SE520356C2 - Bergborr samt förfarande för tillverkning av sagda bergborr - Google Patents

Description

20 25 30 35 520 356 2 hos ämnet. När uppborrningen av det längsgående centrumhålet är slutförd, dvs spolkanalen har utformats utföres smides-, borrnings- och fräsningsoperationer av nacken/kragen och kronänden. Nacken hos en känd helstångsborr visas delvis snittad på den bifogade Fig A.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning har till ändamål att anvisa en bergborr av det inledningsvis definierade slaget, vilken är billigare att tillverka än kända helstàngsborrar. Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrade prestanda jämfört med de kända helstàngsborrarna, dvs helstàngsborren enligt föreliggande uppfinning har en högre borrsjunkningshastighet jämfört med kända helstàngsborrar. Sagda högre borrsjunkningshastighet åstadkommes genom att helstàngsborren enligt föreliggande uppfinning uppvisar en förbättrad spolning jämfört med kända helstàngsborrar.

De ovan angivna ändamålen förverkligas medelst en bergborr, vilken har erhållit de i de efterföljande patentkraven angivna kännetecknen.

Kort beskrivning av ritningarna På ritningarna är: Fig A. en delvis snittad planvy av nacken hos en känd helstàngsborr; Fig l en delvis snittad planvy av en bergborr enligt föreliggande uppfinning; Fig la en delvis snittad planvy av nacken hos bergborren enligt Fig l; Fig 2 en frontvy av den del av bergborren enligt föreliggande uppfinning som uppvisar åtminstone ett skär; Fig 3 en sidovy av bergborren enligt Fig 2; Fig 4 en ändvy av den ände av bergborren enligt föreliggande uppfinning som uppvisar åtminstone ett skär; Fig 5 ett längsgående snitt genom bergborren enligt Fig 2, varvid skäret har utelämnats; Fig 6 ett snitt efter A-A i Fig 3; och 10 U 20 25 30 35 520 356 3 Fig 7 en delvis snittad spràngvy av en konstàng för bergborrning.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform av uppfinningen Den i Fig 1 visade bergborren 10 enligt föreliggande uppfinning innefattar en nacke 12, en krage 14, ett stàngparti 16 samt åtminstone ett skär 18 anbringat vid stàngpartiets 16 fria ände, dvs vid den fria, bergavverkande änden 17 hos bergborren 10. Nacken 12 har ett tvärsnitt som är anpassat till det invändiga tvärsnittet hos en borrhylsa (ej visad) i en borrmaskin. Normalt uppvisar nacken 12 ett polygonalt tvärsnitt och i den visade utföringsformen har nacken sexkantigt tvärsnitt. Nacken 12 enligt föreliggande uppfinning är dock pà intet sätt begränsad till att uppvisa polygonalt tvärsnitt. Vad som dock mäste gälla är att nackens 12 och borrhylsans samverkande tvärsnitt är så utformade att nacken 12, dvs bergborren 10, medbringas då borrhylsan roterar. Även stàngpartiet 16 har enligt den föredragna utföringsformen sexkantigt tvärsnitt.

I Fig 1a visas en detalj av bergborrens 10 nacke 12, varvid av sagda figur framgår att en central spolkanal 22 har en utsträckning fràn nackens 12 fria ände och i riktning mot bergborrens 10 fria, bergavverkande ände 17, se även Fig 1.

I Fig 2-4 visas i detalj olika vyer av det bergavverkande ändparti 17 av bergborren 10 som uppbär skäret 18. I den visade utföringsformen utgöres skäret 18 av ett mejselskär, vilket pà sedvanligt sätt är anbringat i en urtagning 20, se Fig 5, och förankrat i sagda urtagning 20, företrädesvis medelst lödning.

Av Fig 5 framgår hur en central spolkanal 22, vilken är rotationssymmetrisk med avseende pà en första längsgående centrumlinje 24 hos bergborren 10, har en längsgående utsträckning som slutar pà avstånd fràn stängpartiets 16 ändyta 21 och även pà avstånd fràn urtagningens 20 botten.

