SE513015C2

SE513015C2 - Rullborrkrona och stiftrulle för bergborrning

Info

Publication number: SE513015C2
Application number: SE9704233A
Authority: SE
Inventors: Lennart Karlsson
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 2000-06-19
Also published as: ZA9810268B; US6145605A; CA2308451C; SE9704233L; WO1999025948A1; AU732282B2; CN1279741A; AU1182799A; CN1098401C; SE9704233D0; CA2308451A1

Description

10 513 015 111273 SEK 1998-09-24 2 Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppﬁnning är att anvisa en bergborrkrona och en stiftrulle för roterande krossande borrning som kräver relativt låg matningskraft.

Dessa och andra syften har uppnåtts genom en rullborrkrona och en stiftrulle för bergborrning såsom de definieras i efterföljande patentkrav med hänvisning till ritningama.

Kort beskrivning av gitningarna Fig. 1A visar en rullborrkrona enligt föreliggande uppﬁnning i en perspektivvy. Fig. IB visar en förstoring av ena stiftrullen enligt Fig. l utlagd i ett plan. Fig. 1 C och 1D visar stiften i två sidovyer. Fig. 2 visar rullborrkronan i en toppvy. Fig. 3 visar en del av en rullborrkrona enligt föreliggande uppﬁnning, definierad av stiftrullarnas och stiftens ingrepp med ett borrhål. Fig. 4 visar schematiskt borrhålets botten i toppvy efter borrning med en rullborrkrona enligt föreliggande uppﬁnning.

Detaljerad beskrivnirnv, av uppﬁnnirggen Fig. 1A-2 visar en rullborrkrona 10 för bergborrning enligt föreliggande uppﬁnning och stift därtill. Rullborrkronan 10 innefattar en kronkropp 11 och tre stiftrullar 12,13,14.

Varje stiftrulle är roterbart monterad på en axel 15 som utskjuter från kronkroppen 11.

Varje stiftrulle har en i huvudsak konisk grundform med en bas 16 vänd väsentligen i riktning mot kronans periferi och en topp 17 väsentligen vänd i riktning mot kronans centrum. Ett flertal stift 18, 19, 20 är anordnade i varje stiftrulle i runt rullen löpande rader I-III, eller ﬂer. Tillsammans ger dessa rader upphov till ett ﬂertal cirkulära mönster 1-7, Fig. 4, eftersom positionema för alla rader utom för den första raden är förskjutna, i rullens axialriktning, från en rulle till en annan.

Den första raden I är anordnad intill basen 16 och innefattar stift 18 (Fig. IB). Varje stift 18 i den första raden har en i huvudsak cylindrisk monteringsdel 21 och en arbetsände 22. Arbetsänden 22 innefattar en relativt ﬂat yta 23, vilken har utsträckning från nämnda monteringsdel i riktning mot en främre ände av nämnda stift. Arbetsänden 22 har en konvext krökt grundform, företrädesvis en ballistisk grundform, radiellt utanför 513 o1s 111273 SEK 1998-09-24 3 vilken en större del av arbetsänden utsticker. Varje stift 18 är infäst i ett hål i rullen så att dess radiellt yttersta yta 23 väsentligen sammanfaller med rullborrkronans mantelyta.

Arbetsändens 22 topp har olika krökningsradier beroende på i vilket tvärsnitt genom stiftets längsaxel radien anges. Således väljs krökningsradien R1 hos stiftets 18 arbetsände i rullens rotationsriktning i den första radenI större än krökningsradien R2 vinkelrätt mot rullens rotationsriktning R. Den relativt flata ytan 23 ansluter i omkretsled till åtminstone en krönliknande skäregg 24 anordnad vinkelrätt mot rullens rotationsaxel 25. Stiften 18 är anordnade så att kronkroppen av stål ej blir onödigt försliten och därför förblir diametem hos borrhålet väsentligen konstant under hela borrningsoperationen.

Den andra raden II är anordnad intill den forsta raden I och innefattar stift 19 (Fig. IB).

Varje stift 19 i den andra raden II har en i huvudsak cylindrisk monteringsdel 26 och en arbetsände 27. Arbetsänden 27 innefattar två väsentligen konkava ytor 28, 29, vilka ansluter till en mejsel 30 anordnad vinkelrätt mot rullens rotationsaxel 25. Arbetsändens 27 topp har olika krökningsradier beroende på i vilket tvärsnitt genom stiftets längsaxel radien anges. Således väljs krökningsradien R3 hos stiftets 19 arbetsände i rullens rotationsriktning i den andra raden II större än krökningsradien R4 vinkelrätt mot rullens rotationsriktning R.

