SE530650C2 - Slagborrkrona för bergborrning och förfarande för tillverkning av en dylik borrkrona - Google Patents

Description

20 25 EEG BSD 2 U.S. 7,281 ,594. Ett antal steg har där anordnats på borrkronans kjol, vilka steg styr kronan i succession.

Ett annat krav är att de i en bergborrutrustning ingående komponenterna, och i synnerhet den dyrbara borrkronan, skall ha en optimal livslängd. För att tillgodose detta krav är det bl.a. viktigt att den invändiga gängan i borrkronans bakre kjol svarvas med släta och precisionsforrnade gängvallar och -spår, ty eljest kan uppstå sprickanvisningar och andra fenomen, som leder till tidig korrosionsutmattning.

Uppfinninggis syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovannämnda nackdelar hos tidigare känd teknik genom att skapa en förbättrad borrkrona för slående bergborrning. Ett primärt syfte med uppfinningen är därför att skapa en borrkrona, som dels har en avsevärt förbättrad, inneboende styrförmåga i jämförelse med tidigare kända borrkronor, dels låter sig utföras med en precisionsformad hongänga med släta ytor i syfte att säkerställa en lång livslängd hos densamma.

Närmare bestämt skall gängan kunna svarvas med hjälp av svarvverktyg, vilkas bommar är jämförelsevis korta i syfte att undvika vibrationer och böjningsfenomen i verktyget under svarvning. Ett ytterligare syfte är att skapa en borrkrona, som trots sin inneboende goda styrförmåga har en måttlig massa och som medger att de intermittenta stötvågorna överförs direkt från borrsträngen till borrkronans huvud och de i denna befintliga stiften på samma sätt som i konventionella borrkronor.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst de särdrag, som är angivna kravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av den uppfinningsenliga borrkronan är vidare angivna i de osjälvständiga kraven 2-9. l en andra aspekt hänför sig uppfinningen även till ett förfarande för tillverkning av borrkronor av det aktuella slaget. Särdragen hos detta förfarande är definierade i det självständiga kravet 10. 10 15 20 25 30 530 550 Kort beskrivning av bifogade ritnin@ På ritningarna är: Fig. 1 en perspektivisk sprängvy visande dels två i borrkronan enligt uppfinningen ingående komponenter åtsärade från varandra, dels ett parti av en borrstång för hopkoppling med borrkronan, Fig. 2 en sprängd längdsektion visande borrkronans båda delar i åtsärat tillstånd, Fig. 3 en längdsektion genom borrkronan i hopsatt skick och åtsärad från borrstången, och Fig. 4 en motsvarande ländsektion visande borrstången hopkopplad med borrkronan.

Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande av uggfinningen På ritningarna betecknar 1 generellt en i enlighet med uppfinningen utförd borrkrona (se Fig. 3 och 4), som är avsedd att kopplas ihop med en borrstång 2 ingående i en borrsträng. Av Fig. 1 och 2 framgår att borrkronan 1 tillverkas genom att sättas samman av två delar, nämligen en främre del 3 och en bakre del 4. Av dessa delar 3, 4 är den främre utförd såsom en konventionell borrkrona. Sålunda inbegriper delen 3 ett främre huvud 5 och en rörformig kjol 6, vilken sträcker sig bakåt från huvudet 5 till en bakre, ringformig ände 7. Delen 3 har en rotationssymmetrisk grundform genom att inbegripa en rotationssymmetrisk mantelyta, som är sammansatt av dels en konyta 8 utanpå huvudet 5, dels en cylinderyta 9 utanpå kjolen 6. Konytan 8 konvergerari riktning bakåt från en cirkulär gränslinje 10 utmed vilken konytan övergår i en frontyta 11, i vilken är monterade stift av hård metall eller liknande, nämligen en sats centrumstift 12 och en sats periferistift 13. I nivå med gränslinjen 10 har huvudet 5 sin största ytterdiameter OD, Motsvarande ytterdiameter OD; för cylinderytan 9 är mindre än OD1.

