SE519312C2 - Bergborrverktyg för slående borrning samt ringborrkrona och borradapter avsedda att ingå i borrverktyget - Google Patents

Description

»vprn 10 w_ 20 25 519 312 v | u o u.

Uppfinningens svften och särdraq Ett primärt syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett bergborrverktyg av det ovan angivna slaget, vilket innefattar fördelarna med känd teknik.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett bergborrverktyg där deformation av formlåsande delar minimeras.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett bergborrverktyg där kaxavgången ej hindras.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett bergborrverktyg där god medbringning av ringborrkronan i rotationsriktningen tillförsäkras.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett bergborrverktyg där pilotborrkronan enkelt kan återdragas från ringborrkronan.

Uppfinningens syften förverkligas medelst ett borrverktyg, en adapter och en ringborrkrona som erhållit de i de efterföljande patentkraven angivna kännetecknen.

Kort beskrivninq av ritninqarna Nedan kommer utföringsexempel på uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. 1A visar en sprängvy snett bakifrån av en första utföringsform av ett bergborrverktyg enligt föreliggande uppfinning; Fig. 1B visar en sprängvy från sidan av bergborrverktyget enligt Fig. 1A; Fig. 1C visar en sidovy av bergborrverktyget enligt Fig. 1A i monterat tillstånd; Fig. 1D visar en toppvy av bergborrverktyget i drivläge; Fig. 1E visar ett tvärsnitt av bergborrverktyget enligt Fig. 1C längs linjen E-E i Fig. 1D; Fig. 1F visar en bottenvy av bergborrverktyget i drivläge. rinna 10 15 20 25 30 519 312 3 Fig. 2A visar en sprängvy snett bakifrån av en alternativ utföringsform av ett bergborrverktyg enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2B visar en sprängvy från sidan av bergborrverktyget enligt Fig. 2A; Fig. 2C visar en sidovy av bergborrverktyget enligt Fig. 2A i monterat tillstånd; Fig. 2D visar en toppvy av bergborrverktyget i drivläge; Fig. 2E visar en toppvy av bergborrverktyget i lyftläge, och Fig. 2F visar en bottenvy av bergborrverktyget i drivläge.

Detalierad beskrivning av uppfinningen Det i Fig. 1A-1 F visade bergborrverktyget 10, vilket är avsett att innefatta en konventionell pilotkrona för slående bergborrning, nämligen antingen en stiftborrkrona 11 eller skärborrkrona 12. Bergborrverktyget är avsett att drivas i en rotationsriktning R, se Fig. 1D, vanligen motsols. Pilotborrkronan i den visade utföringsformen är vid sin ena ände försedd med bergavverkande organ i form av stift 13 eller skär 14. Vid sin motstående ände uppvisar varje pilotkrona en gängad urborrning, vilken har en hongänga 15, 16, företrädesvis en repgänga eller en trapetsgänga.

Bergborrverktyget 10 för slående bergborrning enligt föreliggande uppfinning innefattar även en ringborrkrona 17, en rör- eller slagsko 18, en O- ring 19 och en borradapter 20.

Pilotkronans 12 hongänga 15, se främst Fig. 1C och 1E, är ansluten till en tapp 21 vid borradapterns 20 ena ände, vilken uppbär en hangänga 22, företrädesvis en repgänga eller en trapetsgänga. En tappens ändyta 23 är avsedd att överföra stötvågor till pilotkronan via en bottenyta 24 hos urborrningen, så kallat bottenanslag. Tappen 21 är, företrädesvis fast, förankrad i en adapterkropp 25. Adapterkroppen 25 har en i huvudsak cylindrisk grundform med en främre drivdel 26 och en bakre slagdel 27. Den främre drivdelens 26 största diameter definieras i Fig. 1D av beteckningen D1. Uttrycken ”bakre“, ”bakåt”, "främre", "framåt”, ”framför”, etc., relateras till borrverktygets matningsriktning F under borrning. Drivdelen 26 har ett flertal, företrädesvis fyra eller fem, längsgående yttre kaxspår 28, vilka mellan sig bildar ett flertal konvext avrundade längsgående bommar, ryggar 29 eller första medbringare. Ryggarnas 10 15 20 25 30 519 s 12 äë-:Lši 4 29 radiellt yttersta delar sammanfaller med en cirkel C1 med nämnda diameter D1. Ryggarnas främre ändar innefattar var sitt stift 30, vilket bildar en vinkel om cirka 35° relativt en borrverktygets 10 centrumlinje CL. Om borrning skall ske i lösare bergarter kan stiften 30 i en alternativ adapter utbytas andra krossande organ såsom mejselskär eller hårdbeläggningar såsom Stellite® eller dylikt.

