie krzywkowe, tak że podzespół 56, 58, 60 złączki przejściowej 58 jest wpychany do wnętrza, przycisk 62 jest wypychany promieniowo w stronę środka otworu uszczelnienia tulejowego 56, tak że przycisk 62 może prześliznąć się za znajdującą się po stronie dopływowej ściankę końcową do zespołu głowicy wiertła, aż do zatrzaśnięcia się go w otworze 55. Takie współpracujące przyciski zatrzaskowe są specjalistom znane.

Zacisk sprężynowy 60 może być wykonany z różnego typu stali sprężynowych, w jednej z przykładowych odmian wykonania stalą sprężynową jest stal .018X.255 SPARING STEEL, z obróbką cieplną 44-50 RW C. Uszczelnienie tulejowe 56 jest wykonane z materiału elastycznego, o dobrych właściwościach uszczelniających przy wartościach ciśnienia do 300 psi, to jest 2 MPa, na przykład, Durometer EPDM.

Zespół głowicy wiertła na fig. 2 ma odcinek dolny 53 złączki przejściowej 58, który nadaje się do wprowadzenia do wydrążonego trzpienia 32 wiertła, który jest połączony z konwencjonalnym mechanizmem napędowym (nie przedstawiony), który obraca trzpień 32 wiertła. Obrotowe ostrze stropowe przedstawione na fig. 4-6 zawiera wkładkę skrawającą 52 zamontowaną w korpusie 54 głowicy wiertła. Wkładka skrawająca 52 może być przytrzymywana we wgłębieniu korpusu 54 ostrza dowolnie, na przykład, przez lutowanie, pasowanie cierne i tym podobne. Płyn płuczący, na przykład, woda, który jest doprowadzany przez wypływy 67 w korpus 54 ostrza, chłodzi i przepłukuje wkładkę skrawającą 52 w zwykły sposób.

Woda jest doprowadzana od wnętrza korpusu 54 do wypływów 67 przez kanały 71 (przedstawione linią przerywaną). Jakkolwiek w tej konkretnej odmianie wykonania przedstawiono dwa kanały 71, to jest zrozumiałe, że intencją Zgłaszających nie jest ograniczanie zakresu wynalazku do dwóch kanałów. Zgłaszający biorą pod uwagę, że zależnie od konkretnego zastosowania może w ogóle nie być konieczne stosowanie kanałów skierowanych osiowo, lub że liczba takich kanałów w korpusie ostrza może być dowolna. Przy operacji wiercenia na mokro, kanały działają stanowiąc drogę przepływu strumienia płynu, na przykład wody, do końca przedniego korpusu ostrza, to znaczy płyn mógłby płynąć przez kanały 71 Zgłaszający biorą pod uwagę, że w przypadku operacji wiercenia na mokro, zewnętrzna powierzchnia korpusu ostrza może mieć spłaszczenia lub inny kształt powierzchni, tak aby zapewnić przejście dla płynu i wypłukiwanych odpadów uchodzących z pobliża wkładek skrawających.

Wynalazek niniejszy umożliwia dostarczanie podczas wiercenia dużych ilości wody do wkładek skrawających ostrzy stropowych, dla wypłukiwania odpadu wiercenia i dla chłodzenia wkładek skrawających, zwłaszcza na generujących ciepło krawędziach skrawających. Zatem, w opisie niniejszego wynalazku ciśnienie wody ma wartość w zakresie 50 do 300 psi, to jest 0,35 do 2 MPa.

Uszczelnienie tulejowe 56 zapobiega niepożądanym stratom ciśnienia wody, które w przeciwnym wypadku mogłyby wystąpić w wyniku przecieków wody między zatrzaskowym przyciskiem 62 a odpowiednim otworem 57 w złączce przejściowej 58. Uszczelnienie tulejowe 56 dodatkowo ogranicza wyciek wody między końcem odpływowym złączki przejściowej 58 a korpusem 54 głowicy 18 wiertła.

