SE530651C2 - Borrkrona för enstegsankarbultning och en enstegsborrande apparatur - Google Patents

Description

20 25 539 651 2 tidigare enstegsankarbultar beroende på användningen av specialankarbultar och den exklusiva användningen av vilken som helst av komplexa indragbara kronor. Icke desto mindre är det ett faktum att installationsfördelarna med en självborrande bergbult uppväger de med icke självborrande typ. à/ften med uppfinningen Borrkronan enligt föreliggande uppfinning har såsom ett syfte att väsentli- gen övervinna ovannämnda problem som associeras med teknikens ståndpunkt, eller åtminstone anvisa ett alternativ därtill.

Ett annat syfte enligt föreliggande uppfinning är att anvisa en enstegsborr- krona. Ännu ett ytterligare syfte enligt föreliggande uppfinning är att anvisa en borrkrona och en enstegsborrande apparatur som är mindre kostsam att använda och att göra användning av enstegsbultning inom gruvindustrin attrakti- vare. Ännu ett annat syfte enligt föreliggande uppfinning är att anvisa en borr- krona med god slitstyrka.

Genom hela specifikationen, såvida inte sammanhanget fordrar annor- lunda, ska ordet "innefatta", eller variationer såsom "innefattar" eller "som inne- fattar", förstås innebära inkludering av en uppgiven enhet eller grupp av enheter men inte uteslutning av någon annan enhet eller grupp av enheter.

Kort beskrivninq av ritningarna De bifogade ritningarna visar ett utförandeexempel av uppfinningen av det föregående slaget. Noggrannheten hos dessa ritningar och den tillhörande beskrivningen ersätter inte det generella i föregående breda beskrivning av upp- finningen.

Fig. 1A-1G visar schematiskt en sekvens av enstegsbergbultning med användning av en borrkrona enligt föreliggande uppfinning. Fig. 2A visar borr- 10 15 20 25 30 5313 B51 3 kronan enligt föreliggande uppfinning och ett stångparti i en elevationsvy från sidan. Fig. 2B visar borrkronan i en vy framifrån. Fig. 3A visar borrkronan under borrning av ett hål i berget i en elevationsvy från sidan. Fig. 3B visar borrkronan i en vy framifrån under borrning av hålet i berget.

Detalierad beskrivning av uppfinninge_n Fig. 1A-1G visar en enstegsborrande apparatur 10 enligt föreliggande upp- finning som använder en borrkrona 16 enligt föreliggande uppfinning och Fig. 2A-3B visar närmare borrkronan 16 enligt föreliggande uppfinning. Den enstegsborrande apparaturen 10 innefattar flera delar; tex ett avlångt borrstål 11 med en främre ände 12 och en bakre ände, inte visad, varvid hänvisning görs till en borriktning F. Den främre änden 12 har ett förbindningsparti som innefattar en gänga 15, en kona eller en bajonettförbindning, inte visad. En borrkrona 16 i ett stycke är anordnad med bergbearbetningsmedel 17 och 18A, 18B, 18C.

Borrkronan 16 är anslutbar till borrstålet via ett förbindningsparti 20 som innefattar en gänga, en kona eller en bajonettförbindning (inte visad). Borrstålet 11 och borrkronan utgör borrmedlet. Den enstegsborrande apparaturen 10 innefattar vidare en ankarbult 21 anpassad att åtminstone delvis omsluta borrstålet 11. Ankarbulten 21 har öppna ändar. Den största diameterdimensionen hos borrkronan är mindre än ankarbultens 21 minsta diameter.

Den grundläggande idén med den enstegsborrande apparaturen 10 är att borra borrhålet medan bulten omsluter borrstålet, och sedan dra tillbaka kronan för att användas igen. Inga krondelar förloras. Den enstegsborrande apparaturen 10 har närmare beskrivits iden svenska patentansökan nr 0400597-1, vilken beskrivning härmed inkorporeras genom referens.

