PL215329B1 - Sposób i koncówka wiertla do wytwarzania srubowego rowka w wierconym otworze ksztaltowanym w warstwie podloza - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu i końcówki wiertła do wytwarzania śrubowego rowka w wierconym otworze kształtowanym w warstwie podłoża. Wynalazek dotyczy kształtowania otworu w różnych warstwach ziemi i może być stosowany przy wierceniu otworów w górnictwie podziemnym.

W operacjach górniczych, takich jak kopalnictwo węgla, sklepienie może być podpierane przez śruby sklepienia, które są zagłębiane w oddalone od siebie otwory wywiercone w sklepieniu górniczym. Powszechne wzory końcówek wierteł stropowych wykorzystują wkładki tnące, które są przylutowane lub w inny sposób przymocowane w szczelinie na osiowym końcu korpusu końcówki wiertła stropowego.

Końcówka wiertła stropowego jest następnie dociskana do stropu i jest uruchamiane urządzenie wiertnicze do wiercenia otworu w stropie. Otwór jest następnie wypełniany żywicą lub innym materiałem cementowym i w otworze jest mocowana śruba stropowa. Podpora stropu, taka jak płyta lub panel stropowy może być dołączona do tej śruby stropowej.

Całkowicie zacementowana śruba jest sama zakotwiona przez tarciowe zablokowanie pomiędzy żywicą i skałą. Tak więc, producenci końcówek wierteł mogą stosować szerokie tolerancje lub noże z przesuniętymi końcówkami do wywoływania chybotania podczas wiercenia, które, w połączeniu z luźną końcówką zamontowana do trzonu wiertła, wytwarza wręby na ścianach otworu. Te wręby powodują nierówności ściany, które mogą zwiększyć zdolności kotwiące.

Innym sposobem wytwarzania nierówności ściany jest zastosowanie końcówki wiertła z członami tnącymi rozmieszczonymi śrubowo na obrzeżu środkowej piasty dla utworzenia śrubowego rowka lub gwintu. Ta końcówka wiertła, jednak, musi odpowiadać znormalizowanym końcówkom wiertła, które wymagają dodatkowego etapu obróbczego. Ten dodatkowy etap obróbczy jest ogólnie niepożądany, ponieważ zwiększa on czas instalowania śruby stropowej. Jednym proponowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie śrubowych sworzni stropowych, które będą nacinały śrubowy rowek w otworze w części procesu instalowania śrub stropowych (która występuje po ukształtowaniu otworu). Przy tym podejściu występuje problem, że nacięcia wytworzone podczas instalowania sworznia stropowego mogą zanieczyszczać żywice i zmniejszać pole powierzchni przekroju dostępne do wiązania żywicy.

Według wynalazku, końcówka obrotowego wiertła do wytwarzania śrubowego rowka w wierconym otworze kształtowanym w warstwie podłoża, zawierająca podłużny korpus mający przedni koniec i tylny koniec, które określają wzdłużną oś, pierwszy nieruchomy nóż usytuowany na przednim końcu i mający pierwszą boczną krawędź tnącą, która określa pierwsze obrzeże, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszy obrotowy nóż mający pierwszą obrotową krawędź tnącą, która przy obrocie korpusu w pierwszym kierunku obrotowym wiercenia otworu jest ustawiona w pierwszym położeniu, w którym jest ona usytuowana w obrębie pierwszego obrzeża, a przy obrocie korpusu w drugim kierunku obrotowym, przeciwnym do pierwszego kierunku obrotowego wiercenia otworu, pierwsza obrotowa krawędź tnąca jest usytuowana w drugim położeniu, w którym wystaje ona promieniowo poza pierwsze obrzeże.

Korzystnie, pierwszy nieruchomy nóż zawiera górną krawędź tnącą, która rozciąga się z przodu przedniego końca korpusu końcówki.

Pierwszy nieruchomy nóż korzystnie zawiera drugą boczną krawędź tnącą.

Druga boczna krawędź tnąca może być przeciwległa do pierwszej bocznej krawędzi tnącej. Druga boczna krawędź tnąca korzystnie określa drugie obrzeże zasadniczo równe pierwszemu obrzeżu.

Na powierzchni natarcia nieruchomego noża korzystnie jest ukształtowana pierwsza krawędź tnąca, a na powierzchni natarcia obrotowego noża jest ukształtowana pierwsza obrotowa krawędź tnąca tak, że powierzchnia natarcia obrotowego noża leży w płaszczyźnie, która jest nierównoległa do płaszczyzny powierzchni natarcia nieruchomego noża.

Pierwszy obrotowy nóż może obracać się wokół osi równoległej do osi wzdłużnej końcówki.

Pierwszy obrotowy nóż może też obracać się wokół osi, która jest oddalona od osi wzdłużnej końcówki.

Pierwszy obrotowy nóż korzystnie obraca się wokół osi, która jest nachylona względem osi wzdłużnej końcówki.

Pierwszy obrotowy nóż może być osiowo oddalony od pierwszego nieruchomego noża, a zwłaszcza jest usytuowany osiowo w tyle względem pierwszego nieruchomego noża.

Końcówka wiertła może zawierać kanał przez który przechodzi wycięty materiał. Kanał może być usytuowany w tyle względem obrotowego noża.

