SE0901268A1 - Hårdmetallstift för en borrkrona för slående bergborrning, borrkrona och metod att slipa ett hårdmetallstift - Google Patents

Description

20 25 30 2 kalottdel i höjd genom nötning och därmed minskar stiftets totala längd för varje borrningsetapp.

Det råder ett direkt samband mellan inträngningsdjup och storleken på kontaktytan mellan stift och berg. Det råder även ett direkt samband mellan inträngningsdjup och storleken på kraften i stötvågen.

För ett stift med samma ursprungsform, går det åt mer kraft att slå in ett jämförelsevis mer nött stift en given sträcka in i ett berg än att slå in ett mindre nött hårdmetallstift. Detta gör att det tar jämförelsevis längre tid och går åt mer kraft att borra en given sträcka hål med en borrkrona innefattande nötta hårdmetallstift.

Detta medför att borrkronan trycks in olika djupt i berget beroende på hur slitna de ingående stiften är dvs i beroende av storleken på kontaktytan mellan stift och berg. En större kontaktytager mindre intryckning/penetrering i berget. Därmed kommer borrsjunket, vilket här definieras som längden borrat hål per tidsenhet, att minska under en borrningsetapp med samma borrkrona och stift. Anledningen till att stiftet slipas om är därmed att ha ett bra borrsjunk under hela kronans livslängd.

Ett hårdmetallstift går att slipa om flera gånger till ursprunglig kalottform.

Antalet gånger, som stiftet kan slipas om beror av många faktorer bl a stiftets längd, kalotthöjd och hur stor kontaktytan mellan stiftet och borrkronan behöver vara.

Borrkronans livslängd beror av hårdmetallstiftens nötningstakt i form av stiftens längdminskning per borrad meter. Produktionskostnaderna för hålborrning i berg beror av borrkronans livslängd och därmed i sin tur av de i kronan ingående stiftens längdminskning per borrad meter.

Det finns behov av omslipbara hårdmetallstift, som optimerar produktionskostnaderna för slående borrning av hål i berg. 10 15 20 25 30 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att erbjuda ett hårdmetallstift, som är ekonomiskt fördelaktigt att använda vid slående bergborrning. Ett andra syfte med uppfinningen är att erbjuda en metod för att slipa om ett hårdmetallstift för slående bergborrning till önskad form.

Enligt en första aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom att erbjuda ett hårdmetallstift avsett att infattas i en borrkrona för slående bergborrning.

Hårdmetallstiftet innefattar en kalott, som utgör en slitdel innefattande en slityta och en cylindrisk del, som utgör en monteringsdel med en tvärsnittsarea A och en diameter D. Kalotten innefattar en frontdel med en utsträckning H längs stiftets symmetriaxel x från en första punkt på kalottens slityta till en andra punkt i kalottdelen. Frontdelen utgör en volym Vf mellan ett första plan I, som skär symmetriaxeln i första punkten under rät vinkel och ett andra plan II, som skär symmetriaxeln i andra punkten under rät vinkel.

Frontdelen 4 utgör en volym Vf mellan ett första plan I, som skär symmetriaxeln x i första punkten a under rät vinkel och ett andra plan II, som skär symmetriaxeln x i andra punkten b under rät vinkel.

Storleken på den cylindriska volymen V, som omskriver frontdelen 4 kan uttryckas enligt följande V = Af x H där g Af är frontdelens tvärsnitts area i andra planet II, H är avståndet längs symmetriaxeln x mellan första punkten a och andra punkten b.

Förhållande Vf/ V är ett volymförhållande, som anger hur stor del av den omskrivande cylinders volym, som frontdelen upptar. 10 15 20 25 30 Lösningen enligt uppfinningen anger ett stift, som har en frontdel med en viss utsträckning längs stiftets symmetriaxel och dessutom har en viss volym. Det uppfinningsenliga volymförhållandet definierat enligt ovan ger en frontdel, som definierar en jämförelsevis trubbig slityta.

