NO20181642A1 - Slissebor med utskiftbar tannring - Google Patents

Description

SLISSEBOR MED UTSKIFTBAR TANNRING

Oppfinnelsen vedrører et slissebor innrettet for boring i grunnen, hvor slisseboret omfatter en utskiftbar tannring. Oppfinnelsen vedrører også en sammenstilling omfattende et slissebor og en drivenhet, hvor slisseboret er tilkoblet drivenheten.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Ved tildanning av større hull eller slisser er det kjent å bruke slissebor, også omtalt som hullbor, kjernebor eller tønnebor. Slisseboret er i et første endeparti forsynt med flere tenner og i et andre endeparti tilkoblet en drivenhet. Tennene omfatter typisk fremstilt et relativt hardt materiale, eksempelvis diamant eller wolframkarbid.

Tennene kan festes ved sveising, såkalt hardlodding hvor det anvendes et sølvholdig bindemiddel, bruk av et herdbart festemiddel, skrueforbindelser eller ved å kile fast tennene. Tennene kan være runde eller flate og de kan ha en retningsbestemt eller retningsnøytral bevegelsesretning. En tann med en retningsnøytral bevegelsesretning har typisk en symmetrisk utforming.

Slissebor innrettet for bruk i grunnen er typisk forsynt med løsgjørbare tenner. Fordi tennene festes og demonteres enkeltvis, er skifte av tenner en tidkrevende og kostbar arbeidsoperasjon. Det er også kjent at slisseboret gjerne må demonteres fra drivenheten ved skifte av tenner. Dersom skifte av tenner omfatter lodding og herdbare festemidler, må det tillegges tid for herding før slisseboret kan settes i drift igjen.

Ved slisseboring i fjell og ulendt terreng er det vanlig å bruke helikopter til transport av slisseboret og tilhørende utstyr og mannskap. Når løfteoperasjonen er gjennomført, står gjerne helikopteret på vent på bakken i nærheten i påvente av å flytte utstyret og mannskapet til neste boreoperasjon. Det er derfor viktig at boreoperasjonene og tilhørende vedlikehold kan gjennomføres mest mulig effektivt. Skifte av tenner utenom planlagte vedlikeholdsintervaller kan innebære at boreoperasjonen stopper opp, og både mannskap og

P28213NO01 beskrivelse og krav

annet utstyr kan bli uvirksomme. Årsaker til slike avbrudd kan være ekstra stor slitasje eller skade på tennene. For å redusere driftsstansen ved skifte av tenner, søker bransjen etter alternative og enklere løsninger.

Det er kjent med slissebor innrettet for boring i betong, eksempelvis en murvegg, hvor slisseboret omfatter en hylse og en løsgjørbar tannring. Tannringen er forsynt med en flerhet T-formede utsparinger som munner ut av tannringens første endeparti, og hylsen er i sitt første endeparti forsynt med korresponderende radielt anordnede låsetapper. Tannringen kan låses aksielt til hylsen ved at tannringen skyves inn på hylsen slik at låsetappene når bunnen av de T-formede utsparingene, og deretter vris medurs eller moturs. Løsningen har flere ulemper:

- Tannringen kan løsne og falle av hylsen hvis slisseborets rotasjonsretning skifter retning samtidig som slisseboret trekkes ut av hylsen, eller hvis tannringen har forskjøvet seg på hylsen.

- Tannringens første endeparti er oppdelt, og kan derigjennom lett utsettes for brekkasje og strukturell svekkelse, spesielt hvis materialet det bores i omfatter løse partikler, eksempelvis grus og stein.

- Låsetappene er ubeskyttet og dermed utsatt for slitasje og skade, spesielt hvis materialet det bores i omfatter løse partikler, eksempelvis grus og stein.

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

Oppfinnelsen er definert av de selvstendige patentkravene. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen et slissebor innrettet for boring i grunnen, hvor slisseboret omfatter en hylse med et første endeparti og en tannring som er dreiestivt, løsgjørbart fastgjort til det første endepartiet. Den ene av hylsa og tannringen har et spor med to konvergerende sideflater og den andre av hylsa og tannringen har et utspring med to komplementære sideflater og sporet og utspringet er innrettet til å gå i inngrep med hverandre.