PL 215 329 B1

Na tylnym końcu końcówka korzystnie zawiera otwór tworzący wgłębione gniazdo ukształtowane do dopasowanego umieszczania części trzpieniowej trzonu wiertła.

Według wynalazku, sposób wytwarzania śrubowego rowka w wierconym otworze kształtowanym w warstwie podłoża, obejmujący wiercenie otworu za pomocą końcówki wiertła mającej podłużny korpus z przednim końcem i tylnym końcem, zawierającej pierwszy nieruchomy nóż usytuowany na przednim końcu korpusu i mający boczną krawędź tnącą, która określa obrzeże oraz pierwszy obrotowy nóż mający krawędź tnącą, która w pierwszym położeniu jest usytuowana w obrębie obrzeża a w drugim położeniu wystaje poza to obrzeże charakteryzuje się tym, że kształtuje się w warstwie podłoża otwór mający nominalną średnicę i długość osiową poprzez obracanie końcówki wiertła w pierwszym kierunku obrotu wiercenia otworu, z ustawionym pierwszym obrotowym nożem w pierwszym położeniu i z jednoczesnym przemieszczaniem końcówki tnącej w pierwszym kierunku osiowym, a następnie kształtuje się śrubowy rowek w wywierconym otworze poprzez obracanie końcówki tnącej w drugim kierunku obrotu, przeciwnym do pierwszego kierunku obrotu, przy ustawieniu pierwszego obrotowego noża w drugim położeniu i jednocześnie przemieszczając końcówkę tnącą w drugim kierunku osiowym, przeciwnym do pierwszego kierunku osiowego, przy czym śrubowy rowek kształtuje się na głębokość sięgającą w warstwę podłoża poza nominalną średnicę wywierconego otworu.

Niniejszy wynalazek zapewnia końcówkę wiertła, która może wytwarzać śrubowy lub reliefowy wzór na ścianie otworu w jednym przejściu. Korzystnie, realizacja wynalazku może obejmować użycie żywicy lub może obejść się bez tego. Ponadto, zasady niniejszego wynalazku są korzystnie zastosowane zarówno do próżniowych końcówek wierteł jak i mokrych końcówek wierteł.

Odpowiednio, kiedy końcówka wiertła jest obracana w pierwszym kierunku i przemieszczana w pierwszym kierunku osiowym, na przykład dociskana do warstwy, wytwarza się otwór mający nominalną średnicę w tej warstwie. Kiedy końcówka wiertła jest obracana w drugim kierunku, jest kształtowany rowek w otworze. Ogólnie, w celu ukształtowania rowka mającego dobrany skok, końcówka wiertła jest obracana w drugim kierunku i jest przemieszczana w drugim kierunku osiowym, przeciwległym do pierwszego kierunku osiowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym, fig. 1 jest widokiem perspektywicznym z góry końcówki wiertła niniejszego wynalazku z obrotowym nożem w drugim lub wysuniętym położeniu, fig. 2 jest widokiem z góry końcówki wiertła z fig. 1 z obrotowym nożem w pierwszym położeniu, fig. 3 jest widokiem z góry końcówki wiertła z fig. 1, fig. 4 jest widokiem z przodu końcówki wiertła z fig. 1, fig. 5 jest widokiem przekroju poprzecznego końcówki wiertła z fig. 1, wzdłuż osi wzdłużnej, fig. 5a jest szczegółowym widokiem innego przykładu wykonania obrotowego noża, który jest użyteczny do końcówki wiertła według niniejszego wynalazku, fig. 6 jest widokiem z góry przekroju poprzecznego części końcówki wiertła według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku mającego obrotowy nóż pokazany w położeniu wysuniętym i inny obrotowy nóż pokazany w położeniu wycofanym, fig. 7 jest szczegółowym widokiem innego przykładu wykonania obrotowego noża, fig. 8 jest i szczegółowym widokiem innego przykładu wykonania obrotowego noża, fig. 8a jest szczegółowym widokiem innego przykładu wykonania obrotowego noża, fig. 9 jest częściowym widokiem z góry przekroju poprzecznego mechanizmu uruchamiającego dla obrotowych noży z niepokazanymi nożami nieruchomymi dla lepszego zilustrowania tego mechanizmu uruchamiającego i z obrotowym nożem w pierwszym położeniu, fig. 10 jest częściowym widokiem z góry przekroju poprzecznego mechanizmu uruchamiającego dla obrotowych noży z niepokazanymi nożami nieruchomymi dla lepszego zilustrowania tego mechanizmu uruchamiającego i z obrotowym nożem w drugim położeniu, fig. 11 jest obrazem testowego otworu, który ukazuje rowki utworzone przez końcówkę wiertła pokazaną na fig. 1.

Końcówka 10 wiertła według niniejszego wynalazku zawiera podłużny korpus 12 końcówki mający przedni koniec 14 i tylny koniec 16, które określają wzdłużną oś 30. Końcówka 10 zawiera pierwszy nieruchomy nóż 40 z pierwszą krawędzią tnącą 60, która określa pierwsze obrzeże 70. Końcówka 10 także zawiera pierwszy obrotowy nóż 80 z krawędzią tnącą 100, który, w pierwszym położeniu, nie wystaje promieniowo poza pierwsze obrzeże 70, a w drugim położeniu wystaje promieniowo poza obrzeże 70 określając obrzeże 110 obrotowego noża. Wskutek tego, nieruchomy nóż 40 wycina nominalną średnicę D otworu w podłożu, a obrotowy nóż 80 wycina rowek w otworze, który ma średnicę większą niż nominalna średnica D.