Borrkronan 16 kan vara utformad enligt följande, varvid hänvisning görs till Fig. 2A och 2B. Borrkronan 16 i ett stycke har två integrerade delar, dvs en styrdel 14, som är tillräckligt lång, dvs längden L, för att styra hela apparaturen 10 ordentligt, och en rymmardel 19. Styrdelens 14 centrumlinje eller mittlinje CL1 bildar en spetsig andra vinkel a med en axel CL3 som sträcker sig parallellt med en första centrumlinje CL2 för rymmardelen. Vinkeln a är -20° till +20°, undanta- 10 15 20 25 30 530 G51 4 get 0°, företrädesvis minst +0,1° och inte mer än +15°, indexet “+” visas i Fig. 2A och 3A. Mittlinjen CL1 kommer under borrning att väsentligen sammanfalla med axeln för borrhålet 22. Styrdelens 14 mittlinje CL1 sammanfaller även väsentli- gen med ankarbultens 21 centrumlinje under borrning, men inte under tillbaka- dragande av borrkronan. Rymmardelens 19 centrumlinje eller mittlinje CL2 och borrstålets 11 centrumlinje sammanfaller när de inte borrar. Det bör noteras att varken styrdelen 14 eller rymmardelen 19 behöver vara cirkulära eller symmet- riska i radiellt tvärsnitt, så hänvisningen till linjerna CL1 och CL2 skall förstås som en hänvisning till genomsnittliga mittlinjeri respektive delar.

Bergborrkronan 16 i ett stycke innefattar en kropp 25 och hårdmetallmedel, dvs skär och/eller stift 17, 18A, 18B och 18C. Borrkronans kropp är tillverkad av stål. Kroppen 25 innefattar den väsentligen cylindriska styrdelen 14 och den väsentligen koniska rymmardelen 19. Styrdelen 14 kan ha en konisk form och rymmardelen 19 kan ha en cylindrisk form. Styrdelen har en främre yta som bär på ett diametralt sig sträckande skär 17 eller två eller flera diametralt väsentligen i linje främre stift, inte visade. Rymmardelen 19 kan ha ett cirkulärt radiellt tvär- snitt. Rymmardelen har en främre yta som bär på ett eller flera främre stift; i detta fall tre främre stift 18A, 18B och 18C. De främre ytorna kan vara konvexa eller väsentligen plana. Stiften 18A, 18B och 18C kan bilda en perifer båge på rym- mardelen. Stiften 18A, 18B och 18C kan skjuta ut något utanför rymmardelens periferi för att bearbeta ett borrhål 22 under borrning vilket har en större diameter än stålkroppen 25. Antalet hårdmetallstift i rymmardelen kan varieras beroende på hur stor borrkronans diameter är. Kaxspår eller urtagningar kan vara anord- nade i områden mellan intilliggande rymmarstift, igenom vilka spolmedium kan passera. Bergborrkronan 16 ska kopplas till borrstålet 11 med hjälp av ett för- bindningsparti, för att överföra rotationsrörelse och slag på vanligt sätt. Borrstålet 11 inkluderar en kanal för att transportera ett spolmedium. En huvudkanal för spolmedium är anordnad inuti borrkronan. Denna huvudkanal kommunicerar vid sin främre ände med ett antal grenkanaler, vilka går ut i de främre ytorna. Spol- mediet kommer i praktiken att vara vatten, cement eller luft. Styrdelen borrar ett styrborrhål 22A med mindre diameter och längd i förhållande till borrhålet 22.

Styrdelens 14 längd L definieras såsom avståndet mellan det främsta partiet av 10 15 20 25 30 530 551 5 styrdelen och det främsta rymmarstiftet 18A, 18B eller 18C, i en riktning som är parallell med rymmardelens centrumlinje CL2. Längden L är åtminstone 10 mm och inte mer än 60 mm för att anvisa god styrning av och god livslängd för borr- kronan. Rymmarstiften i denna utföringsform innefattar ett främre stift 18A, ett intermediärt stift 188 och ett bakre stift 18C. Under borrning uppträder de största reaktionskrafterna på rymmaren 19 på de främre och intermediära bergbearbet- ningsmedlen 18A, 18B. Därför är ett axiellt plan igenom skäret 17 vinklat så att det passerar emellan de främre och intermediära bergbearbetningsmedlen 18A, 18B. Med andra ord, en tänkt linje S, företrädesvis en mittlinje igenom bergbear- betningsmedlet eller skäret 17 och vinkelrät mot rymmardelens 19 centrumlinje CL2, bildar en spetsig första vinkel ß med en normal N till centrumlinjen CL2.