Gemensamt för de olika krossande organen är att de har bättre slitstyrka än stålet som adaptern är utförd i. De krossande organen är avsedda att krossa material radiellt utanför pilotborrkronan samt att skydda ryggarna mot slitage och deformation. Ryggarnas främre ändar innefattar plana ytor 58 avsedda att förenkla inträdet av borradaptern i ringborrkronan. Ryggarnas 29 bakre ändar i drivdelen övergår i ett steg via en slagyta 31 till bakre ryggar 32 i slagdelen.

Slagytan 31 är vinklad utåt och bakåt relativt centrumlinjen CL, men kan alternativt vara vinkelrät mot centrumlinjen. Spårens 28 bakre ändar fortsätter kontinuerligt utan steg i bakre kaxspår 33. Spåren 28 och 33 framställes lämpligen medelst en kuländfräs i huvudsak under en bearbetningsoperation.

Ryggarnas 32 radiellt yttersta ytor sammanfaller med en cylinder vars diameter är större än diametern D1. Ryggarnas 32 radiellt yttersta ytor har en större utsträckning i omkretsled än ryggarna 29. Slagdelens bakre ände innefattar en väsentligen plan yta 34 vilken är vinkelrät mot centrumlinjen CL. Ytan 34 omger yttre änden av en urborrning 35, vilken innefattar en hongänga 36, företrädesvis en trapetsgänga eller en repgänga. Hongängan 36 är avsedd att motta en ände hos en borrstång 62 vilken uppbär en hangänga och dessutom en ändyta för överföring av stötvågor till en urtagningens 35 botten 57. Adapterkroppen 25 innefattar en central genomgående spolkanal 37 för att medge transport av spolmedium såsom luft eller vatten till kanaler 38, 39 i pilotborrkronan 12.

Ringborrkronan 17 har en cylindrisk grundform och innefattar en främre konisk yta 40, vilken uppbär ett flertal stift 41. Stiften 41 är inpressade i sneda urborrningari ringborrkronan 17. Den koniska ytan 40 ansluter framåt till en främre yta 42 vilken är företrädesvis vinkelrät mot centrumlinjen CL. Den koniska ytan 40 ansluter bakåt till en cylinderyta 43 vilken är i huvudsak parallell med centrumlinjen. Cylinderytan definierar en diameter som är något mindre än den diameter som stiften 41 rymmer vid borrning. Cylinderytan 43 ansluter i sin tur till nnßp» 10 15 20 25 30 519 312 5 en runtom|öpande urtagning 44, vars axiella utbredning begränsas av radiellt riktade skuldror 44A, 44B. Urtagningen har en cylindrisk bottenyta 44C anordnad mellan skuldrorna 44A, 44B. Urtagningens 44 axiella längd är åtminstone 50% av ringborrkronans 17 axiella längd. Ringborrkronans främre ände har generellt grövre godstjocklek än dess bakre ände 45. Detta för att kunna härbärgera de snett positionerade stiften 41. Varje stifts 41 centrumlinje CL2 bildar en spetsig vinkel or med centrumlinjen CL. Stiftens 41 radiellt inre delar definierar en cirkel C2 med diameter D2.

Den bakre ändens 45 största diameter anpassas så att förskjutning av ett foderrör 46 axiellt relativt nämnda ände möjliggörs. Den bakre änden innefattar en slagyta 47. Slagytan 47 är vinklad utåt och bakåt relativt centrumlinjen CL, men kan alternativt vara vinkelrät mot centrumlinjen. Slagytan 47 är avsedd att samverka med slagytan 31 överföra stötvågor från borradaptern till ringborrkronan. Slagytan 47 omger ett centralt hål 48 som genomlöper ringborrkronan. Hålets 48 vägg innefattar ett flertal, företrädesvis fyra eller fem, längsgående spår 49eller andra medbringare. Spåren 49 är konkavt utformade för att medge passage av stiften 30 och ryggarna 29 hos borradaptern genom ringborrkronan tills att slagytorna 31, 47 anslår mot varandra.

Slagskon 18 är rörformig och består av två identiska halvor 18A, 18B avsedda att svetsas samman medelst två axiellt riktade svetssömmar 50A, 5OB.