Odnosząc się teraz do rysunków, jest pokazany jeden przykład wykonania obrotowej końcówki 10 wiertła (a w szczególności końcówki wiertła stropowego). Tnąca końcówka 10 wiertła zawiera podłużny korpus 12, który może być ze stali. Końcówka 10 wiertła ma osiowy przedni koniec 14 i prze4

PL 215 329 B1 ciwległy osiowy tylny koniec 16. Korpus 12 końcówki ma środkową wzdłużną oś 30 i, kiedy pracuje, obraca się w pierwszym kierunku obrotu 36 wskazany przez strzałkę i określany jako kierunek obrotu wiercenia otworu.

Osiowo przedni koniec 14 ma ogólnie kształt stożka ściętego. Tylny koniec 16 jest otwarty i tworzy wewnętrzny otwór 18. Wewnętrzny otwór 18 jest ukształtowany do przejmowania odpowiedniego trzonu wiertła (nie pokazany).

Jak pokazano na fig. 1, otwarty koniec ma ukształtowanie sześciokątne tworzące gniazdo 20, w którym jest umieszczany odpowiednio sześciokątny koniec trzonu wiertła (nie pokazany). W obwodowej części korpusu 12 może być ukształtowane wgłębione gniazdo 22 usytuowane w sąsiedztwie tylnego końca 16 do przyjmowania zaczepu lub ustalacza umieszczonego na trzonie wiertła (nie pokazany).

Korpus 12 może zawierać jeden lub więcej kanałów 24 do odprowadzania gruzu, usytuowanych w podłużnym korpusie 12. Kanał 24 zapewnia komunikację pomiędzy wewnętrznym otworem 18 lub wnęką usytuowaną od tylnego końca 16 i częścią korpusu 12 końcówki 10 osiowo przedniej względem tylnego końca 16.

Chociaż końcówka 10 wiertła może być stosowana do suchego wiercenia (to jest wiercenia pokładów ziemi bez używania chłodziwa lub tym podobnego), należy zauważyć, że niniejsza końcówka może być wykorzystana w operacjach wiercenia na mokro. W operacjach wiercenia na mokro, kanał 24 może pełnić funkcję zapewnienia drogi przepływu płynu (na przykład wody) do przedniego końca 14 korpusu 12 końcówki, to jest płyn przepływałby przez te kanały. Należy także zauważyć, że przy operacjach wiercenia na mokro, zewnętrzna powierzchnia korpusu 12 końcówki może zawierać spłaszczenia lub pewne inne podcięcia w powierzchni zapewniające przejście dla płynu i gruzu dla odprowadzania ich z sąsiedztwa wkładek tnących.

Podłużny korpus 12 końcówki także zawiera przynajmniej jedno gniazdo 26 do umieszczania odpowiedniej wkładki tnącej, która tworzy nieruchomy nóż 40. Chociaż w przykładzie pokazanym na fig. 1 ukazano jedno gniazdo rozciągające się na średnicy korpusu 12 końcówki 10, nie jest intencją ograniczanie wynalazku do zastosowania jednej wkładki tnącej (i gniazda). W tym względzie należy zauważyć, że wynalazek będzie funkcjonował z dwiema lub więcej wkładkami tnącymi (i gniazdami). Wymiar korpusu końcówki tnącej i wkładek tnących, jak również szczególne zastosowanie do cięcia, są czynnikami, które mogą wpływać na liczbę wkładek tnących (i gniazd) posiadanych przez obrotową końcówkę tnącą. Gdy występuje więcej niż jedna wkładka tnąca, należy zauważyć, że mogą one mieć identyczny kształt lub mogą mieć kształt różniący się między sobą.

Wkładka tnąca, inaczej nieruchomy nóż 40 ma górną powierzchnię 42 z krawędzią natarcia 44 i krawędzią spływu 46. Krawędź natarcia 44 może być odchylona od płaszczyzny poziomej 52 osiowo do tyłu do krawędzi spływu 46. Nieruchomy nóż 40 ponadto posiada wewnętrzną powierzchnię boczną 56 i zewnętrzną powierzchnię boczną 58. Tam, gdzie dwa nieruchome noże 40 są zastosowane, ich wewnętrzne powierzchnie boczne 56 będą połączone tak, że nie będą widoczne, jak na fig. 1.

Zewnętrzna powierzchnia boczna 58 obejmuje krawędź tnącą 60. Krawędź tnąca 60 może mieć dowolne ukształtowanie odpowiednie do wycinania wymaganego otworu wierconego. Na przykład, jak pokazano na figurach, krawędź tnąca 60 może zawierać ostrze 61 i boczną skośną krawędź 64. Skośna krawędź może być ukształtowana również na wierzchu.