Ett stift utformat med ovan nämnda volymförhållande större eller lika med 0,6 har en jämförelsevis stor volym hårdmetallmaterial i kalottens frontdel dvs den del som penetrerar in i och spräcker berget.

Detta under förutsättning att frontdelens tvärsnitts diameter Df i andra planet II har en viss längd i förhållande till monteringsdelens diameter D, enligt följande: O,5XDS Df SO,6XD Df frontdelens tvärsnitts diameter.

Vid stift utformade i enlighetmed det ovan definierade volymförhållandet Vf/ V möjliggör en i det närmaste konstant kontaktyta mellan stift och berg under ett borrningsförlopp. Detta medför jämförelsevis lite variation i djupinträngning i berget och därmed att borrsjunket dvs meter borrat hål per tidsenhet varierar obetydligt.

Mer hårdmetall i kalottens frontdel ger stift med längre driftstid mellan omslipningarna och därmed längre livslängd. Det ger i sin tur en borrkrona med jämförelsevis längre livslängd, vilket sänker kostnaden per meter borrat hål.

Mer hårdmetall i kalottens frontdel ger vidare möjlighet att ersätta dagens stift med ett stift med en mindre diameter och därmed få plats med fler stift vilket höjer/ökar borrsjunket och förkortar därmed produktionstiden av borrhål. 10 15 20 25 30 5 Ett alternativ enligt uppfinningen anger en frontdel med en slityta innefattande ett första och ett andra sfäriskt parti. Ett annat alternativ enligt uppfinningen anger en frontdel med en slityta innefattande ett väsentligen plant frontparti och ett sfäriskt parti. Ett ytterligare alternativ enligt uppfinningen anger en frontdel med en slityta innefattande ett väsentligen plant frontparti och ett koniskt parti.

Samtliga alternativa utformningar inom uppfinningstanken medför att vid en viss volym bortnött hårdmetallmaterial från ett stift under borrning sker en mindre nötning på höjden av det uppfinningsenliga stiftet jämfört med tidigare kända stift. Med nötning på höjden avses i detta sammanhang den i kalotten ingående frontdelens utsträckning längs stiftets symmetriaxel.

I en utformning av uppfinningen är frontdelens nämnda diameter Df 0,5 gånger eller alternativt 0,6 gånger monteringsdelens diameter D.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom att erbjuda en metod att slipa ett stift för slående bergborrning där stiftet innefattar dels en kalott, som utgör en slitdel innefattande en slityta och dels en cylindrisk del, som utgör en monteringsdel med en tvärsnittsare A och en diameter D.

Metoden innefattar att slipa kalotten och forma en frontdel med en utsträckning H längs stiftets symmetriaxel från en första punkt på kalottens slityta till en andra punkt i kalottdelen så att frontdelen utgör en volym mellan ett första plan, som skär symmetriaxeln i' första punkten under rät vinkel och ett andra plan, som skär symmetriaxeln i andra punkten under rät vinkel.

Volym är till storlek lika med 0,6 gånger frontdelens tvärsnittsarea Afi andra planet gånger avståndet H längs symmetriaxeln mellan första och andra punkten och att frontdelens diameter Dfi andra planet är större eller lika med 0,5 gånger monteringsdelens diameter D och mindre eller lika med 0,6 gånger monteringsdelens diameter D där frontdelens volym Vf motsvarar den minsta volym hårdmetall som är avsedd att nötas bort under borrning innan stiftet slipas igen. 10 15 20 25 30 6 Trubbigheten, definierad enligt ovan, hos kalottens frontdel bidrar till att mindre massa behöver slipas bort när stiftet slipas om så att formen återställs. Jämfört med tidigare kända stift tex sfäriska, fullballistiska och semiballistiska stift är ett uppfinningsenligt stift utformat så att det finns mer volym hårdmetall att nöta bort innan det behöver slipas om. Den längd H av stiftet som ska/kan nötas bort före omslipning ärjämförelsevis kortare än motsvarande längd hos tex ett semiballistiskt/standard stift. För varje omslipning kommer ett stift enligt uppfinningen att kortas av jämförelsevis mindre än ett traditionellt stift. Därmed kommer borrkronan, som stiftet sitter i ha längre livslängd.