Fràn det i Fig 5 visade ena ändpartiet av spolkanalen 22 sträcker sig nämnda spolkanal 22 genom hela stàngpartiet 16 och vidare förbi kragen 14 och genom hela nacken 12 tills den genombryter nackens 12 fria ände, Se Fig 1 och la.

W H 20 25 30 35 520 356 4 Såsom framgår av Fig 5 sträcker sig vid den visade utföringsformen en grenkanal 26 från den centrala spolkanalen 22 och mynnar i en urtagning 30 i området för stångpartiets 16 ändyta 21. Grenkanalen 26 är rotationssymmetrisk med avseende på en andra längsgående centrumlinje 28. Vinkeln æ mellan sagda andra centrumlinje 28 och den första centrumlinjen 24 ligger i intervallet 20-30” med ett föredraget värde på m på ca 25°.

Såsom framgår av Fig 6 har den centrala spolkanalen 22 en diameter d utefter väsentligen hela sin längd medan stångpartiet 16 har en minsta diameter som betecknas D. Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är vid en borr med en utvändig minsta diameter D = 22 mm, den centrala spolkanalens diameter d = 9,0 mm. Dessa dimensioner medför ett förhållande d/D = 0,41, vilket år det föredragna värdet på sagda förhållande. Inom ramen för uppfinningen skall 0,35 S d/D S 0,43.

Tillverkningen av den ovan beskrivna helstångsborren 10 följande förhållande råda: skiljer sig från tillverkningen av kända helstångsborrar, vilken kortfattat redogjorts för under rubriken ”Teknikens ståndpunkt” ovan. Både vid helstångsborren enligt föreliggande uppfinning och kända helstångsborrar utgår man från ett ämne, vilket har ett förborrat längsgående centrumhål. Det utmärkande för tillverkningen av helstångsborren enligt föreliggande uppfinning är att någon glödgning och uppborrning, utefter en begränsad längd i området för nacken, av det förborrade längsgående centrumhålet i utgàngsämnet ej sker. I stället dimensioneras det förborrade centrumhålet så att det hos vissa borrmaskiner förekommande spolröret kan upptas av sagda förborrade längsgående centrumhål, dvs förhållandet mellan diametern hos det förborrade längsgående centrumhålet och borrens utvändiga diameter (d/D) är större än vid kända helstångsborrar. Eftersom någon glödgning och uppborrning av det förborrade längsgående centrumhålet ej är nödvändig kan tillverkningen av en helstångsborr enligt föreliggande uppfinning direkt starta med att nacken/kragen smides och att därefter kronånden smides. I detta sammanhang skall påpekas att då nacken/kronånden smides anbringas en dorn (ej visad) i den centrala spolkanalen 22, varvid sagda dorn 10 15 20 25 30 35 520 356 5 har en nàgot mindre diameter än spolkanalen 22. Under smidesförloppet säkerställer dornen att den centrala spolkanalens 22 diameter ej reduceras alltför mycket, dock sker en viss reduktion, vilket antytts vid 23 i Fig 1 och la.

Det i patentkravet 1 använda uttrycket ”M en i huvudsak konstant diameter (d) utefter väsentligen hela sin längd." skall i detta sammanhang ges den tolkningen att däri inbegripes att den centrala spolkanalen 22 kan uppvisa den ovan beskrivna diameterreduktionen 23. De efterföljande tillverkningsstegen är i princip desamma som för kända helstàngsborrar.

I detta sammanhang skall dock noteras följande. Både enligt känd teknik och enligt föreliggande uppfinning har grenkanalen 26 en något mindre diameter än den centrala spolkanalen 22. Anledningen därtill är att om vid borrning av grenkanalen 26 exakt centrering av grenkanalens andra centrumlinje 28 pà den centrala spolkanalens 22 första centrumlinje 24 ej àstadkommes kommer grenkanalens 26 omkrets likväl vid dess anslutning mot den centrala spolkanalen 22 att befinna sig innanför den sistnämndas omkrets. Ãven om denna diameterskillnad upprätthälles kan grenkanalen 26 ha en i absoluta tal större diameter än vid en motsvarande helstàngsborr enligt känd teknik eftersom den centrala spolkanalen 22 hos helstàngsborren enligt föreliggande uppfinning är större än vid motsvarande kända helstàngsborrar.