Effekten av at sporet og utsparingen har to konvergerende og komplementære sideflater, er at det tildannes et konisk koblingsparti hvor tannringen kiles fast til hylsen slik at det kan overføres et større moment mellom hylsen og til tannringen enn et koblingsparti med en flat kontaktflate. Vinkelen kan typisk være 10<0>i forhold til en senterakse for slisseboret. Vinkelen kan være mindre enn 10<0>. Vinkelen kan være større enn 10<0>. Ved bruk av en liten vinkel mellom hylsen og tannringen kan det overføres et større moment enn ved bruk av en stor vinkel.

Sporet og utspringet kan fordelaktig være utformet med henholdsvis en flat bunn og en flat ende slik at det kun er de konvergerende sideflatene som er i kontakt med hverandre, for derigjennom å tildanne en størst mulig friksjonsflate mellom tannringen og hylsen.

Minst én sideflate kan være forsynt med en friksjonsfremmende overflate. Den friksjonsfremmede overflaten kan være et friksjonsbelegg. Den friksjonsfremmede overflaten kan være tildannet ved bearbeiding av skråflaten, eksempelvis en mekanisk bearbeiding hvor det tildannes en ujevn overflate i form av riller eller spor.

Effekten av den dreiestive fastgjøringen ifølge oppfinnelsen, er at det er mulig å overføre en retningsvekslende rotasjonsbevegelse fra hylsen til tannringen uten at det oppstår en innbyrdes bevegelse mellom hylsen og tannringen. Derigjennom er det mulig å skifte dreieretning på slisseboret uten at det oppstår unødig slitasje, og å skifte dreieretning samtidig som slisseboret trekkes ut av slissen i grunnen uten fare for at tannringen løsner fra hylsen. En retningsvekslende rotasjonsbevegelse kan være nødvendig for å løsgjøre et fastkilt bor, eller hvis det er nødvendig å trekke ut slisseboret for å rense slissen for borestøv og partikler. Dette gjør slisseboret særlig egnet for boring i grunnen, for eksempel i et fjell og/eller en stein.

Videre gjør oppfinnelsen det mulig å kombinere en dreiestiv fastgjøring av tannringen med et samtidig skifte av alle tennene. Dermed kan tannskiftet gjøres raskere og mer kostnadseffektivt enn i dag. Ved å skifte rotasjonsretningen er det også mulig å få en jevnere slitasje på tennene, hvis det benyttes retningsnøytrale tenner. Tannringen og hylsen kan omfatte en radiell og/eller aksiell kontaktflate.

Tannringen kan være løsgjørbart fastgjort til hylsen via en kobling innrettet til å kunne oppta en aksiell kraft som er større enn en aksiell løftekraft nødvendig for å løfte slisseboret ut av grunnen. Koblingen er plassert mellom hylsens første endeparti og tannringen. Ved at koblingen er sterkere enn løftekraften, slik oppfinnelsen beskriver, reduseres eller fjernes risikoen for at tannringen kan falle av eller trekkes av hylsen ved en eventuell løsgjøring av en fastkilt tannring, eller ved en uttrekking av et slissebor hvor et parti av grunnen har løsnet og ligger an mot tannringen og/eller tennene. Dette problemet er spesielt stort ved boring i porøst fjell, hvor et parti av fjellet kan løsne og kile fast slisseboret.

Koblingen kan omfatte festemidler hentet fra en gruppe som omfatter skruer, spennhylser og kiler. En kobling omfattende nevnte festemidler kan gi en enkel og rask montering og demontering av tannringen ved bruk av kun enkle håndverktøy. En skrueforbindelse gjør det mulig å fastgjøre tannringen med et ønsket moment mot hylsen, og skrueforbindelsen kan oppta både aksielle og radielle krefter. Skruen kan fordelaktig omfatte et innvendig inngrepsparti for et verktøy for å beskytte inngrepspartiet mot slitasje og skader. Slike skruer er kjent som eksempelvis unbrako og torx. En spennhylse er innrettet for å oppta radielle krefter, og har den fordelen at den kan fastgjøres og løsgjøres raskt og enkelt ved bruk av et slagverktøy.

