SE535183C2 - Korrosionsskyddad nackadapter för en bergborrmaskin, förfarande samt bergborrmaskin innefattande korrosionsskyddad nackadepter - Google Patents

Abstract

En nackadapter (2) innefattar en Ingsträckt kropp (4), som har en yttre yta och en inreyta. En första del (17) av den yttre ytan är försedd med en första korrosionsskyddandeytbeläggning och en andra de! av den yttre ytan och/eller den inre ytan är försedd meden andra korrosionsskyddande ytbeläggning, De första och andra korrosionsskyddandeytbeläggningarna utgörs av olika material. Vidare presenteras en bergborrmaskininnefattande en nackadapter (2)och ett förfarande för att korrosionsskydda en nackadapter (2). Utvald för publicering: Fig. 1

Description

30 535 183 2 SE 523 949 beskriver ett förfarande vid korrosionsskydd av en nackadapter. Enligt det beskrivna förfarandet belägges korrosionsutsatta delar genom zinkfosfatering, zinkmanganfosfatering eller manganfosfatering med en efterföljande inoljning eller invaxning. Fosfateringen av nackadaptern sker invändigt i det genomgående hålet och på en cylindrlsk utvändig yta.

Den cylindriska utvändiga ytan hos nackadaptern utgör en yta mot vilken en tätning i bergborrmaskinen anligger. Det har visat sig att denna tätning utsätts för slitage till följd av att det konversionsskikt som uppstår under fosfateringen har en slipande verkan på tätníngen när nackadaptern roterari bergborrmaskinen. Särskilt får konversionsskiktet en slipande verkan när korrosion väl börjar förekomma på den cylindriska ytan.

Konversionsskiktet får då en förhållandevis grov yta.

SAMMANFATTING AV UPPFlNNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en nackadapter som är korrosionsskyddad och förebygger åtminstone delvis ovan nämnda nackdelar.

Detta ändamål uppnås enligt en aspekt av uppfinningen med en nackadapter för en bergborrmaskln, vilken nackadapter innefattar en långsträckt kropp. Den làngsträckta kroppen har en yttre yta och en inre yta. Åtminstone en del av den yttre ytan och en del av den inre ytan är försedda med en korrosionsskyddande ytbeläggning. En första del av den yttre ytan är försedd med en första korrosionsskyddande ytbeläggning och en andra del av den yttre ytan ochieller åtminstone en del av den inre ytan är försedd med en andra korrosionsskyddande ytbeläggning. De första och andra korrosionsskyddande ytbeläggningarna utgörs av olika material.

Eftersom den första och den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen utgörs av olika material och används på olika delar av nackadaptern kan korroslonsskyddande ytbeläggningar användas med egenskaper som är lämpliga för respektive del av nackadaptern. Följaktligen uppnås ovan nämnda ändamål.

Nackadapter används i en bergborrmaskin för överföring av rotationskraft, matning och slagenergi till skarvstänger och borrverktyg. Den inre ytan hos nackadaptern kan forma 10 15 20 25 30 535 183 3 ett genomgående hål för genomströmning av ett spolmedium. Naokadaptern är lämpligen gjord av ett stálrnaterial, exempelvis sätthärdat stål. De korrosionsskyddande ytbeläggningarna ska förlänga nackadapterns livslängd när den utsätts för korrosiva angrepp under drift, driftuppehåll och vid transport. Med ytbeläggning menas en beläggning på åtminstone en del av nackadaptems yta som har applicerats på ytan i minst ett processteg vid tillverkning av nackadaptern. Exempelvis Smörjmedel som appliceras för drift eller montering är inte att anses som en ytbeläggning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Enligt utföringsforrner kan den första korrosionsskyddande ytbeläggning ha en jämnare yta än den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen. Pà detta vis kan den första korrosionsskyddande ytbeläggningen väljas med en ytfinhet så att en tätning kan anligg mot den första delen av den yttre ytan utan att utsättas för lika stor nötning som om den anlåg mot en yta belagd med den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen. Den andra korrosionsskyddande ytbeläggnlngen kan väljas efter andra kriterier än ytfinhet, exempelvis kostnaden för ytbeläggningen.