Detta är fördelaktigt för tryckfallet, se nedan.

Att både den centrala spolkanalen 22 och grenkanalen 26 har större absoluta mått än vid motsvarande kända helstàngsborrar befrämjar även blästringen av sagda kanaler och speciellt övergången mellan sagda kanaler där kända helstàngsborrar ofta uppvisar grader som är störande för spolmediumtransporten. Genom de ökade dimensionerna hos kanalerna blir blästringen effektivare dä blästringsmaterialet kommer ät bättre. Det inses att den förbättrade blästringen i sin tur ger upphov till en förbättrad spolmediumtransport, vilket i sin tur befrämjar kylningen av borren och därmed minskar risken för utmattningsbrott.

W H 20 25 30 35 520 356 6 Funktionen hos borren enligt uppfinningen Helstångsborren 10 enligt föreliggande uppfinning användes vid så kallad slående borrning, dvs en slagkolv träffar nackens 12 fria ände och en stötvàg fortplantar sig genom borren till stàngpartiets 16 fria ände där skäret 18 är beläget. Av stötvágen kastas skäret 18 mot bergytan, varvid avverkning av densamma sker. Rotation av helstàngsborren 10 sker via den ovan beskrivna borrhylsan.

Vid slående borrning alstras värme då stötvágen fortplantas genom bergborren 10 samt borrkax då skäret 18 bearbetar bergytan. För att dels kyla bergborren 10 dels luft eller under tryck vid nackens 12 fria ände via den centrala transportera bort borrkax tillföres spolmedium, vatten, spolkanalen 22. Spolmediet strömmar i den centrala spolkanalen 22 i riktning mot stàngpartiets 16 fria ände och avböjes in i grenkanalen 26 för att strömma ut i det fria i urtagningen 30 i området för stàngpartiets 16 fria ände, närmare bestämt vid sidan av skäret 18. Under sin strömning i den centrala spolkanalen 22 och grenkanalen 26 kyler spolmediet bergborren 10 medan spolmediet på sin returväg från stàngpartiets 16 fria ände medbringar borrkax.

Genom att förhållandet d/D för föreliggande bergborr 10 är större än för kända helstàngsborrar, dvs måttet d har ökats D har bibehàllits oförändrat, spolmedium bringas att strömma genom den centrala medan måttet erhålles ett mindre tryckfall då spolkanalen, vilket medför en förbättrad kylning av bergborren 10 jämfört med känd teknik. Det minskade tryckfallet hos spolmediet medför även en förbättrad bortspolning av borrkaxet. Att grenkanalens 26 tvärsnitt är större i absoluta tal än vid en motsvarande helstångsborr enligt känd teknik är likaså gynnsamt för tryckfallet, dvs tryckfallet begränsas.

Genom att vinkeln æ(ca 25°) har givits ett mindre värde jämfört med vid kända helstångsborrar sker en mindre avböjning av spolmediumflödet då detta strömmar över från den centrala spolkanalen 22 till grenkanalen 26. Detta innebär att spolmediets strömningsförlopp ej störs lika mycket som vid kända helstångsborrar där en större avböjning är för handen.

Detta befrämjar upprätthållandet av ett lågt tryckfall för spolmediet då det passerar genom helstàngsborren 10. 10 15 20 25 520 356 7 Sammanfattningsvis kan alltså konstateras att trots att ökningen av värdet på förhållandet d/D har medfört att material har avlägsnats från borren jämfört med en motsvarande borr enligt känd teknik, dvs den uppfinningsenliga borren har en reducerad styvhet, har någon ökad benägenhet för ex.vis utmattningsbrott ej kunnat konstateras. En teori är att den förbättrade spolning/kylning som borren enligt föreliggande uppfinning uppvisar mer än väl ur hàllfasthetssynpunkt kompenserar för den reducerade styvheten.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till en så kallad helstångsborr. Uppfinningen är dock på intet sätt begränsad till en sådan borr. I Fig 7 visas i exemplifierande men ej begränsande syfte en bergborr i form av en så kallad konstàng 10' för slående borrning, vilken likaså uppvisar en nacke l2', en krage 14' och ett stångparti 16' med en utmärkes av att (conbit) via ett konförband, dvs den konformade änden 17' konformad ände 17'. Sagda bergborr 10' stångpartiet 16' och en borrkrona 18' är förbundna upptas i en Detta innebär att konformig urtagning 19' hos borrkronan 18'. borrkronan 18' kan bytas ut då den är utsliten eller behöver slipas om. Uppfinningskonceptet är tillämpbart även på denna typ av borrstång, dvs den centrala spolkanalen ( ej visad) i bergborren 10' har en i huvudsak konstant diameter utefter väsentligen hela sin längd. När det gäller ev. dimeterreduktion i samband med smidning av nacken/kragen gäller motsvarande som ovan sagts i samband med helstångsborren.

