SE517151C2

SE517151C2 - Gängförband för slående borrning samt delar därtill

Info

Publication number: SE517151C2
Application number: SE0004419A
Authority: SE
Inventors: Per-Olof Liljebrand; Bertil Ederyd
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-04-23
Also published as: AU2002218609A1; SE0004419L; WO2002044512A1; US20020074797A1; EP1337735A1; EP1337735B1; SE0004419D0

Description

20 25 30 51151 2 Fig. 2 visar ett bergborrelement enligt föreliggande uppfinning i tvärsnitt med en hangänga.

Fig. 3 visar ett bergborrelement enligt föreliggande uppfinning i tvärsnitt med en hongänga.

Fig. 4 visar ett gängförband för slående borrning mellan en hondel enligt föreliggande uppfinning och en första konventionell bergborrstång i tvärsnitt.

Fig. 5 visar ett gängförband för slående borrning mellan en hondel enligt föreliggande uppfinning och en andra konventionell bergborrstång i tvärsnitt.

Fig. 6 visar ett förstorat parti av gängförbandet enligt föreliggande uppﬁnning i Fig. 1.

Fig. 7 visar ett förstorat parti av ett alternativt gängförband enligt föreliggande uppfinning i tvärsnitt motsvarande Fig. 6. Fig. 8 visar ett alternativt gängförband för slående borrning enligt föreliggande uppﬁnning i tvärsnitt.

Detalierad beskrivninq av uppfinnirLgg I Fig. 2 och 3 visas ändar hos två bergborrstänger 11, 12 enligt V föreliggande uppﬁnning. En första borrstång 11 innefattar ett parti 13 med i huvudsak cylindriska hangängor 15A, 15B och en andra borrstång 12 innefattar ett parti 14 med i huvudsak cylindriska hongängor 16A, 16B. Oftast förekommer båda typen av ändar vid en och samma stång för att bilda en borrsträng, ej visad, tillsammans med identiska borrstänger. Borrsträngen är avsedd att hålla en hårdmaterialbestyckad bergborrkrona längst fram för slående borrning under samtidig rotation av borrkronan. Borrstången har en centrumlinje CL.

Partiet 13 med hangängor 15A, 15B år anbringat på en tapp 17, vilken utgör en integrerad del av den första borrstången, se Fig. 2. Borrstången 11 har en på tappens 17 fria ände anordnad anslagsyta 19. En central spolkanal 20 vilken mynnar i anslagsytan 19 sträcker sig genom hela borrsträngen.

Anslagsytan 19 ansluter radiellt utåt till en runtomlöpande konisk del 21. En första hangängas 15A ingång startar i eller i närheten av den koniska delen 21 och sträcker sig axiellt uppåt i vänstervarv med en stigning P1. Den första gängan 15A har en ytterdiameter D1 av storleksordningen 26-40 mm och en axiell längd av storleksordningen 20-50 mm. 10 15 20 25 30 51 51; 3 Tappen 13 innefattar ett övergångsområde 22 vid vilket tappens diameter i huvudsak språngvis ökar med bibehållen stigningsvinkel d1, till en andra hangänga 15B. Övergångsområdet 22 har en axiell längd L2 om maximalt 2 gånger den största stigningen i förbandet. Den andra hangängan 15B avslutas i en utgång i eller i närheten av en skuldra 23, vilken i sin tur ansluter till stångens 11 mantelyta 24. Även den andra hangängan 15B sträcker sig axiellt uppåt i vänstervarv med en stigning P2 från övergångsområdet 22. Stigningarna P1 och P2 är i huvudsak identiska. Den andra gängan 15B har en ytterdiameter D2 av storleksordningen 29-43 mm och en axiell längd av storleksordningen 20-50 mm.

Måtten för respektive gängas 15A, 15B båda diametrar D1, D2 skiljer med åtminstone 1 mm, företrädesvis inom intervallet 2-5 mm och är helst cirka 3 mm. l en föredragen utföringsform är D1 cirka 28 mm och D2 är cirka 31 mm.

Partiet 14 med hongängor 16A, 16B är anbringat i en urtagning 25 i en hondel eller skarvhylsa 18, vilken utgör en integrerad del av den andra borrstången 12, se Fig. 3. Borrstången 12 har en på hylsans 18 fria ände anordnad ändyta 26. Den centrala spolkanalen 20 vilken via urtagningen 25 mynnar i ändytan 26 sträcker sig genom hela borrsträngen. Ändytan 19 ansluter radiellt inåt till en runtomlöpande konisk äntringsfas 27. En andra hongängas 16B ingång startar i eller i närheten av den koniska åntringsfasen 27 och sträcker sig axiellt nedåti urtagningen 25 i vänstervarv med en stigning P4. Den andra gängan 16B har en ytterdiameter D4 av storleksordningen 29-43 mm och en axiell längd av storleksordningen 20-50 mm.