Ved boring i grunnen vil en skrue, hylse eller kile som beskrives heri utsettes for skjærkrefter, i det det tildannes et dreiemoment mellom tannringen og hylsen. Disse skjærkreftene kan reduseres dersom tannringen er anordnet til det første endepartiet via et konisk koblingsparti ifølge oppfinnelsen.

Langtidsforsøk utført av søker viser at det koniske koblingspartiet gir en vesentlig reduksjon i vibrasjoner og særlig såkalt sperrings, som er vibrasjoner som kan oppstå ved bruk av lange bor. Det koniske koblingspartiet betyr at den aksielle borekraften kan økes, slik at fremdriften i boringen også kan økes. Årsaken til denne gunstige effekten antas å være kilevirkningen som oppnås ved det koniske koblingspartiet og at det koniske koblingspartiet mellom hylsen og tannringen gir en stivere kobling enn ved alternative løsninger.

Festemiddelet kan være anordnet i hylsens endeparti. Hylsen kan ha en tykkelse som muliggjør anordning av et aksielt gjengeparti for en skrue som er egnet for å skru tannringen fast til hylsen. Tannringen kan fordelaktig ha en tykkelse som er lik eller større enn nevnte skrues diameter, for derigjennom å gi skruen en radiell beskyttelse ved boring. Tannringen kan omfatte en forsenking eller utsparing innrettet for å beskytte skruen ved boring. Utsparingen kan være åpen eller lukket. En åpen utsparing muliggjør bruk av et aksielt festeverktøy, eksempelvis en rett skruetrekker eller skruedrill. En lukket utsparing krever bruk av et radielt festeverktøy, eksempelvis en fastnøkkel eller en vinklet unbrakonøkkel.

Låseelementet kan omfatte et koblingslegeme. Koblingslegemet kan være innrettet for å oppta både en aksiell og en radiell kraft. Koblingslegemet kan være et legeme med en ytre form som er komplementær med en utsparing i hylsen og tannringen og derigjennom låser hylsen og tannringen til hverandre. Koblingslegemet kan låses fast til hylsen og tannringen ved hjelp av en presspasning, en settskrue eller en annen egnet låseanordning.

Hylsens første endeparti og tannringen kan omfatte en komplementær fortanning innrettet for å hindre en relativ rotasjon mellom hylsen og tannringen. En fortanning som beskrevet kan overføre et dreiemoment fra hylsen til tannringen ved boring, og derigjennom redusere kreftene som påføres festemidlene. Dette er spesielt fordelaktig dersom tannringen er fastgjort til hylsen med aksielt anordnede skruer, hvor en fortanning kan redusere eller eliminere skjærkreftene på skruene.

Tannringen kan omfatte flere løsgjørbare tenner. Effekten av løsgjørbare tenner er at ødelagte tenner kan skiftes, mens de øvrige tennene kan beholdes. Hvis en tann ødelegges, kan en første tannring som omfatter den ødelagte tannen erstattes med en ny andre tannring. Dernest kan den første tannringen repareres mens den andre tannringen er i bruk.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en sammenstilling omfattende et slissebor i henhold til oppfinnelsen, og en drivenhet, hvor slisseboret er tilkoblet drivenheten. Drivenheten er innrettet til å rotere slisseboret i minst én retning. Drivenheten kan være en borerigg, en drill eller en annen anordning innrettet til å rotere slisseboret.

Utførelseseksempel

I det etterfølgende beskrives eksempler på foretrukne utførelsesformer som er anskueliggjort på medfølgende tegninger. Det gjøres for ordens skyld oppmerksom på at figurene 1 og 14-19 beskriver oppfinnelsens første aspekt. Figurene 4-7 og 12-13 viser løsninger som kan kombineres med oppfinnelsens første aspekt. Figurene 2-3 og 8-11 viser løsninger som oppfinnelsen er bygget på, men som ikke lar seg kombinere med oppfinnelsens første aspekt:

Fig.1 viser et slissebor i henhold til oppfinnelsen med en første kobling av en tannring;

Fig.2 viser i større målestokk koblingen i figur 1;

Fig.3. viser et snitt av figur 2;

Fig.4 viser et slissebor med en andre kobling av tannringen;

Fig.5 viser i større målestokk et snitt av tannringen i figur 4;

Fig.6 viser i større målestokk den andre koblingen;

Fig.7 viser et snitt av figur 6;

Fig.8 viser en tredje kobling av tannringen;

Fig.9 viser et snitt av figur 8;

Fig.10 viser en fjerde kobling av tannringen;

Fig.11 viser et snitt av figur 10;

Fig.12 viser et en femte kobling av tannringen;

Fig.13 viser et snitt av figur 12.