Claims (9)

W Ü 20 25 30 35 520 356 8 Patentkrav (lO; lO') vilken uppvisar en nacke

1. Bergborr för slående borrning, företrädesvis en helstångsborr, (l2; l2'), en till (l2; l2') ena ände anslutande krage (l4; 14'), och ett (l6; 16'), (l2; l2'), (l4; och stångpartiet är utförda från ett, i ett (16: 16') med sin (l4; 14') medan den andra änden uppbär bergavverkande organ (l8; l8'), och varvid en (22) sträcker sig från nackens (l2; l2') fria ände och i riktning mot sagda andra ände (17; 17'), av att den centrala spolkanalen nackens varvid nacken (l6; 16') varvid stångpartiet stångparti 14') stycke utformat, kragen ämne, ena ände ansluter till kragen (l7; 17') central spolkanal (22) utefter väsentligen k ä n n e t e c k n a d har en i huvudsak konstant diameter (d) (22) diameter (D) hela sin längd, och att spolkanalens diameter (d) förhåller sig till stàngpartiets (16) enligt följande: 0,35 S d/D s 0,43. (10: lO') k ä n n e t e c k n a d enligt krav 1, av att förhållandet d/D är av

2. Bergborr storleksordningen 0,4. (10)

3. Bergborr enligt något av kraven 1-2, vilken innefattar åtminstone en grenkanal (26) som sträcker sig från den centrala spolkanalen (22) och mynnar i området för stångpartiets (16) fria ändyta (21), varvid grenkanalens (26) centrumlinje (28) bildar en vinkel (m) med den centrala spolkanalens (22) centrumlinje (24), k ä n n e t e c k n a d av att sagda vinkel (m) ligger i intervallet 20° S m S 30°.

4. Bergborr (10) enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att sagda vinkel (æ) är av storleksordningen 25°.

5. Bergborr (10) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att grenkanalen (26) mynnar i en urtagning (30) i området för stàngpartiets (16) fria ändyta (21). W U 20 25 520 356 9 lO') varvid

6. Förfarande för tillverkning av en bergborr (lO; för slående borrning, företrädesvis en helstångsborr, tillverkningen startar med tillverkning av ett ämne med ett vilket ämne innefattar en (16: förborrat, längsgående centrumhål, (12; l2'), (14; l4') k ä n n e t e c k n a t av att det förborrade, nacke och ett stångparti l6'), längsgående centrumhålet vid tillverkning av ämnet gives en som medför att följande förhållande råder: 0,35 3 där (D) (lO; lO') (l6; l6'), varefter på känt sätt smides-, borrnings- och fräsningsoperationer vidtages på ämnet för (12, 14; l2', 14') (lO; lO'). en krage diameter (d) d/D S 0,43, stångparti är diametern hos bergborrens bildande av nacke/krage och kronände eller konände hos bergborren

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att det förborrade, längsgående centrumhålet gives en diameter (d) som medför att förhållandet d/D är ungefär lika med 0,41.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att vid borrning av grenkanalen (26) centrumaxel (28) att bilda en vinkel (æ), 20° 3 m S 30°, (24) hos en central spolkanal (22), vilken bildats av det förborrade, centrumhålet hos ämnet. bringas dess i intervallet med centrumaxeln längsgående

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att sagda vinkel (m) bringas att anta ett värde på ca 25°.