Normalen N skär bergbearbetningsmedlet eller stiftet 18A som leder i rotations- riktningen R för borrkronan 16. Vinkeln ß är företrädesvis minst 0° och inte mer än 20°. Om det främre bergbearbetningsmedlet i rymmardelen 19 är ett stift så skär normalen N dess centrumlinje. Om det främre bergbearbetningsmedleti rymmardelen 19 har en annan form så skär normalen N dess främsta punkt i rotationsriktningen R. Under borrning uppträder de största reaktionskrafterna på rymmaren 19 på de främre och intermediära stiften 18A, 18B. Bergbearbet- ningsmedlet 17 kommer bland annat att sträcka sig åtminstone till mantelytan 50.

Genom att därför positionera bergbearbetningsmedlet 17 i ett visst förhållande till det främre stiftet 18A kommer mantelytan 50 på bergbearbetningsmedlets 17 styrdel att bilda ett nötningsbeständigt medel 17' under borrning vid positionen för rymmaren som är mest utsatt för förslitning. Nämnda nötningsbeständiga medel 17' är sålunda integrerat med det första bergbearbetningsmedlet 17. En tangent T, vilken vidrör mantelytan 50 eller ett skört 51 på borrkronan och vilken är parallell med centrumlinjen CL2, bildar ett radiellt avstånd X med styrdelens periferi vid dess främre ände. Avståndet X är inte noll och är företrädesvis minst -5 mm och företrädesvis inte mer än +5 mm.

Den diskuterade formen ger goda borresultat och en bättre anliggningsyta mellan styrhâlet 22A och styrdelen 14. Genom att ha styrdelen snedställd mot rymmardelen med några grader åstadkoms bättre borrningsresultat eftersom borrstålet alltid böjer sig i samma riktning vid borrning, och böjningen av borrstå- 10 15 20 25 30 530 S52 6 let 11 begränsas genom en kontakt vid den axiellt lägre änden 52 av skörtet 51 axiellt under stiften 18A-18C. Den lägre änden 52 av skörtet, där det förmodas vara i kontakt med berget, kan antingen vara hårdare än resten av stålkroppen 25 med hjälp av ytbehandling, eller vara försedd med hårda skär för att reducera förslitning.

Driften av enstegsbergbultningsapparaturen 10 visas i Fig 1A-1 G. Fig. 3A och 3B motsvarar exempelvis Fig. 1C. Graden av böjning av borrstålet 11 över- drivs i Fig. 3A. Borrkronan 16 är förbunden, exempelvis gängad, till borrstålet 11.

En borrmaskin såsom en borrigg av standardtyp håller borrstålet. Bulten 21 matas företrädesvis automatiskt kring borrstålet och placeras bakom borrkronan 16 i borriktningen F. I Fig 1A kommer styrdelen 14 primärt att anligga mot berget så att den under en kort tid kommer att bearbeta bergytan under cirkulär inter- polering. Sedan kommer styrdelen 14 att finna sitt rätta centrum och börja borra centralt medan borrstålet 11 samtidigt börjar kränga runt styrdelens mittlinje CL1 1B. Sedan kommer rymmardelen 19 i kontakt med bergytan och börjar brotscha det hål som gjorts av styrdelen 14. Efter ett kort tid når bulten 21 hålet och tvingas in i hålet såsom visas i Fig. 1C. Vanligtvis är bulten 21 axiellt åtskild från borrkronan 16. Bultens 21 diameter är företrädesvis mindre än den för borrhålet 22. Borrkronan 16 kommer att fortsätta att borra och brotscha borrhålet 22, medan bulten trycks framåt av en kopplingshylsa 26 på borrmaskinen, se Fig. 1D, tills matning av de olika delarna stoppas. Borrhålets 22 djup fastställs väsentligen av bultens 21 längd, dvs när en bricka 23 positionerad vid den bakre änden av bulten når bergytan eller borrhålets ingång kommer vidare matning att stoppas, se Fig. 1E. Det finns en ankarbultpådrivare på borrmaskinen. Bultpådri- varen är en kopplingshylsa 26 eller ett mothållsverktyg, som drivs av borrstålet.

Mothållsverktyget roterar vanligtvis tillsammans med borrstålet och bulten under införande. Dock kan bulten exempelvis hållas så att den inte roterar under infö- rande, tex när det gäller en mekanisk ankarbult. Mothållsverktyget kan moment- dra ankarbulten när den är helt införd. Mothållsverktyget kan även glida utmed borrstålet för att möjliggöra en lättare installation av mekaniska expanderbultar och injekteringsbultar. Fig. 1E visar ankarbulten 21 helt införd, med borrstålet och borrkronan fortfarande i ankarbulten. En pådrivare trycker plattan mot berg- 10 15 EEG S51 7 ytan. Brickan skulle kunna vara en lös konventionell platta med ett centralt hål som samverkar med en utbuktning 24 vid den bakre änden av bulten. Sedan dras borrkronan tillbaka från styrhålet 22A, se Fig. 1F. Det är fördelaktigt att det axiella utrymmet mellan bulten och borrkronan är större än styrborrhålets 22A djup så att den främre änden av bulten inte stör tillbakadragandet av borrkronan.

