SE527202C2 - Bergborrkrona och gängförband för slående bergborrning - Google Patents

Description

527 202 120l3SE 2005-06-07 2 Föreliggande uppflnning tar sikte på att undanröja ovannämnda problem och skapa ett förbättrat gängförband för slående bergborrning, vilket ytterligare förbättrar effektiviteten vid modern gruvbrytning.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en bergborrkrona vilket reducerar uppkomsten av strömvirvlar vid slående borrning.

Ett annat syfte med föreliggande uppflnning är att anvisa en bergborrkrona vid vilket blästringseffekter och korrosion från exteriört spolmedel reduceras.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppflnning är att anvisa en bergborrkrona vilken förlänger livslängden hos bergborrstänger med klena dimensioner Enligt uppfinningen nås dessa syften medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden hos den uppfinningsenliga borrkronan och gängförbandet definieras i de osjälvständiga kraven.

Kort beskrivning av bifggggie ritninga_r I ritníngarna visar: Fig. 1 en i längdsektion visad vy av ett gängförband enligt föreliggande uppflnning, Fig. 2 ett tvärsnitt motsvarande linjen ll-ll i Fig. 1, och F ig. 3 ett förstorat parti av gängförbandet i Fig. 1.

Detalierad beskrivninq av föredraqna utföranden avvuppfinninggn Föreliggande uppflnning avser en bergborrkrona 10 för slående bergborrning. En första borrstång 11 visas i Fig.1 ansluten till en kjol 13 integrerad med borrkronan 10. Kjolen 13 har en åtminstone delvis konisk yttre yta 28 innefattande en konisk del 15. Borrkronan 10 innefattar en frontyta 29 vilken upptar ett flertal frontstift 30 och periferistift 31, varav endast fyra visas i Fig. 1. Periferistiften 31 definierar det borrade hålets diameter på konventionellt sätt.

Borrstången 11 och därmed gängförbandet innefattar åtminstone en kanal 14 för transport av spolmedel, såsom vatten. Nämnda kanal 14 ansluter till minst en kanal i borrkronan 10. Borrstången 11 har ett cirkulärt radiellt tvärsnitt och innefattar en första yttre yta 16. Den första yttre ytan 16 har en i huvudsak i axiell riktning konstant första yttre diameter D3. Borrstången 11 har en första ände 17 eller tapp försedd med en hangänga, såsom en rep- eller trapetsgänga, för slående borrning. 20 25 30 527 207. l20l3SE 2005-06-07 3 Hangängan kan innefatta en konkav gängingång eller gängstart och en konkav gängutgång eller ett gängslut. Den första änden 17 innefattar en första ändyta 21.

Den första borrstången 11 innefattar en andra yttre yta 22 med en diameter som företrädesvis är större än diametern D3. Borrkronans 10 kjol 13 innefattar en urtagning med en hongänga 24 och en inre anslagsyta 25. Urtagningen 23 ansluter till en kjolens andra ändyta 26. urtagningens minsta diameter motsvarar i huvudsak diametern D3. Den andra ändytan 26 äri huvudsak ringformig. Gängförbandet blir monterat när tappen 17 gängats in i urtagningen tills att den första ändytan 21 anslår mot den inre anslagsytan 25.

På stänger uppkommer som sagt ibland skador på stångytan (se position 16 i Fig. 1) strax nedanför kjolen. Skadorna är mycket lokala och har formen av ett "hack" runt i stort sett hela diametern. Skadan fungerar sedan som sprickintieringspunkt då stången utsätts för kraftiga brytningar. Det föreliggande uppfinning avser att motverka är erosions- eller kavitationskorrosion som uppkommer av den turbulenta strömning som uppstår då spolvattnet passerar förbi konventionella borrkronors ändar. Borrkronan 10 enligt föreliggande uppfinning innefattar en åtminstone delvis konisk kjol 13. Med rätt utformning på kjolen kommer spolvattnet att kontinuerligt följa kjolens form så att strömvirvlar i huvudsak undvikes eller reduceras i hög grad. Den korrekta utformningen i detta sammanhang innebär gradvis areaförändring längs kjolen och mindre abrupt areaförändring vid kjolens ände 26.