Enligt utföringsformer kan den första korrosionsskyddande ytbeläggningen utgöras av ett kromskikt och nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning kan utgöras av ett konversionsskikt. Konversionsskiktet kan exempelvis vara ett fosfatskikt.

Enligt utföringsformer kan konversionsskiktet vara inoljat eller invaxat. Ett konversionsskikt såsom ett fosfatskikt är poröst och dess korrosionsskyddande egenskaper kan förbättras med inoljning eller invaxning.

Enligt utföringsformer kan den làngsträckta kroppen ha en ândyta och ett genomgående hål sträckande sig genom den långsträckta kroppen mellan den första delen av den yttre ytan och ändytan. Den första delen av den yttre ytan kan utgöras av en cylindrisk yta och den inre ytan kan utgöras av en begränsningsyta bildad av den iångsträckta kroppen i det genomgående hålet. Den cylindriska ytan är lämpad att utgöra en anliggningsyta för en tätning i en bergborrmaskin. Det genomgående hålet kan användas för genomströmning av ett spolmedium, exempelvis vatten, från bergborrmaskinen till ett borrverktyg. 10 15 20 25 30 535 183 4 Enligt utföringsformer kan den första ytbeíäggningen ha en yttinhet om högst Ra 1,0 pm.

Den första delen av den yttre ytan utgör därmed en lämplig yta för anliggning av en tätning i bergborrmaskinen.

Enligt utföringsforrner kan konversionsskiktet innefatta någon eller fiera av zinkfosfat, zínkmanganfosfat, eller manganfosfat.

Enligt utföringsforrner kan den första korrosionsskyddande ytbeläggningen ha en tjocklek mellan 20 ~ 60 pm, företrädesvis omkring 40 um. På detta vis kan ett gott korrosionsskydd av den första delen av den yttre ytan erhållas.

Enligt utföringsformer kan den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen ha en tjocklek mellan 10 - 50 pm, företrädesvis omkring 30 pm. Pà detta vis kan ett gott korrosionsskydd av den andra delen av den yttre ytan och/eller den inre ytan erhållas.

Med en ytbeläggnings tjocklek menas ytbeläggningens höjd på nackadaptem, d.v.s. på det material som nackadaptern är tillverkad av, exempelvis sätthärdat stål.

Ytbeläggningens höjd kan mätas exempelvis under rnikroskop på ett tvärsnitt genom en nackadapter i området för den aktuella ytan. Tvärsnittet löper vinkelrätt mot den aktuella ytan. Om tvärsnittet genom nackadaptern görs l parti där denna har exempelvis en cylindrisk form ligger tvärsnittets plan i rät vinkel mot en centrum axel genom den lângsträckta korpen av nackadaptern.

Enligt utföringsformer kan endast den första delen av den yttre ytan vara försedd med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen och övriga ytor hos nackadaptem vara försedda med den andra korroslonsskyddande ytbeläggningen. På detta vis kan först den första korrosionsskyddande ytbeläggningen appliceras på nackadaptern i en första process. I en andra process kan sedan enkelt resterande ytor hos nackadaptem förses med den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen. Då i den andra processen inte hänsyn behöver tas till nâgra ytor som inte ska ytbehandlas är den andra processen särskilt enkel att genomföra. 10 15 20 25 30 535 183 5 Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning avser även en bergborrmaskin innefattande en nackadapter enligt någon av ovan angivna aspekt och/eller ovan angivna utföringsformer.

Enligt utföringsformer är nackadaptern roterbart anordnad i bergborrmaskinen. Den första delen av den yttre ytan kan utgöra en anliggningsyta för en i bergborrmaskinen stationärt anordnad tätning.