Urtagningen 25 innefattar ett övergångsområde 28 vid vilket urtagningens diameter i huvudsak språngvis ändras eller minskas med bibehållen stigningsvinkel d2, till en första hongänga 16B. Övergångsområdet 28 har en axiell längd L4 om maximalt 2 gånger den största stigningen i förbandet. Den första hongängan 16A avslutas i en gängsläppning 29 i närheten av en anslagsyta eller botten 30. Även den första hongängan 16A sträcker sig axiellt nedåt i vänstervarv med en stigning P3 från övergångsområdet 22. Stigningarna P3 och P4 respektive stigningsvinklarna d1 och o2 är i huvudsak identiska. Den första gängan 16A har en ytterdiameter D3 av storleksordningen 26-40 mm och en axiell längd av storleksordningen 20-50 mm. Måtten för respektive gängas 10 15 20 25 30 15.1 4 16A, 16B båda diametrar D3, D4 skiljer med åtminstone 1 mm, företrädesvis inom intervallet 2-5 mm och är helst cirka 3 mm. I en föredragen utföringsform är D3 cirka 28 mm och D4 är cirka 31 mm.

När det i Fig. 1 visade gängförbandet 10 med två borrstänger 11, 12 för slående borrning monteras så kommer tappens koniska del 21 att äntra in mot fasen 27 vid hondelens fria ändyta 26. Stängerna förs ytterligare samman i axiell riktning, varvid den första hangängan 15A glider förbi den andra hongängan 16B utan att gängingrepp skapas mellan dessa partier. Det är först när den första hangängan 15A når den diametralt mindre första hongängan 16A som gängingrepp sker. Ungefär samtidigt sker ingrepp mellan den andra hangängan 15 B och den andra hongängan 16B. Därefter kan stängerna roteras ytterligare tills att tappens anslagsyta 19 anslår mot bottnen 30 i urtagningen. Gängornas 15A, 15B och 16A, 16B fulla tvärsnitts-proﬁler är konventionellt utformade, företrädesvis rep- (Fig. 6) eller trapetsformade (Fig. 7), så att när de sammanskruvats uppstår anliggning bara mellan vissa ﬂankpartier hos respektive han- och hondel. Både han- och honängan har en fullprofil som innefattar en radie R1, R2 som är större än 0,1 gånger en gängans stigning P1- P5. Vid en trapetsgänga, en så kallad T38-gänga, är R2 = 2 mm och stigningen P5 = 15,63 mm, varvid kvoten blir 0,13.

Vid ett förband med trapetsgängor kan det föreligga ett spel om maximalt 1.5 mm mellan samverkande anslagsytor för två flanker i ett cylindriskt parti vid åtdraget gängförband, vilket spel kommer att nötas till noll så småningom.

Förbandet i US-A-4,968,068, vilket patent härmed inkorporeras i föreliggande beskrivning, anvisas ett alternativt gängförband 10"' (Fig. 8) till vilket föreliggande uppfinning kan utnyttjas, där det föreligger skulder- och/eller bottenanslag mellan stängerna 11"”. 12'". Borrstångens genomgående spolkanal 20 leder ett spolmedium, vanligen luft eller vatten. Både hongängans och hangängans minsta diameter D1 och D3 innefattar minst ett gängvarv med full profil. Övergångsområdet 22, 28 mellan de cylindriska partierna vid respektive gänga har en axiell utsträckning L2, L4 om åtminstone hälften av diameterskillnaden mellan den minsta diametern D1, D3 och den största diametern D2 och D4. Nämnda övergàngsområde kan sakna gänga eller |rnnn 10 15 20 25 517151? u - | c I v o! 5 gängorna i övergångsområdet kan vara helt skilda från varandra vid åtdraget förband.

Hondelen 18 eller tappen 17 enligt föreliggande uppﬁnning kan användas vid till exempel en bergborrkrona, varvid konventionella bergborrstänger med enkla cylindriska gängor som användaren redan har i lager kan hålla bergborrkronan. Såsom en illustration till det sistnämnda visas i Fig. 4 ett alternativt gängförband 10' där en konventionell bergborrstångs 11' tapp monterats vid en hondel 18 enligt föreliggande uppﬁnning. I detta förband föreligger ingrepp mellan den första hongängan 16A och en konventionell cylindrisk hangänga 15”. Däremot används ej den andra hongängan 16B, det vill säga det föreligger ett radiellt spel mellan hangängans 15' och hongängans 16B gängtoppar vid åtdraget förband.

Fig. 5 en illustrerar ytterligare ett alternativt gängförband 10' där en konventionell bergborrstångs 11" tapp monterats vid en hondel 18 enligt föreliggande uppﬁnning. l detta förband föreligger ingrepp mellan den andra hongängan 16B och en grövre, konventionell cylindrisk hangänga 15”. Däremot används ej den första hongängan 16A, det vill säga det hangängan 15” och hongängan 16B får ensamma överföra alla stötvågor vid åtdraget förband. Det sistnämnda förbandet är avsett att användas vid enkel borrning i mjukt berg. Det är naturligtvis närliggande att istället anordna bergborrkronan med ett parti med hangängor enligt föreliggande uppﬁnnings idé.