Borrkronans dimensioner väljs enligt följande ekvation främst med hänvisning till Fig. 2: 1 < A3/A2 < 1.6 där A2 är en imaginär area i ett radiellt tvärsnitt mellan kjolens 13 diameter D2 på det axiella avståndet L2 från ändytan 26 och borrkronans största diameter DO, det vill säga A2 = n/4*(DO*-D22) och där A3 är en imaginär area i ett radiellt tvärsnitt mellan urtagningens minsta diameter D3 och borrkronans största diameter DO, det vill säga A3 = n/4*(D02-D32). Kvoten A3/A2 ligger företrädesvis mellan 1.30 och 1.60. Det axiella avståndet L2 bestäms efter en linje med vinkeln ß, till exempel 45°, från skärningspunkten mellan kjolens 13 andra ändyta 26 och inre diametern D3, se Fig. 3. Den koniska delens axiella längd L1 är större än en àttondel av urtagningens djup LO men mindre än urtagningens djup LO. En imaginär spets hos den koniska delen 15 är anordnad på ett axiellt avstånd från ändytan 26 som är större än en fjärdedel av 20 25 527 202 120 l SSE 2005-06-07 4 urtagningens djup LO. Borrkronans största diameter DO ligger i intervallet 30 till 50 mm. Borrkronor av denna storleksordning ansluts till relativt klena borrstänger, vilka kan haverera beroende på det blästrade runtomlöpande jacket.

Borrkronans dimensioner uppfyller även villkoret: D32 < D22 <-1-D32 +ÜD02 1.6 1.6 Vid ändytan 26 har tillgänglig area där spolvattnet passerar mellan borrhålet och kjolen ökat med upp till 60% jämfört med vid största diametern DO.

Kjolens 13 yttre yta 28 består i det visade utföringsexemplet av en cylindrisk yttre yta 12 och den koniska delen 15. Genom att anordna en cylindrisk del bibehålls borrkronans godstjocklek intill anslagsytorna 21 och 25, vilket ger en hållfast borrkrona. Den koniska delen 15 bildar en vinkel d med borrkronans centrumlinje CL.

Vinkeln d är maximalt 15°, det vill säga 0 < a s 15°, företrädesvis mellan 2 och 5°.

Sambandet för vinkeln oi är som följer: tan or = (D1-D2)/2 / (L1-L2), där tan 0° = O, tan 15°z0.27 < gwl - Dz) (L1~ Lz) S 0.27 där L1 är den koniska delens axiella längd eller hälften av urtagningens djup L0 och där L2 = h = (D2-D3)/2, för att ej ta hänsyn till fasen vid ändytan 26. Det axiella avståndet L2 från ändytan 26 är större än en åttondel av urtagningens djup LO.

D3 motsvarar den inre diameter som begränsas av gängtopparna i borrkronan. L2 kan bestämmas efter en linje 45° från skärningspunkten mellan kjolens ändyta 26 och den inre diametern D3, se Fig. 3. En imaginär förlängning X av den koniska delen 15 skär borrstångens första yttre yta 16 på ett axiellt avstånd från ändytan 26 som är större än en åttondel av urtagningens djup LO. Den cylindriska yttre ytan 12 har en axiell utsträckning bakåt från den inre anslagsytan 25 som är maximalt 7/8 av urtagningens djup LO.

De valda dimensionerna ger relativt små geometriska övergångar mellan delarna 11 och 10 för att minska omfattningen av strömvirvlar, så att påverkan av 527 202 1201385 2005-06-07 5 borrkax och aggressivt vatten minskar på skarvförbandet. Spolmedlet kan alternativt bestå av en blandning av luft och vatten.

Föreliggande uppfinning avser således en bergborrkrona avsedd enbart för slående bergborrning, företrädesvis medelst topphammarborrning. Borrkronan 10 är utformad för att reducera uppkomsten av strömvirvlar vid slående borrning genom att styra spolmedlet i riktning mot stången 11.