Enligt utförlngsformer kan bergbcrrmaskinen vara arrangerad att pumpa en vätska via ett utrymme avgränsat av bland annat tätningen och den första delen av den yttre ytan, till det genomgående hàleti nackadaptern.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinnlng avses även ett förfarande för att korrosionsskydda en nackadapter enligt någon av ovan angivna aspekt och/eller ovan angivna utförlngsformer. Enligt förfarandet genomgår nackadaptern först en elektrolytisk process för att förse den första delen av den yttre ytan med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen. Därefter genomgår nackadapter en andra process för att förse den andra delen av den yttre ytan och/eller den nämnda delen av den inre ytan med den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen. Den första processen kan innefatta nedsänkning av nackadaptern i en lösning innehållande kromjoner för att belägga den första delen av den yttre ytan med ett kromskikt.

Enligt utföringsformer kan den andra processen omfatta pàföring av en lösning innefattande fosforsyra, och zinkjoner, zinkmanganjoner eller manganjoner på hela nackadaptern. På detta vis kan först den första korrosionsskyddande ytbeläggningen appliceras på nackadaptern iden första processen. När den första korrosionsskyddande ytbeläggningen utgörs exempelvis av ett kromskikt kan i den andra processen enkelt resterande ytor hos nackadaptern förses med den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen då lösningen som påföres i den andra processen inte påverkar kromskiktet.

Ytterligare särdrag och fördelar hos föreliggande uppfinning framgår av de bifogade patentkraven och den följande detaljerade beskrivningen. Fackmannen inom området inser att olika särdrag hos uppfinningen kan kombineras för att skapa andra 10 15 20 25 30 535 183 6 utföringsformer än de nedan beskrivna. Detta utan att avvika från föreliggande uppfinnings skyddsomfâng som det definieras i de bifogade patentkraven.

BESKRIVNING AV FIGURERNA Olika infallsvinklar hos uppfinningen, inklusive dess särskilda särdrag och fördelar, framgår av den följande detaljerade beskrivningen och de tilihörande ritningarna, i vilka: Fig. 1 och 2 visar olika vyer av en nackadapter enligt utföringsfonner, Fig. 3 visar schematiskt en bergborrmaskin med en nackadapter eniigt utföringsformer, och Fig. 4 visar ett förfarande för ytbehandling av en nackadapter enligt utföringsformer.

DETALJERAD BESKRlVNlNG Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer ingående med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka exempel av utföringsformer visas. Uppfinningen ska inte tolkas vara begränsad till de beskrivna exemplen av utföringsformer. Lika hânvisningsbeteckningari figurerna hänvisar genomgående till iika element. För enkelhetens skull kommer inte nödvändigtvis välkända funktioner och konstruktioner att beskrivas i detalj.

Fig. 1 och 2 visar olika vyer av en nackadapter 2 eniigt utföringsforrner. Nackadaptern 2 är utformad för att kunna vara anordnad i en bergborrmaskin för att överföra rotationskraft. matning och slagenergi från bergbornnaskinen till ett borrverktyg via skarvstänger. Nackadaptern 2 innefattar en làngsträckt kropp 4. Den Iångstråckta kroppen 4 är huvudsakligen cyiindrisk och gjord av exempelvis sätthärdat stål. En centrumaxel X sträcker sig genom den Iångstråckta kroppens 4 längdriktning. I sin ena ände är nackadaptern 2 försedd med en drivdel. Drivdelen innefattar utvändiga splines 6 för att nackadaptern 2 ska kunna roteras i bergborrmaskinen. Vidare innefattar drivdelen en siagyta 8 för att kunna ta emot och vidareföra slagkraft från borrmaskinen till borrverktyget. l sin andra ände är nackadaptern 2 försedd med en fästanordning 10 anordnad för att fästa ett borrverktyg eller en skarvstàng. Fästanordningen 10 är här exernplifierad i form av en gänga. 10 15 20 25 30 535 183 7 Ett genomgående hål 12 sträcker sig genom nackadaptern 2. Det genomgående hålet 12 har en inloppsöppning 14 anordnad i en del av en cylindrisk yttre yta 17 hos nackadaptern 2. Åtminstone en del av den cylindriska ytan 17 utgör en första del av en yttre yta av den lângsträckta kroppen 4 och därmed nackadaptern 2. Det genomgående hålet 12 har en utloppsöppning 16 i en åndyta 18 hos nackadaptern 2. Det genomgående hålet 12 är anordnat för att leda ett spolmedlum, exempelvis vatten, från borrmaskinen till skarvstängerna och borrverktyget.