Således medför ett gängförband för slående borrning samt delar därtill enligt föreliggande uppﬁnning att uppfinningsenliga delar kan kombineras med konventionella bergborrelement på ett ekonomiskt fördelaktigt sätt med ett minimum av delar. Vidare har förbandets hållfasthet förbättrats för en given ytterdiameter. Dessutom kan flera gängor än två, dock maximalt 4 cylindriska gängor anordnas på ett parti 13, 14.

Claims

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Gängförband för slående bergborrning innefattande ett första parti (13) med åtminstone en hangänga (15A,15B) och ett andra parti (14) med åtminstone en hongänga (16A,16B), varvid det första partiet är anbringat på en tapp (17), vilken utgör en integrerad del av en första borrsträngskomponent (11), vilken uppvisar en på tappens (17) fria ände anordnad anslagsyta (19), varvid det andra partiet är utfört i en skarvhylsa (18), vilken är anordnad på en andra borrsträngskomponent (12), varvid skarvhylsan (18) är försedd med en invändig anslagsyta (30), k ä n n e t e c k n at av att minst två cylindriska gängor (15A,15B;16A,16B) är anordnade i rad på både det första partiet och det andra partiet, varvid nämnda cylindriska gängor på vardera partiet (13,14) har olika diametrar (D1,D2;D3,D4) och av att det föreligger ett övergångsområde (22,28) mellan de två cylindriska delarna vid respektive parti (13,14) där två gängor (15A,15B;16A,16B) möts.

2. Gängförband enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att det andra partiet (14) har en största diameter (D4) i närheten av en hongängans ingång, vilken är större än en största diameter (D1) hos en det första partiets (13) främre gänga (15A) och att varje gänga har en fullprofil som innefattar en radie (R1,R2) som är större än 0,1 gånger en gängans stigning (P1-P5).

3. Gängförband enligt något av kraven 1 och 2, k ä n n e t e c k n at av att både det första partiets (13) och det andra partiets (14) gängstigningar (P1-P5) är lika stora.

4. Gängförband enligt något av kraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n at av att både det första partiets (13) och det andra partiets (14) tvärsnittsprofil är trapetsformig, varvid det föreligger ett spel om maximalt 1.5 mm mellan anslagsytor för två flanker i ett cylindriskt parti vid åtdraget gängförband. 10 15 20 25 30 ts1v~=r1tstl = f* o | n v o ~ Q n u u ; u n u o nu

5. Gängförband enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att måtten för respektive partis (13;14) båda diametrar (D1,D2;D3,D4) skiljer med åtminstone 1 mm, företrädesvis inom intervallet 2-5 mm och helst cirka 3 mm.

6. Gängförband enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att både det andra partiets och det första partiets minsta diameter innefattar minst ett gängvarv med full profil.

7. Gängförband enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att övergångsområdet (22,28) har en axiell utsträckning om åtminstone hälften av diameterskillnaden mellan den minsta diametern (D1;D3) och den största diametern (D2;D4) hos respektive parti.

8. Gängförband enligt krav 7, k ä n n e t e c k n at av att övergångsområdet (22;28) saknar gänga eller av att gängor i övergångsområdet är helt skilda från varandra vid åtdraget förband.

9. Borrsträngskomponent för slående bergborrning innefattande ett första parti (13) med åtminstone en hangänga (15A,15B), varvid det första partiet är anbringat på en tapp (17), vilken utgör en integrerad del av en första borrsträngskomponent (11), vilken uppvisar en på tappens (17) fria ände anordnad anslagsyta (19), k ä n n e t e c k n a d av att minst två cylindriska gängor (15A,15B) är anordnade i rad på det första partiet (13), varvid nämnda cylindriska gängor har olika diametrar (D1,D2) och av att det föreligger ett övergångsområde (22,28) mellan de två cylindriska delarna vid partiet (13) där två gängor (15A,15B) möts.

10. Borrsträngskomponent för slående bergborrning innefattande ett andra parti (14) med åtminstone en hongänga (16A,16B), varvid det andra partiet är utfört i o :nano u o un: a u v: u n oo s n v n » | . u n o . n 1 a. .n q o n. - o n u Å. - p u p a v s - v v q u o v n u o u --»' ... nu n- . . a a s a . o . o n « ¿.,i ~ . . . .. i . I . . . . . . t _> _- _) n s 1 . - . Q - ø = | a u n ~ n | ø v n e 8 en skarvhylsa (18), vilken är anordnad på en andra borrsträngskomponent (12), varvid skarvhylsan (18) är försedd med en invändig anslagsyta (30), k ä n n e t e c k n a d av att minst två cylindriska gängor (16A,16B) är anordnade i rad på det andra partiet (14), varvid nämnda cylindriska gängor har olika diametrar (D3,D4) och av att det föreligger ett övergångsområde (22,28) mellan de två cylindriska delarna vid partiet (14) där två gängor (16A,16B) möts.