Den tredje raden III är anordnad bortom de forsta och andra raderna i riktning mot toppen 17 och den tredje raden innefattar stift 20 (Fig. IB). Varje stift 20 i den tredje raden har en i huvudsak cylindrisk monteringsdel 31 och en arbetsände 32. Arbetsänden 32 har en i huvudsak konisk, halvsfärisk eller ballistisk grundform, varvid krökningsradiema R5 och R6 i stiftets spets är lika oberoende av i vilket tvärsnitt genom stiñets längsaxel som radierna anges. 1 järnfórelse mellan de olika stiftens 18-20 radier gäller att R3>R1>R5 och R2>R4>R6.

I det visade utforingsexemplet innefattar rullborrkronan 10 tre rullar med åtminstone tre rader av stift, varav en rulle 13 även innefattar ett stift vilket i huvudsak bearbetar berg 513 015 111273 SEK 1998-09-24 4 kring kronans rotationsaxel CL. Ytterligare stiftrader kan tilläggas om större borrkronor skall nyttjas och då bestyckas de ytterligare raderna företrädesvis med stift identiska med stiften i raden III.

Med en rullborrkrona enligt föreliggande uppﬁnning erhålls ett gynnsamt krossmönster i borrhålet genom att ”tracking” i hög grad undvikes. Detta ger god borrsjunkningshastighet hos borrkronan vilket är viktigt för bormingsekonomin. I Fig. 4 visas schematiskt ett krossmönster i berg efter borrning med en rullborrkrona enligt föreliggande uppﬁnning. Ur figuren framgår att mönstret 1-3 efter raderna I till II bildar runtomgående spår medan mönstret 4 och högre efter raderna III och högre bildar gropar. Ur frärnst Fig. 2 framgår att varje stiftrulle har minst tre rader av stift. Rad II i rullen 14 är anordnad närmare rullborrkronans rotationsaxel jämfört med raderna II i rullarna 12 och 13. Därför erhålls fler spår i hålbottnen än det finns rader på varje rulle.

Orsaken till att stiften i rad III och högre inte anordnas med större krökningsradie vinkelrätt mot rullens rotationsaxel är att borrsjunkningen önskas så stor som möjligt.

Detta innebär att stift med större krökningsradie vinkelrätt mot rullens rotationsaxel medför ökning av matningskraften och därmed ökar energiåtgången i borrmaskinen. Det har visat sig fördelaktigt att anordna stift med stor krökningsradie vinkelrätt mot rullens rotationsaxel från rullborrkronans periferi in till åtminstone halva diametern D, se Fig. 4, och att anordna övriga stift mer aggressiva i förrn av halvsfäriska eller koniska arbetsändar för att minska torsionsskador närmare borrkronans centrum.

Genom att rullborrkronan 10 innefattar tre geometriskt olika stiftforrner 18-20 kan borrkronans egenskaper styras på ett helt nytt sätt vad avser slitstyrka, krossmönster och effektberoende. Förutom den utomordentliga livslängden erhålls dessutom en mycket lägre hålavvikelse beroende på goda resistensen gentemot diameterförslitning på grund de slitstarka stiften i rad I. Det har vid prov visat sig att speciellt i stiftradema innanför rad I, se mönstret 1 i Fig. 4, är en fördel om stiften arbetar med mejseln i rullens rotationsriktning, varvid effektiv uppspräckning av berget, minskad ”tracking”, mindre slitage och färre stiftskador erhållits. 513 015 l 1 1273 SEK 1998-09-24 5 Uppﬁnningen är på intet sätt begränsad till den ovan beskrivna utfóringsformen.

Exempelvis kan antalet rader av stift variera beroende av rullborrkronans storlek. Även i andra avseenden kan uppfinningen fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims

10 15 20 30 5113 015 11 1273 SEK 1998-0924 6 Patentkrav

1. Rullborrkrona för roterande krossande borrning av berg, varvid kronan (10) innefattar en kronkropp (1 1) och tre stiftrul1ar(12,13,14), varvid varje stiftrulle är roterbart monterad på en axel (15) utskjutande från kronkroppen, varvid varje stiftrulle har en i huvudsak konisk grundform med en bas (16) vänd mot kronans periferi och en topp (17) väsentligen vänd mot kronans centrum, varvid ett ﬂertal stift (18-20) är anordnade i varje stiftrulle i runt rullen löpande rader, varvid varje stift har en arbetande ände vilken utsticker relativt omgivande material i kronkroppen och vilken under en rulles rotation kommer i ingrepp med berget och därmed är anordnad att bilda en angreppsyta i berget, varvid en första rad (I) intill basen innefattar stift (18) vars ingreppslängd mot berget är större i rullens rotationsriktning (R) än vinkelrätt däremot, k ä n n e t e c k n a d a v att en andra rad (II) anordnad bortom den första raden (I) från basen (16) räknat, innefattar stift (19) vars ingreppslängd är större i rullens rotationsriktning (R) än vinkelrätt däremot, och att en tredje rad (III) anordnad bortom den andra raden (ll) från basen (16) räknat, innefattar stift (20) vars ingreppslängd i rullens rotationsriktning (R) är mindre än ingreppslängden i rullens rotationsriktning för stiften (18,19) i både den första och den andra raden (I,lI).