Borrkronan och borrstålet kan dras tillbaka fullständigt och kan återanvändas under upprepade borrningsförfaranden.

Maskinen som driver apparaturen 10 kan vara en topphammarborrmaskin, en ren roterande maskin eller en sänkborrutrustning.

Borrkronan enligt föreliggande uppfinning tillhandahåller god slitstyrka eftersom förslitning på dess sida som är vänd bort från rymmardelen upptas av ett nötningsbeständigt bergbearbetningsmedel 17' och tillhandahåller gynn- samma borrningsresultat.

Uppfinningen som beskrivs häri medger variationer, modifieringar och/eller tillsatser förutom de som specifikt beskrivits och det ska förstås att uppfinningen inkluderar alla sådana variationer, modifieringar och/eller tillsatser som faller inom ramen för patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 530 G51 Patentkrav:

1. Borrkrona i ett stycke utformad för enstegsankarbultning, varvid nämnda borrkrona (16) har ett förbindningspartl, anpassat att vara fast förbundet med ett borrstål, en styrdel (14) och en rymmardel (19), varvid nämnda styrdel har första bergbearbetningsmedel (17), varvid nämnda rymmardel har en första centrumlinje (CL2) och andra bergbearbetningsmedel (18A,18B,18C), varvid nämnda andra bergbearbetningsmedel är anordnat axiellt mellan nämnda förbindningsparti och nämnda första bergbearbetningsmedel och vid en sida av styrdelen, varvid nämnda borrkrona har en rotationsriktning (R), k ä n n e t e c k n a d av att en sida av styrdeien (14) som är vänd bort från rymmardelen (19) är försedd med ett nötningsbeständigt medel (17'), varvid nämnda nötningsbeständiga medel (17') är integrerat med det första bergbearbetningsmed let (17).

2. Borrkrona enligt krav 1, i vilken en tänkt linje (S), vilken sträcker sig igenom det första bergbearbetningsmedlet (17) och är vinkelrät mot den första centrum- linjen (CL2) för rymmardelen (19), bildar en spetsig första vinkel (ß) med en nor- mal (N) till den första centrumlinjen och i vilken normalen (N) skär ett bergbear- betningsmedel (18A) som leder i rotationsriktningen (R) för borrkronan (16).

3. Borrkrona enligt krav 2, i vilken den första vinkeln (ß) är minst 0° och inte mer än 20°.

4. Borrkrona enligt krav 2 eller 3, i vilken det främre bergbearbetningsmedlet (18A) i rymmardelen (19) är ett stift och i vilken normalen (N) skär dess centrum- linje.

5. Borrkrona enligt krav 2 eller 3, i vilken normalen (N) skär den främsta punkten av det främre bergbearbetningsmedlet i rotationsriktningen (R). 10 15 20 SSG B51 9

6. Borrkrona enligt krav 2 eller 3, i vilken det första bergbearbetningsmedlet är ett skär (17), och det andra bergbearbetningsmedlet är åtminstone tre stift (18A,18B,18C).

7. Borrkrona enligt krav något av föregående krav, i vilken en mittlinje (CL1) för styrdelen (14) bildar en spetsig andra vinkel (o) med en axel (CL3) som sträcker sig parallellt med den första centrumlinjen (CL2).

8. Borrkrona enligt krav 7, i vilken den andra vinkeln (o) är -20° till +20°, undan- taget 0°.

9. Borrkrona enligt något av föregående krav, i vilken styrdelens (14) längd (L) definieras såsom ett avstånd mellan det främsta partiet av styrdelen och det främsta andra bergbearbetningsmedlet (18A,18B eller 18C), i en riktning som är parallell med den första centrumlinjen (CL2), och i vilken nämnd längd (L) är åtminstone 10 mm och inte mer än 60 mm.

10. Enstegsborrande apparatur innefattande borrmedel och en ankarbult (21), k ä n n e t e c k n a d av att apparaturen innefattar en borrkrona (16) i ett stycke enligt kraven 1-9.