Slagskons dimensioner väljs så att dess axiella längd är kortare än urtagningens 44 axiella längd och så att dess inre diameter är något större än urtagningens minsta diameter samt så att dess största diameter i huvudsak sammanfaller med cylinderytan 43. Slagskon är fäst vid foderröret 46 via en runtom|öpande svets 51. Därigenom är foderröret och slagskon fritt rörliga i rotationsled relativt ringborrkronan. Dessutom är foderröret och slagskon i viss mån axiellt rörliga relativt ringborrkronan för att minimera slagpåkänningen på slagskon.

O-ringen 19 är anordnad i urtagningen 44 för att täta spelet mellan slagskon och urtagningen för att undvika intrång av borrkax mellan slagskons inre cylindriska yta och ringborrkronan. intrång av borrkax däremellan skulle leda till försämrad relativ rotation av slagskon och ringborrkronan samt skulle leda till slitage av dessa. En fördelaktig sidoeffekt av O-ringen 19 är att den kan |n>nn 10 15 20 25 30 o o ooo o o no o no oo on oo n n o n o n o o o n no o n n o n n n n n n o n o o o o n ooo n nno n o non ooo o o n o o o o n o o o o n n o o n o no n n n o o n o o o n o o o o o on ono oo oo o o n o on 6 användas för att hålla halvorna 18A, 18B i urtagningen 44 vid leverans av borrverktyget innan svetsning sker på borrplatsen. I sådant fall omspänner O- ringen halvorna 18A, 18B enligt den streckade linjen i Fig. 1C.

Borrverktyget 10 monteras påföljande sätt. Borradapterns 20 främre del 26 förs med tappen 21 först genom ringborrkronans centrala hål 48. Därefter linjeras ryggarna 29 hos den främre delen 26 med spåren 49 i hålet 48 varefter den främre delen kan inskjutas i ringborrkronan tills att slagytorna 31, 47 anslår mot varandra. En relativ position mellan ringborrkronan och borradaptern har nu uppnåtts enligt till exempel Fig. 1C, varvid stiften 30 i borradaptern anordnas axiellt framför stiften 41 i ringborrkronan. Genom sådan relativ stiftplacering erhålls en god styrning av dessa delar under borrning. Därefter skruvas pilotborrkronan 12 eller 14 på tappen 21 genom samverkan mellan hongängan 15 och hangängan 22. Därefter påförs O-ringen på konventionellt sätt till urtagningen 44 i ringborrkronan. Sedan bringas metallhalvorna 18A, 18B runt urtagningens bottenyta 44C, varefter dessa svetsas samman medelst svetsarna 50A, 50B. Borrverktyget 10 är nu färdigt att gängas till en borrstång 62 via gängan 36 samt att svetsas till ett foderrör 46 medelst svetsen 51. Foderröret är avsett att användas som kanal för borrkax.

Borrning av berg för att konsolidera instabilt berg sker på följande sätt. Ett rör i en rad av foderrör av stål införs i berget genom att borrstången 62, vilken är fastskruvad i borrverktyget, roteras och samtidigt förmedlar stötvågor till borradaptern 20. Därmed ingriper pilotborrkronan 11 eller 12 i berget under samtidig spolning via kanaler 37, 39 i pilens 52 riktning, se Fig. 1E. Det medföljande foderröret 46 och slagskon 18 är ej avsedda att rotera relativt det blivande borrhålet. Efter det att pilctborrkronan arbetat sig in i berget motsvarande kronans axiella längd kommer borradapterns stift 30 i ingrepp med berget varvid därefter i huvudsak allt borrkax kommer att returneras i riktning enligt pilen 57 med spolmediet via de kanaler 53, 54, 55 och 56 som bildas av hålets 48 vägg och spåren 28. Borrkaxet forslas sedan vidare via spåren 33 och bakåt inuti foderröret 46. Stiften 41 hos ringborrkronan kommer i ingrepp med berget när borradaptern arbetat sig in i berget cirka 1 cm. Denna etappvisa ingreppssekvens ger en god styrning för att uppnå raka hål i berget. »alla 10 15_ 20 25 30 519 312 o s u c Q u - o v ø u | r ø o u se 7 Borradapterns ryggar 29 fungerar som medbringare av ringborrkronan och dessa samverkar medelst formlåsning. Genom att ryggarna ingriper relativt långt in i ringborrkronan i radiell riktning kan ett relativt stort moment överföras under borrningen, beroende på att ryggarnas gemensamma cirkel C1 har en diameter D1 vilken är större än diametern D2 på cirkeln C2 för stiftens 41 radiellt inre delar. När borrverktyget 10 arbetat sig fram till önskat djup i berget kan borrstången 62 bringas att dra tillbaka borradaptern och pilotborrkronan och därmed lämnas ringborrkronan 17, vilken är anordnad i änden på foderröret 46, kvar i borrhålet. Proceduren upprepas för att borra in ytterligare foderrör. Sedan fylls foderrören med betong eller dylikt för att bilda ett skyddande paraply för att bära och hålla samman berget ovanför paraplyet medan berget under paraplyet avlägsnas. Om även foderröret 46 och ringborrkronan skall användas fler gånger så kan foderrörets andra ände greppas för att dra ut dessa komponenter.