Przy pracy, zespół 34 głowicy 18 ostrza skrawającego wiertła, przedstawiony na fig. 2, jest zatrzaskowe połączony z trzpieniem 32 wiertła dwuwysięgnikowej maszyny do zakładania śrub (nie pokazana) lub podobnej. Maszyna do zakładania śrub (lub inna porównywalna maszyna) może mieć zmienną regulację prędkości obrotowej, którą można wybrać preselekcyjnie i ustawić w maszynie z wyprzedzeniem na optymalną lub pożądaną wartość w niewielkim zakresie. Po wykonaniu otworu, operator zwiększa nacisk na ostrze skrawające do maksymalnej ustawionej wartości potencjalnej nacisku. Równocześnie operator przykłada również pełne ciśnienie wody dla podawania wody do wkładek skrawających pod ciśnieniem dynamicznym o wartości w zakresie 50 psi do 300 psi, to jest 0,35 MPa do 2 MPa. Podawanie wody w sąsiedztwo głowicy 18 z ostrzem skrawającym podczas operacji

PL 201 359 B1 wiercenia zwiększa prędkość wiercenia, chłodzi głowicę 18 wiertła i pomaga w eliminacji pyłu. Uszczelnienie tulejowe 56 zmniejsza wycieki i niepożądane straty ciśnienia na końcówce głowicy wiertła, które w przeciwnym przypadku zmniejszają wydajność i prędkość wiercenia ostrza stropowego.

Obecnie jest oczywiste, że cele i zalety niniejszego wynalazku w stosunku do rozwiązań znanych zostały osiągnięte w pełni. Zmiany i modyfikacje opisanych postaci wynalazku są oczywiste dla specjalisty w zakresie sprzętu górniczego.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Obrotowy zespół głowicy ostrza skrawającego, znamienny tym, że zawiera korpus (54) głowicy (18) wiertła, złączkę przejściową (58), elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) i zacisk sprężynowy (60), przy czym korpus (54) głowicy (18) wiertła (54) ma osiowo rozmieszczone końce, przedni i tylny (44), otwór (55) przycisku i stopniowaną komorę pierścieniową, a otwór (55) przycisku jest połączony z komorą pierścieniową, która ma część dopływową (63), powierzchnię pierścieniową (43) połączoną z częścią dopływową (63) i część odpływową (61) połączoną z powierzchnią pierścieniową (43), zaś złączka przejściowa (58) ma odcinek wtykowy górny (46), odcinek dolny (53) i otwór pierścieniowy (48), przy czym odcinek wtykowy górny (46) ma ściankę końcową przednią (47), a otwór (57) przycisku jest połączony z otworem pierścieniowym (48), zaś odcinek wtykowy górny (46) jest rozłącznie umieszczony wewnątrz części dopływowej (63) komory pierścieniowej korpusu (54) głowicy wiertła, a otwór przycisku złączki przejściowej (58) jest ustawiony w linii z otworem (55) przycisku korpusu (54) głowicy wiertła (54), dalej elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) ma złączkę wkrętną (68), kołnierz (69) przymocowany do złączki wkrętnej (68), trzon (65) przymocowany do kołnierza (69) i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz (69) ma nacięcie (59) i jest rozłącznie umieszczony pomiędzy powierzchnią pierścieniową (43) stopniowanej komory pierścieniowej korpusu (54) głowicy (18) wiertła a ścianką końcową (47) przednią złączki przejściowej (58), a zacisk sprężynowy (60) ma integralny przycisk (62) przymocowany do odcinka wtykowego górnego (46) złączki przejściowej (58) i rozłącznie umieszczony wewnątrz nacięcia (59) kołnierza (69) elastycznego uszczelnienia tulejowego (56), przy czym przycisk (62) jest umieszczony ruchomo w otworze (55) przycisku zespołu głowicy (18) wiertła i w otworze (57) przycisku złączki przejściowej (58), i uszczelnienie tulejowe (56) stanowi nieprzepuszczalne dla płynu uszczelnienie pomiędzy otworem (48) złączki przejściowej (58), otworem (57) przycisku złączki przejściowej (58), otworem (55) przycisku korpusu głowicy wiertła (54) a integralnym przyciskiem (62).
2. 2. Obrotowy zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że odcinek wtykowy górny (46) ma sześciokątny przekrój poprzeczny i część dopływowa stopniowanej komory pierścieniowej (63) ma sześciokątny przekrój poprzeczny.
3. 3. Elastyczne uszczelnienie tulejowe do obrotowego zespołu głowicy ostrza skrawającego, znamienne tym, że ma zastosowanie dla dostarczenia uszczelnienia nie przepuszczającego płyn pomiędzy korpusem (54) głowicy wiertła, a złączką przejściową (58) przymocowaną do korpusu (54) głowicy wiertła poprzez zacisk sprężynowy (60) z przyciskiem w zespole do wiercenia stropowego, przy czym elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) zawiera złączkę wkrętną (68), kołnierz (69), trzon (65) i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz (69) jest przymocowany do złączki wkrętnej (68), kołnierz (69) ma nacięcie boczne (59) do przyjęcia zacisku sprężynowego (60) z przyciskiem, a trzon (65) jest przymocowany do kołnierza (69).
4. 4. Zespół trzpienia wiertła z obrotowym zespołem głowicy ostrza skrawającego do maszyny wiertniczej, wyposażonej w głowicę wiertła z uchwytem do przyjęcia zespołu trzpienia wiertła, znamienny tym, że zawiera trzpień napędowy (30), wykończeniowy trzpień wiertła (32) przymocowany do trzpienia napędowego (30) i obrotowy zespół głowicy (18) ostrza skrawającego przymocowany do wykończeniowego trzpienia wiertła (32), przy czym obrotowy zespół głowicy (18) ostrza skrawającego zawiera korpus (54) głowicy wiertła, złączkę przejściową (58), elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) i zacisk sprężynowy (60), przy czym korpus (54) głowicy wiertła ma osiowo rozmieszczone końce, przedni i tylny (44), otwór (55) przycisku i stopniowaną komorę pierścieniową, a otwór (55) przycisku jest połączony z komorą pierścieniową, która ma część dopływową (63), powierzchnię pierścieniową (43) połączoną z częścią dopływową (63) i część odpływową (61) połączoną z powierzchnią pierścieniową (43), zaś złączka przejściowa (58) ma odcinek wtykowy górny (46), odcinek dolny (53) i otwór pierścieniowy (48), przy czym odcinek wtykowy górny (46) ma ściankę końcową przednią (47), a otwór