Podczas pracy, końcówka 10 wiertła obraca się w kierunku wiercenia otworu 36 tak, że górna krawędź natarcia 44 najpierw uderza o warstwy gruntu, podczas gdy krawędź tnąca 60 wycina otwór na zewnątrz. Zewnętrzna boczna krawędź tnąca 60 jest usytuowana promieniowo na zewnątrz obwodu lub obrzeża końcówki 10 wiertła i określa promieniowe pierwsze obrzeże 70, które tworzy nominalną średnicę „D otworu.

Pierwszy nieruchomy nóż 40 może być przymocowany poprzez lutowanie lub spawanie w gnieździe 26 korpusu 12 końcówki 10 wiertła. Jak to wyniknie z następującego opisu i wynika z rysunków, pole powierzchni dolnej 54 nieruchomego noża 40 jest większe niż pole jego powierzchni górnej 42. Powierzchnia dolna 54 zapewnia większy obszar do mocowania nieruchomego noża 40 do korpusu 12 końcówki tnącej. Poprzez użycie zastosowanej większej powierzchni dolnej 54 do tworzenia złącza lutowanego, nieruchomy nóż 40 może być zamocowany do korpusu 12 końcówki 10 stosunkowo płytkiego gniazda, które nie wymaga dużego występu. Zastosowanie takiego płytkiego gniazda może zmniejszyć koszt związany z wytwarzaniem korpusu 12 wkładki tnącej.

Wkładka tnąca nieruchomego noża 40 może być wykonana ze spiekanego węglika takiego, jak na przykład, węglik wolframu spiekany z kobaltem. Na przykład, kobalt może być w zakresie pomiędzy

PL 215 329 B1 około 2% wagowych i około 20% wagowych, a resztą jest węglik wolframu. Znawcy w tej dziedzinie zrozumieją, jednakże, że inne materiały, odpowiednie do użycia jako wkładki tnące, także mogą być odpowiednie do zastosowania na tę wkładkę tnącą. Te materiały obejmują materiały ceramiczne (na przykład materiały ceramiczne na bazie azotki krzemu i materiały ceramiczne na bazie tlenku krzemu), węglik wolframu bez spoiwa, kompozyty polikrystalicznego diamentu z metalicznym spoiwem, kompozyty polikrystalicznego diamentu z ceramicznym spoiwem, stopy kobaltu i węglika wolframu mające twardość większa lub równa około 90,5 Rockwella A i twarde powlekane spiekane węgliki.

Według wynalazku końcówka 10 wiertła zawiera przynajmniej jeden obrotowy nóż 80. Jak pokazano na fig. 1, końcówka 10 wiertła zawiera dwa obrotowe noże. Należy zauważyć, że wynalazek nie jest ograniczony przez liczbę obrotowych noży, ale, ogólnie, końcówka 10 wiertła będzie miała dwa obrotowe noże. Dla ułatwienia, tylko jeden obrotowy nóż będzie omówiony, ponieważ działanie każdego obrotowego noża jest zaplanowane jako takie same, chociaż każdy obrotowy nóż może mieć różne konstrukcyjne części składowe lub może mieć różny kształt.

Powracając teraz do fig.1, 4 i 5, jest pokazany obrotowy nóż 80 z fig. 1. Obrotowy nóż 80 ma górną powierzchnię 82, dolną powierzchnię 94, wewnętrzny bok 96 i zewnętrzny bok 98. W przykładzie pokazanym na fig. 1, górna powierzchnia 82 jest ogólnie pozioma lub ma płaszczyznę, która jest ogólnie prostopadła do wzdłużnej osi 30. Górna powierzchnia 82 ma krawędź natarcia 84 na przecięciu powierzchni natarcia 86 i górnej powierzchni 82, a także krawędź spływu 88 na przecięciu powierzchni spływu 90 i górnej powierzchni 82. Chociaż krawędź natarcia 84 może być w tej samej płaszczyźnie, co krawędź spływu 88, może być konieczne w pewnych przykładach realizacji ukształtowanie krawędzi natarcia 84 tak, że jest ona nachylona względem płaszczyzny poziomej 52 osiowo do przodu lub tyłu do krawędzi spływu 88. Obrotowy nóż 80 ponadto zawiera wewnętrzny bok 96 i zewnętrzny bok 98. Zewnętrzny bok 98 obejmuje ostrze lub krawędź tnącą 100. Na przykład, i jak pokazano na figurach, krawędź tnąca 100 może obejmować górną ukośną krawędź 102, dolną ukośną krawędź 103 i boczną ukośną krawędź 104. Alternatywnie, może być ukształtowana tylko jedna z ukośnych krawędzi górnej lub dolnej lub bocznej. Wewnętrzny bok 96 jest obrotowo połączony z częścią korpusu 12 końcówki 10 wiertła, jak będzie to wytłumaczone bardziej szczegółowo poniżej.