Fig. 2A-2F visar en alternativ utföringsform av ett bergborrverktyg 10' enligt föreliggande uppfinning. Lika siffror definierar liknande detaljer som beskrivits ovan. Det som funktionsmässigt skiljer denna utföringsform från den ovan beskrivna utföringsformen är att återdragning av ringborrkrona och foderrör 46 möjliggörs med hjälp av enbart borrstång 62. Detta har åstadkommits genom att borradaptern 20' och ringborrkronan 17' erhållit konstruktiva ändringar.

Drivdelen 26' har ett flertal, företrädesvis fyra eller fem, längsgående yttre kaxspår 28'. Borradapterns 20' ryggar 29' har främre ändar som var och en innefattar en klack 59' utbredd på läsidan om samhörande stift, det vill säga klacken 59' kommer efter stiftet i rotationsriktningen R, se Fig. 2D. Klacken har en väsentligen plan undersida 60' vilken är i huvudsak vinkelrät mot centrumlinjen CL. Minsta avståndet mellan ett undersidans 60' plan P' och samhörande slagyta 31 är större än minsta avståndet mellan den främre ytan 42' och slagytan 47' så att ett spel S' kan bildas mellan klackens undersida 60' och den främre ytan 42' i monterat tillstånd, se Fig. 2C. Ringborrkronans 17' hålvägg 48' har relativt breda spår 49' för att tillåta klackarna 59' att passera genom ringborrkronan.

Borrning av berg med borrverktyget 10' för att konsolidera inte fullt så instabilt berg sker på liknande sätt såsom beskrivits i samband med den först >;,1| 10 15 20 519 312 8 nämnda utföringsformen. Emellertid om även foderröret 46 och ringborrkronan 17' skall användas fler gånger så kàn borstångens rotations riktning reverseras tillräckligt för att bringa en del av undersidan 60' direkt framför den främre ytan 42' så att ett varandra överlappande, kontaktande område 61 ', se Fig. 2E, bildas vid återdragning av borradaptern 20' ur borrhålet. Därmed medbringas även foderröret 46 och ringborrkronan 17' ur borrhålet och kan återanvändas för nästa hål. Borrhålen fylls så småningom med betong eller dylikt.

Således medför borrverktyget 10, 10' enligt föreliggande uppfinning att kaxavgången ej hindras, att god medbringning av ringborrkronan i rotationsriktningen tillförsäkras och att pilotborrkronan enkelt kan återdragas från ringborrkronan. En ytterligare fördel är att olika konventionella bergborrkronor kan användas som pilotborrkronor. Dessutom enligt en utföringsform av borrverktyget 10' enligt föreliggande uppfinning medför en praktisk och enkel valfrihet avseende att lämna foderrör och ringborrkrona i borrhålet eller ej.

Ringborrkronan 17, 17' enligt de ovan beskrivna utföringsformerna är försedd med bergawerkande organ i form av bergborrstift. inom ramen för uppfinningen är det tänkbart att ringborrkronan uppvisar andra typer av bergavverkande organ, exempelvis skär av hårdmetall.

Bergborrverktyget enligt föreliggande uppfinning innefattar således bland annat skydd för de formlåsande ryggarna i form av krossande organ så att deformation av ryggarna minimeras. Dessutom medverkar de krossande organen till att rymma berget i området mellan pilotborrkronan och ringborrkronan.