   PL 201 359 B1 (57) przycisku jest połączony z otworem pierścieniowym, i odcinek wtykowy górny (46) jest rozłącznie umieszczony wewnątrz części dopływowej (63) komory pierścieniowej korpusu (54) głowicy wiertła, a otwór (57) przycisku złączki przejściowej jest ustawiony w linii z otworem (55) przycisku korpusu (54) głowicy wiertła, dalej elastyczne uszczelnienie tulejowe (56) ma złączkę wkrętną (68), kołnierz (69) przymocowany do złączki wkrętnej (68), trzon (65) przymocowany do kołnierza (69) i komorę pierścieniową, przy czym kołnierz (69) ma nacięcie (59) i jest rozłącznie umieszczony pomiędzy powierzchnią pierścieniową (43) stopniowanej komory korpusu (54) głowicy wiertła, a ścianką końcową (47) przednią złączki przejściowej (58), i zacisk sprężynowy (60) ma integralny przycisk (62) przymocowany do odcinka wtykowego górnego (46) złączki przejściowej (58) i rozłącznie umieszczony wewnątrz nacięcia (59) kołnierza (69) elastycznego uszczelnienia tulejowego (56), przy czym przycisk (62) jest umieszczony ruchomo w otworze (55) przycisku zespołu głowicy (18) wiertła i w otworze (57) przycisku złączki przejściowej (58), i uszczelnienie tulejowe (56) stanowi nieprzepuszczalne dla płynu uszczelnienie pomiędzy otworem (48) złączki przejściowej (58), otworem (57) przycisku złączki przejściowej (58), otworem (55) przycisku korpusu głowicy wiertła (54) a integralnym przyciskiem (62).