Podczas pracy, kiedy końcówka 10 wiertła jest obracana w kierunku wiercenia otworu 36, obrotowy nóż 80 jest w pierwszym położeniu, najlepiej widocznym na fig. 2. W pierwszym położeniu, krawędź tnąca 100 obrotowego noża 80 nie wystaje poza pierwsze obrzeże 70 określone przez nieruchomy nóż 40. W jednym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 2, powierzchnia natarcia 86 jest w kontakcie z częścią końcówki 10 wiertła. Gdy końcówka 10 wiertła obraca się w pierwszym kierunku obrotu 36, kierunku wiercenia otworu, końcówka jest przemieszczana w pierwszym osiowym kierunku 32 do przodu. Kiedy końcówka 10 wiertła osiąga najdalszy przedni zasięg ruchu, to jest gdy wymagana długość otworu jest osiągnięta, końcówka 10 wiertła obraca się w przeciwnym drugim kierunku obrotu 38 i końcówka 10 jest przemieszczana w drugim osiowym kierunku 34 do tyłu, przeciwnie do pierwszego osiowego kierunku do przodu 32. Kiedy końcówka 10 wiertła obraca się w drugim kierunku obrotu 38, obrotowy nóż 80 przyjmuje drugie położenie. W drugim położeniu, końcówka tnąca 100 obrotowego noża 80 wystaje promieniowo na zewnątrz określając drugie obrzeże 110 wyznaczone przez obrotowy nóż 80, które jest usytuowane promieniowo na zewnątrz pierwszego obrzeża 70 określonego przez nieruchomy nóż 40. W wyniku tego, krawędź tnąca 100 obrotowego noża 80 kształtuje rowek w wywierconym otworze i, ponieważ końcówka 10 wiertła jest przemieszczana osiowo, wytwarza promieniowy lub śrubowy rowek. Wskutek tego otwór i rowek mogą być wytworzone w jednym przejściu końcówki 10 wiertła, co oszczędza czas, zwłaszcza w porównaniu z systemem dwóch przejść.

Odległość, na jaką krawędź tnąca 100 obrotowego noża 80 wystaje promieniowo poza pierwsze obrzeże 70 określone przez nieruchomy nóż 40, określa głębokość „d gwintu lub rowka. Odległość pomiędzy górną powierzchnią 82 i dolną powierzchnią 94 obrotowego noża 80 określa szerokość „w gwintu lub rowka. Odległość pomiędzy osiowo sąsiednimi rowkami, która jest tworzona, gdy końcówka 10 wiertła jest przemieszczana w drugim osiowym kierunku 34 do tyłu, określa skok „P. Fachowiec w tej dziedzinie zrozumie, że kilka zmiennych operacyjnych może być modyfikowanych, z których każda będzie wpływać na średnicę „D otworu, skok „P, głębokość „d rowka i szerokość „w rowka.

Jak widać na fig. 5, w jednym szczególnym przykładzie wykonania obrotowego noża 80, wewnętrzny bok 96 jest obrotowo zamocowany do korpusu 12 za pomocą trzpienia 120, który jest oddalony od wzdłużnej osi 30, ale jest do niej równoległy. Trzpień 120 może być zamocowany do korpusu 12 w taki sposób, że trzpień 120 jest utrzymywany w miejscu ciągle umożliwiając obrót obrotowego

PL 215 329 B1 noża 80. Na przykład, trzpień 120 może być zamocowany do korpusu 12 poprzez lutowanie, spawanie lub inne odpowiednie środki. Jak pokazano na fig. 5, trzpień 120 ma pierwszy koniec 122 utrzymywany wewnątrz gniazda 21 w korpusie i drugi koniec 124 utrzymywany wewnątrz głowicy 126, która jest zamocowana do korpusu 12. W jednym przykładzie wykonania, dolna powierzchnia 94 obrotowego noża 80 jest ogólnie wyrównana z płaszczyzną poziomą 52, która jest prostopadła do wzdłużnej osi 30.

Alternatywnie, jak pokazano na fig. 5a, wewnętrzny bok 96 ma cylindryczny kształt z trzpieniem 120a rozciągającym się od dolnego boku do sprzężenia z gniazdem 21 w korpusie. Głowica 126 ma trzpień 127, który sprzęga się z otworem 128 ukształtowanym na górze wewnętrznego boku 96 obrotowego noża 80.

W innym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, należy zauważyć, że dolna powierzchnia 94 obrotowego noża 80 będzie pod kątem względem płaszczyzny poziomej 52, to jest płaszczyzny, która jest prostopadła do wzdłużnej osi 30 i jest ogólnie równoległa do tylnego końca. W związku z tym, obrotowy nóż 80 będzie ukształtowany jak pokazano na fig. 1-5.

Alternatywnie, jak pokazano na fig. 7, kształt obrotowego noża 80 jest taki, że górna powierzchnia 82 jest pod katem względem płaszczyzny poziomej 52 (to jest płaszczyzny prostopadłej do wzdłużnej osi 30) i jest ogólnie równoległa do tylnego końca. Innymi słowy, górny zewnętrzny bok jest usytuowany osiowo z przodu względem górnego wewnętrznego boku. Każdy z tych przykładów wykonania będzie zapewniał zarys o różnym skoku w porównaniu z obrotowym nożem 80 z fig. 1.

Chociaż na fig. 5 jest pokazany trzpień 120, należy rozumieć, że może być zastosowane dowolne odpowiednie połączenie. Odpowiednio, na fig. 8 przedstawiono układ kuli 130 i gniazda 132. W tym przykładzie wykonania wewnętrzny bok 96 obrotowego noża 80 ma konstrukcję kuli 130, zaś korpus 12 ma gniazda 132, i kula 130 jest zamocowana w końcówce wiertła zapewniając obrót obrotowego noża 80 względem końcówki wiertła. Można zauważyć, ze układ kuli i gniazda może być odwrotny. Alternatywnie, jak zilustrowano na fig. 8a, obrotowy nóż 80 może być ukształtowany jako monolityczna struktura z wewnętrznym bokiem 96 ukształtowanym jako kula podobna do kształtu stożka lodów.