Det som begränsar antalet omslipningar är stiftets minsta längd, som krävs för en fungerande infattning i en borrkrona. Även kalotthöjden är en begränsande faktor för antalet omslipningar.

SAMMANFATTNING AV RITNINGEN Det bör påpekas att figurerna inte är skalenligt framställda.

Figur 1 är ett hårdmetallstift enligt uppfinningen, Figur 2 är frontdelen hos stiftet i Figur 1, Figur 3a är en borrkrona innefattande åtminstone ett hårdmetallstift enligt Figur 1, Figur 3b visar kontaktytor mellan stift och berg i en alternativ borrkrona under borrningen Figur 4-6 är alternativa utföringsformer av det uppfinningsenliga stiftet, Figur 7 är ett stift enligt Figur 1 nött till en viss grad, 10 15 20 25 30 7 Figur 8 är en förstoring av kalottdelen i Figur 7, Figur 9 är en schematisk återgivning av en slipkropp, Figur 10 är ett förut känt semiballistiskt stift, Figur 11 är frontdelen hos stiftet i Figur 10, Figur 12 är stiftet enligt Figur 11 nött till en viss grad, Figur 13 är en förstoring av kalottdelen i Figur 12.

DETALJBESKRIVNING AV ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Ett hårdmetallstift 1 enligt uppfinningen (Figur 1) innefattar en kalott 2, som utgör en slitdel innefattande en slityta 2a och en cylindrisk del 3 med en diameter D och tvärsnittsarea A. Kalotten 2 innefattar en frontdel 4 med en usträckning H, längs stiftets symmetriaxel x från en första punkt a på kalottens slityta 2a till en andra punkt b i kalottdelen.

I Figur 2 skär planet II genom kalotten 2 i punkten b på symmetriaxeln x och snittytan Af hos kalotten 2 är cirkulär och har en diameter Df. I det i Figur 2 visade stiftet är snittytans diameter Df satt till halva den cylindriska delens diameter D. Frontdelens slityta 4a utgör en del av kalottens slityta 2a.

Det ideala är ett cylinderformat stift dvs ett stift med en frontdel som har ett volymförhållande Vf/ V definierat enligt ovan lika med 1. Ett sådant stift i behöver man inte slipa om eftersom det har konstant inträngningsdjup.

Problemet är att stiftdiametern då behöver vara halva dagens stiftdiameter så att arean inte blir förstor eftersom stötvågen måste orka trycka in stiftet i berget. Ett sådant cylindriskt stift skulle inte tåla den mekaniska påfrestningen. 10 15 20 25 30 8 Figur 3a är en borrkrona 6 innefattande ett antal uppfinningsenliga hårdmetallstift 1.

Figur 3b visar kontaktytorna på de olika stiften i en alternativ borrkrona vid ett visst penetreringsdjup. Figur 3b visar att kontaktytorna varierar i form och storlek beroende på var i borrkronan stiftet sitter och vilken vinkel stiftets symmetrilinje har i förhållande till borrkronans symmetrílinje.

En fördel med föreliggande uppfinning är att ett hårdmetallstift enligt Figur 1 anordnat med vinkeln V2 så att vinkeln överensstämmer med borrkronans periferivinkel får en jämförelsevis större yta som anligger mot hålväggen. En större yta som ligger an mot hålväggen i berget leder till ett minskat dia meterslitage på borrkronan.

Figur 4 är en utföringsform av ett stift innefattande en frontdel med en uppfinningsenlig form definierad enligt ovan och benämnd trubbig. Frontdelen 2 har en slityta 2a, vilken innefattar ett första sfäriskt parti 7 med radien R1 och ett andra sfäriskt parti 8 med radien R2, där radien R1 är större än radien R2.