Fig.14 viser en sjette kobling av tannringen;

Fig.15 viser et første snitt av figur 14;

Fig.16 viser et andre snitt av figur 14;

Fig.17 viser en alternativ utførelse av den sjette koblingen vist i figur 16.

Fig.18 viser i mindre målestokk en tannring som vist i figur 14; og

Fig.19 viser i større målestokk et utsnitt av figur 18.

Figur 1 viser et slissebor 1 i henhold til oppfinnelsen, hvor slisseboret 1 er i en operativ posisjon i en grunn 99. Slisseboret 1 omfatter en hylse 2 og en tannring 3. Tannringen 3 er dreiestivt og løsgjørbart fastgjort til hylsen 2 via en første kobling 4a. Slisseboret omfatter en flerhet koblinger 4a. Slisseboret 1 er anordnet til en borerigg 5 omfattende en drivenhet 51 og en løfteanordning 52 innrettet til å heve og senke slisseboret 1. Koblingene 4 er innrettet til å oppta en kraft F1 som er større enn løfteanordningens 52 maksimale løftekraft F2.

Figurene 2 og 3 viser henholdsvis fra siden og i et tverrsnitt A-A koblingen 4a. Hylsen 2 er forsynt med en endeflate 21 og et innvendig gjengparti 23. Tannringen 3 er forsynt med en korresponderende endeflate 31 og en gjennomgående utsparing 33. En tann 35 er fastgjort til tannringen 3. En skrue 12 er tredd gjennom tannringens 3 utsparing 33 og skrudd fast i gjengepartiet 23. Skruens 12 hodediameter 12d er mindre enn tykkelsen 3d på tannringen, og skruens høyde 12h er mindre enn tannlegemets høyde 40h. Derigjen nom beskyttes skruehodet i en tangensial retning ved boring.

Figur 4 viser et slissebor 2 med en andre kobling 4b. Hylsen 2 og tannringen 3 er forsynt med en korresponderende fortanning 29, 39. Tannringen 3 er løsgjørbart fastgjort til hylsen 2 via koblingen 4b. Koblingen 4b omfatter en aksielt anordnet skrue 12, vist på figurene 6 og 7.

Figur 5 viser i større målestokk et tverrsnitt av tannringen i figur 4. Tannringen 3 er forsynt med seks aksielle utsparinger 34 og seks korresponderende radielle utsparinger 33. De aksielle utsparingene 34 er innrettet for å motta og omslutte skruen 12, vist på figur 4. De radielle utsparingene er innrettet for å beskytte skruen 12. Utsparingen 33 gir en bevegelsesvinkel A1 for et festeverktøy. En bredere utsparing 33 kan gi en bredere bevegelsesvinkel A2. Se figurene 6 og 7 flere detaljer.

Figur 6 og 7 viser i større målestokk den andre koblingen 4b vist i figurene 4 og 5, fra henholdsvis siden og i et snitt C-C. Utsparingen 34 har en størrelse og form som gjør det mulig å tre skruen 12 gjennom utsparingen 33 og deretter skru fast skruen 12 til hylsen 22 med et verktøy. Tannen 35 er fastgjort til hylsen 3.

Figur 8 og 9 viser et tredje kobling 4c, fra henholdsvis siden og et snitt D-D. Tannringen 3 tres utenpå hylsen 2 og fastgjøres med en radielt anordnet senkeskrue 13. Tannringens 3 endeflate 31 er innrettet til å ligge støttende an mot hylsens 2 endeflate 21. Tannen 35 er fastgjort til hylsen 3.

Figur 10 og 11 viser en fjerde kobling 4d, fra henholdsvis siden og et snitt E-E. Den fjerde koblingen 4d er i prinsippet lik den tredje koblingen 4c, med den forskjell at senkeskruen 13 er erstattet av en spennhylse 14. Figur 9 og 10 viser videre en løsgjørbar tann 36, fastgjort til tannringen med to skruer 37.