W każdym przykładzie wykonania obrotowego noża 80, należy rozumieć, że obrotowy nóż 80 przybiera pierwsze położenie (niewystające lub nierozstawione), gdy końcówka 10 obraca się w pierwszym kierunku obrotu 36, kierunku wiercenia, i przybiera drugie położenie (wysunięte lub rozstawione), gdy końcówka 10 obraca się w przeciwnym drugim kierunku obrotu 38. Tarciowy styk z warstwami ziemi i/lub siła odśrodkowa wywierana przez obrotowy nóż 80 wymusza przyjmowanie przez niego położeń pierwszego i drugiego, podczas których przeciwległe boki obrotowego noża 80 stykają się z częścią korpusu 12, co ogranicza dalsze obrotowe przemieszczenie obrotowego noża 80.

Chociaż, ogólnie, tarcie i/lub siła odśrodkowa powinny być wystarczające do zapewnienia, że obrotowy nóż 80 jest w odpowiednim położeniu pierwszym lub drugim zależnie od kierunku obrotu końcówki 10 wiertła, można rozważyć zastosowanie członu wymuszającego 140 wspomagającego utrzymywanie obrotowego noża 80 w drugim położeniu. W tym względzie, fig. 6 pokazuje szczegółowy widok z góry jednego przykładu wykonania końcówki 10 wiertła, gdzie jest zastosowany człon wymuszający 140. W tym przykładzie, człon wymuszający 140 może być w postaci sprężyny zwojowej z jednym końcem 142 zamocowanym do korpusu 12 i drugim przeciwległym drugim końcem 144 zamocowanym do obrotowego noża 80. Człon wymuszający 140 w tym przykładzie jest zakrzywiony wokół wewnętrznego boku 96 obrotowego noża.

Alternatywnie, jak pokazano na fig. 6a, człon wymuszający 140 może być ukształtowany tak, że człon wymuszający 140 ma zasadniczo liniowy zarys. Chociaż jest pokazana sprężyna zwojowa, można rozpatrywać użycie innego członu wymuszającego.

Odnosząc się do fig. 9 i 10, jest pokazany, bez noża nieruchomego, jeszcze inny przykład wykonania mechanizmu wysuwającego obrotowy nóż. W tym przykładzie wykonania jest zastosowany człon uruchamiający 150 do uruchamiania obrotowego noża 80 do drugiego położenia. Człon uruchamiający 150 może być usytuowany w osiowy sposób od tylnego końca 16 w kierunku przedniego końca 14 końcówki i uruchamiany z miejsca oddalonego od obrotowego noża 80. Jak pokazano na fig. 9, człon uruchamiający 150 podtrzymuje obrotowy nóż 80 w sposób, który pozwala na obrót członu uruchamiającego względem korpusu 12 końcówki wiertła. W tym położeniu, nieruchome wiertła tną podłoże, jak wyjaśniono powyżej, a obrotowe wiertła nie wystają promieniowo na zewnątrz poza promieniowe pierwsze obrzeże określone przez nieruchome noże.

Gdy końcówka 10 wiertła jest obracana w drugim kierunku obrotu 38, człon uruchamiający 150 może obracać się względem korpusu 12 końcówki wiertła tak, że obrotowy nóż 80 wystaje promienioPL 215 329 B1 wo na zewnątrz poza otwór 152 ukształtowany w korpusie końcówki wiertła, aby nacinać rowek, jak wyjaśniono powyżej.

Odpowiednio, niniejszy wynalazek zapewnia końcówkę 10 wiertła, która jest odpowiednia do wytwarzania wierconego otworu na śruby stropowe w zastosowaniach górniczych. W tym względzie, otwór wytwarzany przez końcówkę 10 wiertła według niniejszego wynalazku zapewnia pożądane pole powierzchni dla zwiększenia łączącego zazębienia śruby stropowej zasklepionej żywicą lub innymi materiałami. Niniejszy wynalazek dlatego obejmuje sposób wytwarzania otworu w warstwach gruntu. Sposób obejmuje zapewnienie końcówki 10 wiertła według dowolnego z przykładów wykonania opisanych powyżej i następnie obracanie końcówki 10 wiertła w pierwszym kierunku obrotu 36 i przemieszczanie końcówki 10 wiertła w pierwszym kierunku osiowym 32, a następnie obracanie końcówki w drugim kierunku obrotu 38, przeciwnym do pierwszego kierunku obrotu 36. Wskutek tego wytwarza się otwór mający nominalną średnicę „D z rozmieszczonym śrubowym rowkiem wytworzonym w zakresie obrzeża nominalnej średnicy „D otworu.