I Fig. 2 visas förutom nackadaptern 2 även en kammare 20 som omger en del av nackadaptern 2. Kammaren 20 är arrangerad omkring nackadaptern 2 i området för den cylindriska ytan 17. Kammaren 20 är försedd med ett inloppsrör 22. Sålunda kan ett spolmedlum ledas via inloppsröret 22 till kammaren 20 och därifrån vidare genom nackadaptern 2 via inloppsöppningen 14, det genomgående hålet 12 och utloppšöppningen 16. Kammaren 20 ingår i en inte närmare visad bergborrmaskin och utgör ett utrymme avgränsat av bland annat två tätningar 24, 24' och den cylindriska ytan 17 hos nackadaptern 2. De tvà tätningarna 24, 24' anligger tätande mot nackadaptern 2 och tåtar mot den cylindriska ytan 17.

Fig. 3 visar schematiskt en bergborrmaskin 30 med en nackadapter 2 enligt utföringsformer. Bergborrmaskinen 30 innefattar en borrmaskin 32 ur vilken nackadaptern 2 sticker ut ett stycke. Ett antal skarvstänger 34 och ett born/erktyg 36 är förbundna med nackadaptern 2 och roteras av borrmaskinen 32. För att transportera borrkax från ett borrhål 38 som borras tillförs ett spolmedium, exempelvis vatten, till borrverktyget 36 via nackadaptern 2 och skarvstängerna 34. Borrmaskinen 32 innefattar ett spolhuvud 40, till vilket en tillförselledning 42 för spolmediet ansluter.

Vid en jämförelse mellan Fig. 2 och 3 framgår att spolhuvudet 40 innefattar kammaren 20 och att tillförselledningen 42 är ansluten till inloppsröret 22. Bergborrmaskinen 30 innefattar en schematiskt visad pump 44 som är ansluten till tillförselledningen 42. Under drift roteras nackadaptern 2 i borrmaskinen 32 medan tätningarna 24, 24” tätar mot den cylindriska ytan 17 hos nackadaptern 2 så att spolmediet kan pumpas via kammaren 20 och det genomgående hålet 12 i nackadaptern 2 till borrverktyget 36. 10 15 20 25 30 535 183 8 Nackadaptern 2 är utsatt för korrosiv miljö bl.a. under drift, vid driftuppehåll och vid transport. Särskilt utsatta är områden hos nackadaptern 2 som kommeri kontakt med spolmediet, exempelvis på den cylindriska ytan 17 i kammaren 20 och i det genomgående hålet 12. För att skydda den cylindriska ytan 17 mot korrosion är nackadaptern 2 åtminstone i området för kammaren 20 och tätningarna 24, 24' försedd med en första korrosionsskyddande ytbeläggning i form av ett kromskikt med en tjocklek mellan 20 - 60 pm, företrädesvis omkring 40 pm. För att tätningarna 24, 24' ska ha god tätande funktion även efter längre drifttider har kromskiktet en fin ytfinhet. Förutom kromskiktets goda korrosionsskydd ger ytfinheten den fördelen att intervallen mellan byten av tätningama 24.24' kan hållas relativt långa. Exempelvis kan kromskiktet ha en ytfinhet om högst Ra 1.0 pm. l det genomgående hålet 12 och på ândytan 18 är nackadaptern 2 försedd med en andra korrosionsskyddande ytbeläggning i form av ett konversionssklkt. Konversionssklkt innefattar exempelvis någon eller flera av zinkfosfat, zinkmanganfosfat, eller manganfosfat. Ett sådant konversionssklkt är poröst och är lämpligen inoljat eller invaxat för att erhålla bästa möjliga korrosionsskyddande egenskaper. Konversionsskiktet har en tjocklek mellan 10 - 50 pm, företrädesvis omkring 30 pm.