Claims (10)

vara: 10 15 20 25 30 519 512 a | o o u: Patentkrav

1. Ett bergborrverktyg för slående borrning, varvid bergborrverktyget (10;10') är avsett att kopplas till ett foderrör (46) och en borrstång (62) för att bilda ett borrhål, nämnda foderrör är avsett att användas som kanal för borrkax, nämnda bergborrverktyg innefattar: - en borradapter (20;20') innefattande en spolkanal (37) för spolmedium, första medbringare (29;29') för att vidarebefordra rotation samt första (21 ,22) och andra (35,36) fästorgan, varvid det andra fästorganet är avsett att samverka med en borrstångens ena ände, - en central pilotborrkrona (11,12) försedd med bergawerkande organ (13,14) och lösbart ansluten till borradapterns första fästorgan (21,22), - en ringborrkrona (17;17') försedd med bergavverkande organ (41) och anordnad att omge delar av borradaptern under borrning, varvid ringborrkronan innefattar andra medbringare (49;49') avsedda att samverka med borradapterns första medbringare (29;29') för att rotera ringborrkronan med borradaptern, och - en slagsko (18) avsedd att säkras både till foderröret och ringborrkronan åtminstone i samband med borrning, vilken slagsko är anordnad att medbringa foderröret enbart i verktygets axiella riktning, varvid foderröret (46) och ringborrkronan kan lämnas kvar i borrhålet efter avslutad borrning, k ä n n e t e c k n a t av att en axiellt främre ände hos den första medbringaren (28,28') hos borradaptern (20;20') innefattar krossande organ (30) såsom stift, mejselskär, hårdbeläggningar eller dylikt.

2. Borrverktyget enligt krav 1, vari borradapterns första medbringare (29;29') och ringborrkronans andra medbringare (49;49') samverkar medelst forrnlåsning.

3. Borrverktyget enligt krav 1 eller 2, vari borradaptern (20;20') innefattar en slagyta (31) för överföring av stötvågor till en slagyta (47) i en ände hos ringborrkronan (17;17') vänd från ringborrkronans bergavverkande organ (41). 10 15 20 25 30 519 312 o ø u | | : | ø u nu 10

4. Borrverktyget enligt något av föregående krav, vari borradapterns första medbringare (29;29') definierar en cirkel (C1), vilken har en diameter (D1) större än diametern (D2) för en cirkel (C2) för radiellt inre delar hos ringborrkronans bergawerkande organ (41).

5. Borrverktyget enligt något av föregående krav, vari borradapterns första medbringare (29') innefattar en klack (59') avsedd att ingripa med en främre yta (42') hos ringborrkronan för att möjliggöra återdragning av borrverktyget och foderröret (46).

6. En ringborrkrona avsedd att ingå i ett bergborrverktyg (10;10') för slående borrning, varvid bergborrverktyget (10;10') är avsett att kopplas till ett foderrör och en borrstång (62) för att bilda ett borrhål, nämnda ringborrkrona (17;17') är försedd med bergawerkande organ (41) och är anordnad att omge delar av en borradapter under borrning, varvid ringborrkronan innefattar andra medbringare (49;49') avsedda att samverka med borradapterns första medbringare för att rotera ringborrkronan med borradaptern, k ä n n e t e c k n a d av att ett centralt hål (48;48') genomlöper ringborrkronan, varvid hålets vägg innefattar andra medbringare i form ett flertal längsgående spår (49;49'), varvid spåren är utformade för att medge passage av borradapterns första medbringare.

7. Ringborrkronan enligt krav 6, vari ringborrkronans andra medbringare (49;49') är anordnad att samverka medelst formlåsning med borradaptern.

8. Ringborrkronan enligt något av föregående krav 6 och 7, vari ringborrkronans andra medbringare (49;49') definierar en cirkel (C1), vilken har en större diameter (D1) än diametern (D2) för en cirkel (C2) för radiellt inre delar hos ringborrkronans bergawerkande organ (41 ).

9. En borradapter avsedd att ingå i ett bergborrverktyg (10;10') för slående borrning, varvid bergborrverktyget (1 O;10') är avsett att kopplas till ett foderrör :only 10 519 312 a I o o u n n u I nu 11 och en borrstång (62) för att bilda ett borrhål, varvid borradaptern (20;20') innefattar en spolkanal (37) för spolrnedium, första medbringare (29;29') för att vidarebefordra rotation samt första (21,22) och andra (35,36) fästorgan, varvid det andra fästorganet är avsett att samverka med en borrstångens ena ände medan borradapterns första fästorgan (21 ,22) är avsedd att Iösbart anslutas till en central pilotborrkrona, k ä n n e t e c k n a d av att en axiellt främre ände hos den första medbringaren (28,28') hos borradaptern (20;20') innefattar krossande organ (30) såsom stift, mejselskär eller hårdbeläggningar eller dylikt.

10. Borradaptern enligt krav 9, vari borradapterns första medbringare (29') ansluter till en klack (59') avsedd att ingripa med en främre yta hos ringborrkronan för att möjliggöra återdragning av borrverktyget och foderröret ur ett borrhål.