Claims (10)

20 527 202 l20l3SE 2005-06-07 6 Patentkrav

1. En bergborrkrona för slående bergborrning innefattande en kjol (13) integrerad med borrkronan (10), varvid borrkronan (10) innefattar åtminstone en kanal för transport av spolmedel, såsom vatten, varvid borrkronan (10) har en frontyta (29) försedd med stift (31), vilka definierar en största första yttre diameter (DO) samt en första ändyta (26) vari en urtagning försedd med en hongänga (24) mynnar, såsom en rep- eller trapetsgänga, för slående borrning, varvid urtagningen har ett djup (LO), k ä n n e t e c k n a d av att kjolens (13) yttre yta (28) innefattar en konisk del (15), varvid den koniska delen (15) har en axiell utsträckning som är större än en åttondel av urtagningens djup (LO) men mindre än urtagningens djup (LO).

2. Borrkronan enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en cylindrisk yttre yta (12) omger en borrkronans (10) inre anslagsyta (25) och av att den cylindriska yttre ytan (12) har en axiell utsträckning bakåt från den inre anslagsytan (25) som är maximalt 7/8 av urtagningens djup (LO).

3. Borrkronan enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den koniska delen (15) bildar en vinkel (a) med borrkronans centrumlinje CL, varvid vinkeln (d) är större än O° och maximalt 15°.

4. Borrkronan enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att borrkronans (10) dimensioner väljs enligt följande ekvation: D32 o2 1.6 1.6 där D2 är kjolens (13) diameter på ett axiellt avstånd (L2) från ändytan (26), D3 är urtagningens minsta diameter och DO är borrkronans största diameter. 20 25 12013SE 2005-06-07 7

5. Borrkronan enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att borrkronans dimensioner uppfyller villkoret: 0-311302 t-l-Dst < D22 < -1-1332 +9É1>o2 1.3 1.3 1.6 1.6

6. Borrkronan enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att en imaginär spets hos den koniska delen (15) är anordnad på ett axiellt avstånd från ändytan (26) som är större än en fjärdedel av urtagningens djup (LO).

7. Gängförband för slående bergborrning mellan en första borrstång och en kjol (13) integrerad med en borrkrona (10), varvid borrkronan (10) innefattar åtminstone en kanal för transport av spolmedel, såsom vatten, varvid borrkronan (10) har en frontyta (29) försedd med stift, vilka definierar en största första yttre diameter (DO) samt en första ändyta (26) vari en urtagning försedd med en hongänga (24) mynnar, såsom en rep- eller trapetsgänga, för slående borrning, varvid urtagningen har ett djup (LO), k ä n n e t e c k n at av att kjolens (13) yttre yta (28) innefattar en konisk del (15), varvid den koniska delen (15) har en axiell utsträckning som är större än en åttondel av urtagningens djup (LO) men mindre än urtagningens djup (LO).

8. Gängförbandet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n at av att en cylindrisk yttre yta (12) omger en borrkronans ( 10) inre anslagsyta (25) och av att den cylindriska yttre ytan (12) har en axiell utsträckning bakåt från den inre anslagsytan (25) som är maximalt 7/8 av urtagningens djup (LO).

9. Gängförbandet enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n at av att den koniska delen (15) bildar en vinkel d med borrkronans centrumlinje CL, varvid vinkeln (d) är större än 0° och maximalt 15°.

10. Gängförbandet enligt något av kraven 7 - 9, k ä n n e t e c k n at av att gängförbandets dimensioner väljs enligt följande ekvation: 1 < A3/A2 < 1.6 där A2 är en imaginär area i ett radiellt tvärsnitt mellan kjolens (13) diameter D2 på det axiella avståndet (L2) från ändytan (26) och borrkronans största diameter (DO) F27 202 1201 JSE 2005-06-07 8 och där A3 är en imaginär area i ett radiellt tvärsnitt meilan urtagningens minsta diameter (D3) och borrkronans största diameter (D0).V