Enligt en utförlngsform av nackadaptern 2 är den cylindriska ytan 17 försedd med en första korrosionsskyddande ytbeläggning och övriga ytor hos nackadaptern 2 är försedda med en andra korrosionsskyddande ytbeläggning innefattande zinkfosfat, zinkmanganfosfat, och/eller manganfosfat. De övriga ytorna innefattar bla. yttre ytor såsom slagytan 8, ytan vid fästanordningen 10, ytan vid splines 16, ändytan 18 och en inre yta av den långstråckta kroppen 4 i det genomgående hålet 12. Den andra korrosionsskyddande ytbeläggningen kan därmed enkelt åstadkommas genom nedsänkning av nackadaptern 2 i en lösning innefattande fosforsyra, och zinkjoner, zinkmanganjoner eller manganjoner.

Fig. 4 visar ett förfarande för ytbehandling av en nackadapter 2 enligt utföringsformer.

De använda hänvlsningsbeteckningarna hänvisar delvis till detaljer i de föregående figurerna, särskilt Fig. 1 och 2. Mellan vissa av förfarandestegen nedan kan andra steg genomföras såsom exempeivis rengöring från processvätskor från ett föregående förfarandesteg. 10 15 20 25 30 535 183 9 - I steg 50, som är villkorligt och beror på vilken ytfinhet nackadaptern har efter föregående tillverkningssteg, sker slipning av den cyllndriska ytan 17 till en ytfinhet om ca 1 pm.

- I steg 52 maskeras yttre ytor hos nackadaptern 2 förutom den cylindriska ytan 17.

- I steg 54 sker en första process i form av en elektrolytisk beläggning av den cyllndriska ytan 17 med en första korrosionsskydclande ytbeläggning exempelvis ett kromskikt genom elektrolys i en vätska innefattande kromjoner.

- I steg 56 beläggs nackadapterns 2 övriga ytor med en andra korrosionsskyddande ytbeläggning i form av ett konversionsskikti en andra process innefattande nedsänkning av nackadaptern 2 i en lösning innefattande fosforsyra, och zinkjoner. zinkmanganjoner eller manganjoner. - l steg 58 inoljas eller invaxas konversionsskiktet.

- Ett steg 60 kan valfritt utföras och innefattar polering av den cylindriska ytan med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen.

Steg 60 kan alternativt utföras valfritt efter steg 54. l det fall den första korrosionsskyddande ytbeläggningen är ett kromskikt behöver inför steg 56 detta kromskikt inte maskeras.

Fackmannen inom området inser att utföringsformerna beskrivna ovan kan kombineras. Även olika modifieringar är uppenbara för fackmannen. Exempelvis kan den långsträckta kroppens yta vara belagd med den första korrosionsskyddande ytbeiäggnlngen på fler delar än den första delen, t.ex. kan en andra del av den yttre ytan beläggas med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen. Den andra delen av den yttre ytan kan då exempelvis utgöras av en anliggnängsyta för en annan tätning eller ett lagersäte. Vidare kan flera delar av den inre ytan beiäggas med den andra korrosionsskyddande ytbeläggfiingen. Vad gäller den cyiindriska ytan 17 kan en annan ylfinhet före och/eller efter beläggning med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen vara tillräcklig i vissa fall, exempelvis en ytfinhet om högt Ra 2,0 pm eller om högst Ra 3,0 pm. Wdare kan spolhuvudet 40 vara mer integrerat i borrmaskinen 32 än enligt den i Fig. 3 visade utföringsformen. Spolhuvudet 40 kan vara inbyggt vid lagerorgan och drivkraftsöverförande delari borrmaskinen 32. Vidare kan pumpen 44 visad i Fig. 3 alternativt vara separat anordnad och behöver således inte ingå i bergborrmaskinen 30. 535 183 10 Vidare kan lösningen innefattande fosforsyra, och zinkjoner, zinkmanganjoner eller manganjoner exempelvis påföras nackadaptem genom sprayning istället för nedsänkning i lösningen. Vidare kan maskeringen omnämnd i steg 52 av förfarandet visat i Fig. 4 åstadkommas på flera otika sätt. Exempelvis kan tvâ rör träs över nackadaptern så att de delar som inte ska beläggas med den första korrosionsskyddande ytbeläggningen täcks av dessa rör.