Kjolen 6 avgränsar ett hålrum 15, vilket har cylindrisk form och öppnar sig i en av den ringformiga ändytan 7 omgiven öppning 16. l kjolens 6 insida är utformad en hongänga 17 anordnad att samverka med en hangänga 18 på borrstången 2. Såsom bäst framgår av Fig. 1 är hangängan utformad i nära 10 15 20 25 30 53Ü SED 4 anslutning till borrstångens främre ände, vilken utgörs av en plan, ringformig yta 19, som omger en centralt i borrstången löpande kanal 20 för matning av spolvatten till borrkronan. Den inre änden av hålrummet 15 i delen 3 utgörs av en plan, ringformig ansatsyta 21, som träffas av borrstångens ändyta 19 då stötkrafter överförs till borrkronan. Hâlrummet 15 kommunicerar med borrkronans utsida via kanaler 22, som mynnar dels i frontytan 11, dels i konytan 8.

Beträffande delen 3 skall avslutningsvis nämnas att ett antal kaxspår 23 är försänkta i konytan 8. En vital uppgift för spolvätskan är att via spåren 23 evakuera det lossbrutna kaxet till markytan.

Till skillnad från stumt åtdragbara gängförband av det slag som förekommer i maskindetaljer av olika slag, är det förband som bildas av hon- och hangängorna 17, 18 utformat på ett sådant sätt att hangängan interrnittent skruvas in i resp. ut ur hangängan för att efter varje stötrörelse vrida borrkronan till ett nytt vridvinkelläge relativt berget. Borrsträngens stötrörelser överförs till borrkronan huvudsakligen via ytorna 19, 21, medan gängförbandets huvudsakliga uppgift är att ombesörja den stegvisa vridningen av borrkronan. Det må även nämnas att den beskrivna delen 3 tillverkas genom spånavskiljande bearbetning (svarvning, fräsning resp. borrning), varvid hongängan 17 formas genom invändig svarvning.

Så långt den visade delen 3 hittills beskrivits skiljer sig densamma ej på några väsentliga punkter från tidigare kända bergborrkronor.

Enligt uppfinningen är kjolens 6 bakre ände 7, via ett stumt förband 24 (se Fig. 3 och 4), förenad med en främre ände 25 av delen 4, vilken har formen av en hylsa, vars utvändiga yta eller mantelyta 26 är utformad med utsprång för att styra borrkronan i det av huvudet 5 och dettas stift upptagna hålet. Även hylsan 4 har rotationssymmetrisk grundform. Närmare bestämt är densamma i exemplet cylinderformad genom att såväl den utvändiga ytan eller mantelytan 26, som den invändiga ytan 27 är cylindriska. Sålunda avgränsar hylsan ett axiellt genomgående hålrum, som öppnar sig dels i hälrummet 15, dels i en bakre öppning, som omges av en bakre och i detta fall konformad ändyta 28 på ihylsan. Alternativt kan nämnda ändyta vara försedd med s.k. retrac-eggar. Hylsans 4 cylinderyta 26 och kjolens 6 mantelyta 9 är företrädesvis släta och cylindriska i området för förbandet 24. 10 15 20 25 30 SBC! GEÛ 5 l det visade, föredragna utförandet utgörs de styrande utsprången utanpå hylsan av ett antal periferiskt åtskilda åsar 29, som kan löpa axiellt utmed hylsan och är inbördes åtskilda av spår 30, som i likhet med spåren 23 bildar kaxspår. Den totala tvärsnittsarean hos kaxspåren 30 bör vara minst lika stor som spårens 23 totala tvärsnittsarea. Åsarnas 29 utåt vända ryggytor bildar tillsammans en ringformation, som i exemplet är cylindrisk genom att varje ryggyta har delcylindrisk form. Tillsammans definierar ryggytorna på åsarna 29 hylsans största ytterdiameter OD3, vilken är större än mantelytans 26 ytterdiameter OD4. Närmare bestämt är spåren 30 i detta fall, t.ex. genom fräsning, utformade i en i sin helhet med 31 betecknad krage, varvid spåren är identiska och avgränsar åsar, som är likformiga såtillvida att de har såväl en och samma längd som en och samma bredd.