Następujące przykłady są uważane za opisujące wynalazek ale nie są uważane za ograniczające zakres wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Wywiercono otwory o długości 122, 152 i 183 cm w warstwach podłoża w Kopalni San Juan w Waterflow, Nowy Meksyk za pomocą tej samej końcówki wiertła. Zainstalowano śruby stropowe za pomocą żywicy w typowy sposób i następnie przeprowadzono Krótkie Testy Wyciągania Otoczki (SEPT). Właściwości kotwienia w zakresie 394 do 787 kg na centymetr otoczki z żywicy były akceptowane przez przemysł jako do przyjęcia lub „dobre właściwości kotwienia. Wcześniej stwierdzono, że łupki węglowe i łupki ilaste wykazują właściwości kotwienia w zakresie 131 do 230 kg na centymetr. W przeciwieństwie do tego, typowe pokłady węgla wykazują właściwości kotwienia w zakresie 328 do 492 kg na centymetr otoczki z żywicy.

Typowy otwór został wytworzony poprzez obracanie końcówki wiertła w pierwszym kierunku obrotowym (kierunek wiercenia otworu) i osiowe wprowadzanie i usuwanie końcówki wiertła przy jednoczesnym obracaniu końcówki wiertła w pierwszym kierunku obrotowym. Bruzdowany otwór był wytworzony poprzez obracanie końcówki wiertła w pierwszym kierunku i osiowe wprowadzanie końcówki wiertła. Następnie, końcówka wiertła była obracana w drugim przeciwnym kierunku i osiowo usuwana z utworzonego otworu.

Następująca tabela ukazuje wyniki:

Długość śruby (cm)	122	152	183
Średnie obciążenie wyciągania dla typowego otworu (tony)	6,8	6,0	5,0
Średnie obciążenie wyciągania dla bruzdowanego otworu (tony)	20,4	17,8	14,3
Poprawa (%)	302	297	286

Korzystnie, wiercony otwór, wytworzony za pomocą końcówki wiertła według niniejszego wynalazku, pozwala stosować mniejsze, krótsze, cieńsze i przez to lżejsze śruby do osiągnięcia tego samego lub wzmocnionego poziomu podparcia stropu, w porównaniu z typowymi śrubami stropowymi w tych samych warstwach podłoża. Końcówka wiertła według niniejszego wynalazku może także pozwolić na używanie krótszych kotw w punktowych podporach stropowych produktowo zakotwionych.

Dodatkowo, zastosowanie końcówki wiertła według niniejszego wynalazku będzie utrzymywało czas instalacji niezmieniony, ponieważ jest wymagane tylko jedno przejście. Także, ze względu na to, że jest utrzymywana próżnia podczas usuwania końcówki wiertła, wycięte części wytwarzane przez końcówkę wiertła są usuwane z otworu. To wyeliminuje zanieczyszczenie żywicy i w konsekwencji redukcję pola przekroju poprzecznego części żywicy zakleszczonej w rowkach. To prawdopodobnie sprzyja większej wydajności kotwienia. Zastosowanie próżni także ogranicza narażanie operatora na kurz.

P r z y k ł a d 2

Końcówka wiertła według niniejszego wynalazku została zastosowana do wytworzenia otworu w typowym bloku wykonanym ze spienionego materiału cementytowego i następnie zastosowana do ukształtowania śrubowych rowków, jak opisano powyżej. Spieniony blok cementytowy był pocięty

PL 215 329 B1 wzdłuż osi wzdłużnej w celu wyeksponowania bruzdowanego wzoru utworzonego poprzez zastosowanie końcówki wiertła według niniejszego wynalazku w sposób opisany powyżej. Wyeksponowany wzór jest widoczny na fig. 9. Jest widoczne, że końcówka wiertła wytworzyła otwór mający średnicę „D około 2,54 cm, skok śrubowy „P około 2,54 cm, głębokość gwintu lub rowka „d około 1,27 cm, i szerokość gwintu lub rowka „w około 0,64 cm. Należy rozumieć, że każdy z tych parametrów może być dostosowywany w odpowiedni sposób w celu wytworzenia pożądanego zarysu.

Należy także zauważyć, że końcówka wiertła według niniejszego wynalazku może być stosowana przy instalowaniu śrub stropowych bez zastosowania żywicy. W tym względzie obrotowe noże 80 są ukształtowane tak, aby pasowały do skoku gwintów na śrubie stropowej, aby śruba stropowa mogła być wkręcona do samego końca otworu. Odpowiednio w tym sposobie otwór jest ukształtowany przy użyciu końcówki 10 wiertła według dowolnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, przy czym obrotowe noże 80 są ukształtowane tak, że skok wytworzony w otworze jest dopasowany do skoku gwintu śruby stropowej, która ma być użyta. Korzystnie śruba stropowa zastosowana w tym przypadku musi być tylko wkręcona przy samym końcu (to jest w części śruby w pobliżu samego końca otworu). W wyniku tego nominalny rozmiar otworu nie musi być większy niż śruby stropowej, co jest typowe w przypadku stosowania żywicy. Skutkiem tego może być zastosowana końcówka wiertła mająca odpowiednią wielkość taką jak 1,9 cm, 2,22 cm, 2,54 cm, 2,86 cm, 3,17 cm, 3,49 cm lub dowolny inny odpowiedni rozmiar.

Chociaż końcówka 10 wiertła według niniejszego wynalazku została opisana w odniesieniu do końcówki wiertła stropowego, należy rozumieć, że wynalazek obejmuje inne zastosowania. W tym względzie inne zastosowania niniejszego wynalazku będą oczywiste dla osoby biegłej w tej dziedzinie po rozpatrzeniu odpisu. Intencją jest, aby opis był rozpatrywany jedynie jako ilustracyjny a wynalazek nie był ograniczony do szczególnego przykładu wykonania powyżej.