Således är inte uppfinningen begränsad till de beskrivna utföringsformerna.

Uppfinningen begränsas endast av det i patentkraven definierade skyddsomfànget.

Claims (1)

1. 535 183 ll PATENTKRAV 1. En nackadapter (2) för en bergborrmaskin, vilken nackadapter (2) innefattar en Iângsträckt kropp (4), vilken làngsträckta kropp (4) har en yttre yta, en inre yta, en ändyta (18) och ett genomgående hål (12) som sträcker sig genom nämnda långsträckta kropp mellan en första del (17) av nämnda yttre yta och nämnda ändyta (18), varvid nämnda första del (17) av nämnda yttre yta utgörs av en cylindrisk yta (17) och nämnda inre yta utgörs av en begränsningsyta bildad av nämnda Iàngsträckta kropp (4) i nämnda genomgående hål (12), och varvid åtminstone en del av nämnda yttre yta och en del av nämnda inre yta är försedda med en korrosionsskyddande ytbeläggning kännetecknad av att nämnda första del (17) av nämnda yttre yta är försedd med en första korrosionsskyddande ytbeläggning och en andra del av nämnda yttre yta är försedd med en andra korrosionsskyddande ytbeläggning, varvid nämnda första korrosionsskyddande ytbeläggning har en jämnare yta än nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning, och varvid nämnda första korrosionsskyddande ytbeläggning utgörs av ett kromskikt och nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning utgörs av ett konversionsskikt. Nackadaptern (2) enligt patentkrav 1, varvid nämnda konversionsskikt är inoljat eller invaxat. Nackadaptem (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första ytbeläggning har en ytfinhet om högst Ra 1,0 um. Nackadaptem (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda konversionsskikt innefattar någon eller flera av zinkfosfat, zinkmanganfosfat, eller manganfosfat. Nackadaptem (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första korrosionsskyddande ytbeläggning har en tjocklek mellan 20 - 60 um, företrädesvis 40 pm. 10. 11. 12. 535 183 l 2 Nackadaptern (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning har en tjocklek mellan 10 - 50 pm, företrädesvis omkring 30 pm. Nackadaptern (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid endast nämnda första del av nämnda yttre yta är försedd med nämnda första korrosionsskyddande ytbeläggning och övriga ytor hos nämnda nackadapter (2) är försedda med nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning. En bergborrmaskin (30) innefattande en nackadapter (2) enligt något av patentkraven 1 - 7. Bergborrmaskinen (30) enligt patentkrav 8. varvid nämnda nackadapter (2) är roterbart anordnad i nämnda bergborrmaskin (30) och nämnda första del (17) av nämnda yttre yta utgör en anliggningsyta för en i bergborrmaskinen (30) stationärt anordnad tätning (24, 24'). Bergborrmaskinen (30) enligt patentkrav 9, varvid bergborrmaskinen (30) är arrangerad att pumpa en vätska via ett utrymme avgränsat av bland annat nämnda tätning (24, 24') och nämnda första del (17) av nämnda yttre yta, till nämnda genomgående hål (12) I nämnda nackadapter (2). Ett förfarande för att korrosionsskydda en nackadapter enligt något av patentkraven 1 - 7, varvid nämnda nackadapter först genomgår en elektrolytisk process för att förse nämnda första del av nämnda yttre yta med nämnda första korrosionsskyddande ytbeläggning och därefter genomgår en andra process för att förse nämnda andra del av nämnda yttre yta och/eller nämnda del av nämnda inre yta med nämnda andra korrosionsskyddande ytbeläggning. Förfarandet enligt patentkrav 11, varvid nämnda andra process omfattar påföring av en lösning innehållande fosforsyra, och zinkjoner eller zink- och manganjoner eller manganjoner på hela nackadaptern.