Härvid är åsarna något djupare än spåren, dvs. spårens bottnar når ej in till en tänkt förlängning av mantelytan 26. Det skall även observeras att kragen 31, dvs. satsen av åsar 29, är lokaliserad vid hylsans 4 bakre ände. I det visade, föredragna utförandet, är kragens 31 ytterdiameter OD; och huvudets 5 ytterdiameter OD1 lika stora. Dock kan OD; vara något mindre, men aldrig större, än OD1. Alternativt kan åsarna 29 bilda en vinkel med borrkronans rotationsaxel.

Med fördel har hylsan 4, i sin främre del utmed mantelytan 26, en ytterdiameter OD4, som är lika stor som kjolens 6 ytterdiameter OD4. Däremot är innerdiametern lDj större än kjolens 6 innerdiameter ID; sådan denna representeras av gängans 17 ytterdiameter, dvs. gängspårens största diameter.

Lämpligen - dock ej nödvändigtvis - är hylsans 4 längd L1 större än den främre delens 3 längd Lz. Inom givna förutsättningar avseende den färdiga borrkronans optimala massa, ernås sålunda en maximal styrförmåga i och med att de styrande åsarna 29 är lokaliserade på största möjliga avstånd från huvudet 5. l praktiken kan hylsan med fördel vara permanent förenad med den främre delen 3, för att tillsammans med denna bilda en integrerad borrkrona, som kasseras efter förslitning. Förbandet 24 mellan delarna 3, 4 kan därför vara metallurgiskt och utgöras av exempelvis en friktionssvets eller annan lämplig svets. inom ramen för uppfinningen är det dock även tänkbart att förena delarna 3, 4 via ett semipermanent förband, t.ex. ett stumt gängförband med lämpliga låsmedel, eller ett metalliskt förband som lätt kan elimineras. 10 15 20 25 30 530 E50 6 I det visade utförandet är i hylsans 4 invändiga yta 27 urtaget ett ringformigt spår 32 för en tätningsring 33. Närmare bestämt är denna tätningsring 33 belägen i omedelbar närhet av hylsans bakre ände 28, i syfte att undvika inträngning av kax i spalten mellan borrstångens 2 mantelyta och hylsans insida.

Det må även nämnas att åsarnas 29 axiella utsträckning eller längd L3 lämpligen är mindre än hälften av hylsans längd L1. I exemplet uppgår La till ungefär 35 % av L1.

Tillverkningen av de båda delar 3, 4, som tillsammans bildar den bruksfärdiga borrkronan, sker i separata steg genom skärande eller spånavskiljande bearbetning av ämnen av stål, framför allt svarvning, men även fräsning och borrning. Just formningen av den invändiga gängan 17 i delen 3, kan genomföras genom invändig svarvning med hjälp av ett svarvverktyg, vars bom har mycket måttlig längd. På så sätt kan svarvningsoperationen genomföras utan risk för besvärande vibrationer, som skulle kunna äventyra den önskade precisionen och ytslätheten hos gängan. Bearbetningen av hylsan 4 är skäligen enkel och består huvudsakligen av svarvning, samt viss fräsning av spåren i den bakre kragen. Efter färdigställande av delen 3 (med eller utan stift) och delen 4, förenas desamma permanent genom att svetsa ihop kjolens 6 bakre ände med hylsans 4 främre ände.

Lämpligen - dock ej nödvändigtvis - sker detta genom friktionssvetsning.

En grundläggande fördel med den uppfinningsenliga borrkronan är att borrkronans invändiga gänga kan ges önskad precision och släthet samtidigt som de åsar eller utsprång, som har till uppgift att styra borrkronan, kan lokaliseras på ett fördelaktigt stort axiellt avstånd från borrkronans huvud. Dessutom är det konstruktionsmässigt enkelt att utforma förlängningshylsan på ett sådant sätt, att den sammansatta borrkronan erhåller en total massa, som ej leder till obalanser.

Dessutom ernås den arbetande borrsträngens förbättrade styrförmåga uteslutande medelst borrkronan, dvs. andra, svårhanterliga styrdon behöver ej tillgripas. Uttryckt på annat sätt kan sägas att borrkronan i sig förbättrar förutsättningarna för borrning av raka hål utan att överföringen av de erforderliga stötvågorna behöver förändras.