Figur 12 og 13 viser en femte kobling 4e, fra henholdsvis siden og et snitt F-F. Den femte koblingen 4e omfatter et koblingslegeme 16 som låses fast til hylsen 2 og tannringen 3 ved hjelp av to settskruer 15. For å hindre en relativ bevegelse mellom hylsen 2 og tannringen 3, bør et slissebor 1 forsynt med koblingslegemer 16 omfatte minst tre koblingslegemer 16 anordnet jevnt fordelt langs slisseborets 1 omkrets. Tannen 35 er fastgjort til hylsen 3.

Figur 14 - 16 viser en sjette kobling 4f, fra henholdsvis siden og et snitt G-G og et snitt H-H. Hylsen 2 og tannringen 3 er forsynt med et konisk koblingsparti 60, hvor tannringen 3 har et utspring 63 med to konvergerende sideflater 64 og hylsen 2 har et spor 61 med to komplementære sideflater 62, og hvor utspringet 63 og sporet 61 er innrettet til å gå i inngrep med hverandre

Det koniske koblingspartiet 60 er utformet slik at det tildannes en aksiell klaring 61 mellom toppen av utspringet 63 og bunnen av sporet 61. Derigjennom sikres en størst mulig kontakt mellom skråflatene 62, 64.

Når skruen 12 (figur 15) tiltrekkes vil flatetrykket og dermed friksjonen mellom den første og den andre skråflaten 62, 63 øke.

Figur 17 viser en alternativ utførelsesform av det koniske koblingspartiet vist i figurene 14-16, idet utspringet 64 er anordnet til hylsen 2 og sporet 61 er anordnet til tannringen 3.

Figur 18 viser tannringen i figurene 14-16 i perspektiv.

Figur 19 viser et utsnitt av figur 18.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformene illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedlagte kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende.

Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Det faktumet at enkelte trekk er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekkene ikke med fordel kan brukes.

Claims (9)

Patentkrav

1. Slissebor (1) innrettet for boring i grunnen (99), hvor slisseboret (1) omfatter:

- en hylse (2) med et første endeparti (22); og

- en tannring (3) som er dreiestivt, løsgjørbart fastgjort til det første endepartiet (22),

k a r a k t e r i s e r t v e d at den ene av hylsa (2) og tannringen (3) har et spor (61) med to konvergerende sideflater (62) og den andre av hylsa (2) og tannringen (3) har et utspring (63) med to komplementære sideflater (64) og sporet (61) og utspringet (63) er innrettet til å gå i inngrep med hverandre.

2. Slissebor (1) i henhold til krav 1, hvor utspringet (63) er anordnet til tannringen (3).

3. Slissebor (1) i henhold til krav 1-2, hvor tannringen (3) er løsgjørbart fastgjort til hylsen (2) via en kobling (4) innrettet til å kunne oppta en aksiell kraft (F1) som er større enn en aksiell løftekraft (F2) nødvendig for å løfte slisseboret (1) ut av grunnen (99), hvor koblingen (4) er plassert mellom hylsens (2) første endeparti (22) og tannringen (3).

4. Slissebor (1) i henhold til hvilket som helst av de forestående krav, hvor koblingen (4) omfatter festemidler hentet fra en gruppe som omfatter skruer, spennhylser og kiler.

5. Slissebor i henhold til hvilket som helst av de forestående, hvor festemiddelet er anordnet i en utsparing i hylsens endeflate (21).

6. Slissebor (1) i henhold til ett av kravene 3-5, hvor koblingen (4) omfatter et koblingslegeme (16).

7. Slissebor (1) i henhold til hvilket som helst av de forestående krav, hvor hylsens (2) første endeparti (22) og tannringen (3) omfatter en komplementær fortanning (29, 39) innrettet for å hindre en relativ rotasjon mellom hylsen (2) og tannringen (3).

8. Slissebor (1) i henhold til hvilket som helst av de forestående krav, hvor tannringen (3) omfatter flere løsgjørbare tenner (36).

9. Sammenstilling omfattende et slissebor (1) i henhold til krav 1, og en drivenhet (51), hvor slisseboret (1) er koblet til drivenheten (51).

P28213NO01 beskrivelse og krav