Figur 5 är en alternativ utföringsform av det uppfinningsenliga stiftet med en frontdel 4 innefattande en plan frontyta 9 och ett koniskt parti 10 mellan frontytan 9 och den cylindriska delen 3. I detta utföringsexempel överensstämmer frontdelen med kalotten.

Figur 6 är en alternativ utföringsform av det uppfinningsenliga stiftet med en frontdel 4 innefattande en plan frontyta 11 och ett sfäriskt parti 12 mellan frontytan 11 och kalotten 2.

Figur 7 är ett stift enligt uppfinningen nött till den grad att diametern Ds på slitytan 5 är 50 % av den cylindriska delens diameter D. 10 15 20 25 30 9 Figur 8 är kalotten hos ett stift 1 med slitytan 2a nött till en grad i enlighet med Figur 7. Vid omslipning av stiftet till ursprunglig form sker en bortslipnlng av en volym Vslip, vilken är markerad streckad i figuren. Av figuren framgår klart att kalottens utsträckning längs stiftets symmetriaxel x inte påverkas vid en omslipning.

Det har redan påpekats att stiftets längd inte bör påverkas vid omslipningen, däremot slipas en del av stiftets arbetsvolym bort för att återigen uppnå den önskade stiftformen.

Figur 9 är en slipkropp 13 med en rotationsaxel Y avsedd för en slipmaskin (inte visat). Slipkroppen innefattar ett spår 14, vilket är utformat anpassat till ett hårdmetallstift enligt Figur 1. Det ingår i uppfinningstanken att utforma sliprullen kompatibel med de alternativa utformningar av hårdmetallstift, som ingår i uppfinningstanken.

Figurerna 10-14 visar känd teknik i form av ett standard semiballistiskt stift.

Figur 10 är ett oanvänt semiballistiskt stift 14 innefattande en kalott 15, en cylindrisk del 16 och en botten 17. Figur 11 visar frontdelen 15a hos stiftet 14 i Figur 10. Vid en jämförelse med Figur 2 skär ett motsvarande plan II genom kalotten 15 i punkten b på symmetriaxeln x och snittytan Asemi hos kalotten 15 är cirkulär och har en diameter Dfsemi. I det i Figur 11 visade stiftet är snlttytans diameter Dfsemi satt till halva den cylindriska delens diameter Dsemi.

En beräkning av det uppfinningsenliga volymförhållandet för stiftet 14 resulterar i ett jämförelevis lägre värde. Stiftets 14 frontdel innehåller därmed jämförelsevis mindre volym hårdmetallmaterial att nöta bort före omslipning.

Avståndet längs symmetriaxeln x mellan första punkten a och andra punkten b är jämförelsevis längre. Stiftet kan därmed beskrivas som ett stift som ska slipas om efter mindre volym bortnött hårdmetall dvs mera ofta än stiftet enligt föreliggande uppfinning. 10 Figur 12 är ett känt semiballistiskt stift nött till den grad att diametern Dslitsemi på slitytan _15a är 50 % av den cylindriska delens diameter Dsemi.

Figur 13 är kalotten hos ett stift 14 med slitytan 14a nött till en grad i 5 enlighet med Figur 12. Vid omslipning av stiftet till ursprunglig form sker en bortslipning av en volym Vslipsemi, vilken är markerad streckad i figuren. Av figuren framgår klart att kalottens utsträckning längs stiftets symmetriaxel x inte påverkas vid en omslipning. Däremot kommer mer volym hårdmetall slipas bort vid varje omslipning till ursprunglig form jämfört med stiftet enligt 10 föreliggande uppfinning.