2. Rullborrkrona enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att varje stift (18-20) i de forsta, andra och tredje raderna (l,Il,Ill) definieras av varsin krökningsradie (R1,R3,R5) i rullens rotationsriktning (R), varvid krökningsradien (R1,R3) för varje stift (18,19) i de första och andra raderna (l,Il) är större än krökningsradien (RS) för varje stift (20) i den tredje raden (III).

3. Rullborrkrona enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att varje stift (18) i den första raden (I) har en krökningsradie (R2) vinkelrätt mot rullens rotationsriktning (R) som är större än krökningsradien (R4) vinkelrätt mot rullensrotationsriktning (R) för varje stift (19) i den andra raden (ll).

4. Rullborrkrona enligt något av föregående krav, 10 15 20 30 513 015 111273 SEK 1998-09-24 7 k ä n n e t e c k n a d a v att rullborrkronan (10) innefattar tre geometriskt olika stiftfonner (18-20).

5. Rullborrkrona enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att varje stift 18) i den första raden har en i huvudsak cylindrisk monteringsdel (21) och en arbetsände (22), nämnda arbetsände innefattar en relativt ﬂat stiftyta (23), vilken har utsträckning från nämnda monteringsdel i riktning mot en främre ände av nämnda stift, varvid arbetsänden (22) har en konvext krökt grundform, företrädesvis en ballistisk grundform, radiellt utanför vilken en större del av arbetsänden utsticker och att stiftet (18) är infast i ett hål i rullen så att kronans radiellt yttersta stiftyta (23) väsentligen sammanfaller med rullborrkronans mantelyta.

6. Rullborrkrona enligt krav 5, k ä n n e te c k n at a v att arbetsänden (22) har en ballistisk grundform och att den relativt ﬂata stiftytan (23) i omkretsled ansluter till åtminstone en krönliknande skäregg (24) anordnad vinkelrätt mot rullens rotationsaxel (25).

7. Rullborrkrona enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att varje stift (19) i den andra raden (Il) innefattar en i huvudsak cylindrisk monteringsdel (26) och en arbetsände (27), nämnda arbetsände innefattar två väsentligen konkava ytor (28,29), vilka ansluter till en mejsel (30) anordnad vinkelrätt mot rullens rotationsaxel (25).

8. Rullborrkrona enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att varje stift (20) i den tredje raden (III) innefattar en i huvudsak cylindrisk monteringsdel (31) och en arbetsände (32), nämnda arbetsände har en i huvudsak konisk eller ballistisk grundform.

9. Stiftrulle för en rullborrkrona avsedd att roterbart monteraszpå en axel utskjutande från en rullborrkronas kropp, varvid stiftrullen (12-14) har en i huvudsak konisk grundform med en bas (16) vänd mot kronans periferi och en topp (17) väsentligen vänd 10 513 oiš 111273 SEK 1998-09-24 8 mot kronans centrum, varvid ett ﬂertal stift (18-20) är anordnade i stiftmllen i runt rullen löpande rader, varvid varje stift har en arbetande ände vilken utsticker relativt omgivande material i kronkroppen och vilken under rullens rotation kommer i ingrepp med berget och därmed är anordnad att bilda en angreppsyta i berget varvid en första rad (I) intill basen (16) innefattar stift (18) vars ingreppslängd är större i rullens rotationsriktning (R) vinkelrätt däremot, k ä n n e t e c k n a d a, v att en andra rad (II) anordnad bortom den första raden (I) från basen (16) räknat, innefattar stift (19) vars ingreppslängd är större i rullens rotationsriktning (R) än vinkelrätt däremot, och att en tredje rad (IH) anordnad bortom den andra raden (II) från basen ( 16) räknat, innefattar stift (20) vars ingreppslängd i rullens rotationsriktning (R) är mindre än ingreppslängden i rullens rotationsriktning för stiften (18,19) i både den första och den andra raden (LH).