Sålunda kan stötvågorna överföras från stångände till bergyta via hårdmetallstift på samma fördelaktiga sätt som i konventionella borrkronor. 530 B59 7 Uppfinningen är ej begränsad enbart till det ovan beskrivna och på ritningarna visade utförandet. Sålunda kan formen och placeringen av de utvändiga, styrande utspràngen på hylsan modifieras på allehanda sätt. istället för enbart långsmala åsar kan utsprången utgöras av exempelvis halvsfäriska knastar eller kombinationer av knastar och åsar. Istället för en enda bakre sats av åsar eller utsprång, såsom exemplifierats på ritningarna, kan två eller flera axiellt åtskilda satser utformas på hylsan. Det är till och med tänkbart att förskjuta de olika åsarna eller utsprången axiellt i förhållande till varandra. Med andra ord behöver de ej nödvändigtvis vara samlade i en ringforrnig formation eller krage.

Claims (10)

10 15 20 25 5313 650 PATENTKRAV

1. Slagborrkrona för bergborrning, innefattande ett främre huvud (5) och en rörformig kjol (6), vilken sträcker sig bakåt från huvudet till en bakre, ringformig ände (7), och inbegriper en invändig gänga (17) för överföring av kombinerade stöt- och rotationsrörelser till borrkronan, varvid huvudet (5) inbegriper en rotationssymmetrisk mantelyta (8) i vilken kaxspår (23) är försänkta, och vilken definierar borrkronans största ytterdiameter (001), kännetecknad av, att kjolens (6) bakre ände (7) är, via ett stumt förband (24), förenad med en främre ände (25) av en hylsa (4) med en mantelyta (26), från vilken skjuter ut ett flertal från varandra periferiskt åtskilda utsprång (29), för att styra borrkronan i ett av huvudet upptaget hål.

2. Borrkronan enligt krav 1, kännetecknad av, att utsprången utgörs av åsar, som löper axiellt utmed hylsan (4) och samfällt bildar en ringforrnation, vars ytterdiameter (OD3) ej överskrider huvudets (5) ytterdiameter (001).

3. Borrkronan enligt krav 2, kännetecknad av, att åsarna (29) ingår i en krage (31), vilkens axiella längd (La) är mindre än hylsans längd (Ll).

4. Borrkronan enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av, att huvudets (5) och den av åsarna (29) bildade ringformationens ytterdiametrar(OD1, OD3) är lika stora.

5. Borrkronan enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av, att kragen (31) är placerad i omedelbar närhet av hylsans (4) bakre ände (28).

6. Borrkronan enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att hylsans (4) längd (L1) är större än huvudets (5) och kjolens (6) sammanlagda längd (Lz)-

7. Borrkronan enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att hylsan (4) är permanent förenad med kjolen (6) via ett metallurgiskt förband (24) för att bilda en integrerad del av borrkronan.

8. Borrkronan enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att hylsans (4) med kjolen (6) förenade del har en ytterdiameter (OD4), som är lika stor som kjolens (6) ytterdiameter (ODZ) men med en innerdiameter (lD1) som är större 10 15 530 SSG 9 än kjolens (6) innerdiameter (lDg) sådan denna representeras av gängans (17) ytterdiameter.

9. Borrkronan enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att hylsans (4) cylinderyta (26) och kjolens (6) mantelyta (9) är släta och cylindriska i området för förbandet (24).

10. Förfarande för tillverkning av för slående bergborrning avsedd borrkrona, som innefattar ett främre huvud (5) och en rörformig kjol (6), vilken sträcker sig bakåt från huvudet till en bakre, ringformig ände (7), och inbegriper en invändig gänga (17) för överföring av kombinerade stöt- och rotationsrörelser till borrkronan, varvid huvudet (5) inbegriper en rotatlonssymmetrisk mantelyta (8), i vilken kaxspår (23) är försänkta, och vilken definierar borrkronans största ytterdiameter (OD1), kännetecknat av stegen: a) att svarva gängan (17) i kjolens (6) insida, och b) att därefter, via ett stumt förband (24), förena kjolens bakre ände med en främre ände (25) av en hylsa (4) med en mantelyta (26) från vilken skjuter ut ett flertal från varandra periferiskt åtskilda utsprång (29) med uppgift att styra borrkronan i ett av huvudet upptaget hål.