Claims (10)

10 15 20 25 30 11 KRAV

1. Ett hårdmetallstlft (1) avsett att innefattas i en borrkrona för slående bergborrning, vilket stift innefattar en kalott (2), som utgör en slitdel innefattande en slityta (2a) och en cylindrisk del (3), som utgör en monteringsdel med en tvärsnittsarea (A) och en diameter (D), kännetecknat av att ' kalotten (2) innefattar en frontdel (4) med en usträckning (H) längs stiftets symmetriaxel (x) från en första punkt (a) på kalottens slityta (2a) till en andra punkt (b) i kalottdelen, att frontdelen (4) utgör en volym (Vf) mellan ett första plan (I), som skär symmetriaxeln (x) i första punkten (a) under rät vinkel och ett andra plan (II), som skär symmetriaxeln (x) i andra punkten (b) under rät vinkel, vilken volym (Vf) är större eller lika med 0,6 gånger frontdelens tvärsnittsarea i andra planet (Af) gånger avståndet (H) längs symmetriaxeln (x) mellan första (a) och andra punkten (b), och att frontdelens diameteri andra planet (Df) är större eller lika med 0,5 gånger monteringsdelens diameter (D) och mindre eller lika med 0,6 gånger monteringsdelens diameter (D)-

2. Ett hårdmetallstlft enligt krav 1, varvid slitytan (2a) innefattar ett första sfäriskt parti (7) och ett andra sfäriskt parti (8).

3. Ett hårdmetallstlft enligt krav 1, varvid slitytan (2a) innefattar ett väsentligen plant frontparti (11) och ett sfäriskt parti (12) med radien R3.

4. Ett hårdmetallstlft enligt krav 1, varvid slitytan (2a) innefattar ett väsentligen plant frontparti (9) och ett koniskt parti (10).

5. Ett hårdmetallstlft enligt krav 1, varvid frontdelens nämnda diameter (Df) är företrädesvis större eller lika med 0,5 gånger monteringsdelens diameter (D) och mindre eller lika med 0,6 gånger monteringsdelens diameter (D). 10 15 20 25 30 12

6. Ett hårdmetallstift enligt krav 1, varvid frontdelens nämnda diameter (Df) är 0,5 gånger monteringsdelens diameter (D).

7. Ett hårdmetallstift enligt krav 1, varvid frontdelens nämnda diameter (Df) är 0,6 gånger monteringsdelens diameter (D).

8. Ett hårdmetallstift enligt något av föregående krav, varvid hårdmetallstiftet är ett omslipbart stift.

9. En borrkrona (6) för slående borrning innefattande åtminstone ett hårdmetallstift (1) utformat i enlighet med något av patentkraven 1-7.

10. En metod att slipa ett hårdmetallstift avsett att innefattas i en borrkrona för slående bergborrning, vilket stift innefattar en kalott (2), som utgör en slitdel innefattande en slityta (2a) och en cylindrisk del (3), som utgör en monteringsdel med en tvärsnittsarea (A) och en diameter (D), metoden innefattar att slipa kalotten och forma en frontdel (4) med en usträckning (H) längs stiftets symmetriaxel (x) från en första punkt (a) på kalottens slityta (2a) till en andra punkt (b) i kalottdelen så att frontdelen (4) utgör en volym (Vf) mellan ett första plan (I), som skär symmetriaxeln (X) i första punkten ~ (a) under rät vinkel och ett andra plan (II), som skär symmetriaxeln (x) i andra punkten (b) under rät vinkel, vilken volym (Vf) är lika med 0,6 gånger frontdelens tvärsnittsarea (Af) i andra planet gånger avståndet (H) längs symmetriaxeln (x) mellan första (a) och andra punkten (b), och att frontdelens diameter (Df) i andra planet är större eller lika med 0,5 gånger monteringsdelens diameter (D) och mindre eller lika med 0,6 gånger monteringsdelens diameter (D) och där frontdelens volym (Vf) motsvarar den minsta volym hårdmetall som är avsedd att nötas bort under borrning innan .stiftet slipas igen.