Claims (15)

1. Końcówka obrotowego wiertła do wytwarzania śrubowego rowka w wierconym otworze kształtowanym w warstwie podłoża, zawierająca podłużny korpus mający przedni koniec i tylny koniec, które określają wzdłużną oś, pierwszy nieruchomy nóż usytuowany na przednim końcu i mający pierwszą boczną krawędź tnącą, która określa pierwsze obrzeże, znamienna tym, że zawiera pierwszy obrotowy nóż (80) mający pierwszą obrotową krawędź tnącą (100), która przy obrocie korpusu (12) w pierwszym kierunku obrotowym (36) wiercenia otworu jest ustawiona w pierwszym położeniu, w którym jest ona usytuowana w obrębie pierwszego obrzeża (70), a przy obrocie korpusu (12) w drugim kierunku obrotowym (38), przeciwnym do pierwszego kierunku obrotowego (36) wiercenia otworu, pierwsza obrotowa krawędź tnąca (100) jest usytuowana w drugim położeniu, w którym wystaje ona promieniowo poza pierwsze obrzeże (70).

2. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy nieruchomy nóż (40) zawiera górną krawędź tnącą, która rozciąga się z przodu przedniego końca korpusu (12) końcówki (10).

3. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy nieruchomy nóż (40) zawiera drugą boczną krawędź tnącą.

4. Końcówka wiertła według zastrz. 3, znamienna tym, że druga boczna krawędź tnąca jest przeciwległa do pierwszej bocznej krawędzi tnącej.

5. Końcówka wiertła według zastrz. 3, znamienna tym, że druga boczna krawędź tnąca określa drugie obrzeże zasadniczo równe pierwszemu obrzeżu (70).

6. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że na powierzchni natarcia nieruchomego noża (40) jest ukształtowana pierwsza krawędź tnąca (60), a na powierzchni natarcia (86) obrotowego noża (80) jest ukształtowana pierwsza obrotowa krawędź tnąca (100) tak, że powierzchnia natarcia (86) obrotowego noża (80) leży w płaszczyźnie, która jest nierównoległa do płaszczyzny powierzchni natarcia nieruchomego noża (40).

7. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy obrotowy nóż (80) obraca się wokół osi równoległej do osi wzdłużnej (30) końcówki (10).

8. Końcówka wiertła według zastrz. 7, znamienna tym, że pierwszy obrotowy nóż (80) obraca się wokół osi, która jest oddalona od osi wzdłużnej (30) końcówki (10).

9. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy obrotowy nóż (80) obraca się wokół osi, która jest nachylona względem osi wzdłużnej (30) końcówki (10).

PL 215 329 B1

10. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy obrotowy nóż (80) jest osiowo oddalony od pierwszego nieruchomego noża (40).

11. Końcówka wiertła według zastrz. 10, znamienna tym, że pierwszy obrotowy nóż (80) jest usytuowany osiowo w tyle względem pierwszego nieruchomego noża (40).

12. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera kanał (24), przez który przechodzi wycięty materiał.

13. Końcówka wiertła według zastrz. 12, znamienna tym, że kanał (24) jest usytuowany w tyle względem obrotowego noża (80).

14. Końcówka wiertła według zastrz. 1, znamienna tym, że na tylnym końcu (16) zawiera otwór tworzący wgłębione gniazdo (20) ukształtowane do dopasowanego umieszczania części trzpieniowej trzonu wiertła.

15. Sposób wytwarzania śrubowego rowka w wierconym otworze kształtowanym w warstwie podłoża, obejmujący wiercenie otworu za pomocą końcówki wiertła mającej podłużny korpus z przednim końcem i tylnym końcem, zawierającej pierwszy nieruchomy nóż usytuowany na przednim końcu korpusu i mający boczną krawędź tnącą, która określa obrzeże oraz pierwszy obrotowy nóż mający krawędź tnącą, która w pierwszym położeniu jest usytuowana w obrębie obrzeża a w drugim położeniu wystaje poza to obrzeże, znamienny tym, że kształtuje się w warstwie podłoża otwór mający nominalną średnicę (D) i długość osiową poprzez obracanie końcówki (10) wiertła w pierwszym kierunku obrotu (36) wiercenia otworu, z ustawionym pierwszym obrotowym nożem (80) w pierwszym położeniu i z jednoczesnym przemieszczaniem końcówki tnącej (10) w pierwszym kierunku osiowym (32), a następnie kształtuje się śrubowy rowek w wywierconym otworze poprzez obracanie końcówki tnącej (10) w drugim kierunku obrotu (38), przeciwnym do pierwszego kierunku obrotu (36), przy ustawieniu pierwszego obrotowego noża (80) w drugim położeniu i jednocześnie przemieszczając końcówkę tnącą (10) w drugim kierunku osiowym (34), przeciwnym do pierwszego kierunku osiowego (32), przy czym śrubowy rowek kształtuje się na głębokość (d) sięgającą w warstwę podłoża poza nominalną średnicę (D) wywierconego otworu.