FI87829B

FI87829B - Gaengkonstruktion foer slagbergborrmaskin

Info

Publication number: FI87829B
Application number: FI861441A
Authority: FI
Inventors: Aoke Torsten Ekloef; Harry Artur Ingvar Wiredal
Original assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1992-11-13
Also published as: DE3610880C2; SE507083C3; ATA87586A; AT392669B; US4687368A; IE860817L; FI861441A0; CA1272386A; SE9302079D0; SE507083C2; IE66137B1; SE8501699L; SE9302079L; DE3610880A1; JPS626093A; SE469602B; JPH0743667U; JP2545628Y2; SE8501699D0; FI87829C

Description

1 87829

Kierrerakenne iskukallioporaa varten

Keksinnön kohteena on kierrerakenne, jolla yhdistetään kaksi iskuporan osaa, joka kierrerakenne sisältää 5 sylinterimäisen sisäkierteen ja ulkokierteen, jolloin kierteillä on päittäin toisiaan vasten osuvat sivut, jotka ovat suoria toisiaan koskettavilta osilta, jolloin ulkokierteen pohjan ja sisäkierteen harjan välinen väli edullisesti kierteen kaikilla kierroksilla on suurempi kuin 10 1 % ulkokierteen ulkohalkaisijasta. Keksinnön kohteena on myös oheistetun patenttivaatimuksen 4 johdannon mukainen porakappale.

Tämän tyyppinen kierrerakenne on kuvattu patentissa US-A-3645570. Tämänkaltaisessa kierrerakenteessa ποιοι 5 dostetaan kontaktipinnoille kitkamartensiittia, joka päättyy niin sanottuihin pistesyöpymiin. Näin on erityisesti, kun puristettua ilmaa käytetään huuhteluaineena, mikä johtaa suhteellisen heikkoon kontaktipintojen jäähtymiseen, ja kun kontaktipintoja hiiletetään. Kun nämä niin sanotut 20 pistesyöpymät ilmestyvät kierteiden sivuihin, ne ovat suhteellisen harmittomia. Ulkokierteen pohjaosassa, jossa jännityksen keskitys on suuri, pintavika kuitenkin johtaa • ;··; nopeasti porakappaleen väsymisvirheeseen.

Tämän keksinnön kohteena on esittää ylläkuvatun 25 tyyppinen kierrerakenne, jossa on valmistettu, että sisäkierteen huippuosan ja ulkokierteen pohjaosan välille ei synny kontaktia silloin kun kierteet ovat kuluneet.

;··' Erityisesti tämä keksintö pyrkii esittämään paran- netun liitoskierteen poratankoon, jossa on kierteet toi-30 sessa päässä ulkopuolella ja sisäpuolella toisessa päässä, jossa sisäkierteet on tehty poratangon hoikin muotoiseen osaan. Tämän kaltainen poratanko on kuvattu patentissa US-A-3537738.

Keksinnön muina tavoitteina on esittää patentissa *;*’ 35 US-A-3537738 kuvatun kaltainen poratanko, jolla on sama 2 87829 taivutuslujuus koko pituudellaan ja varmistaa, että huuhteluaine voi saavuttaa kierteet virratakseen niiden välissä tarkoituksenaan vähentää kierteiden kulumista.

Nämä ja muut tavoitteet on saavutettu keksinnön 5 mukaisella kierrerakenteella, jolle on tunnusomaista, että ulkokierteen pohjan ja sisäkierteen harjan välinen väli on ainakin neljä kertaa niin suuri kuin ulkokierteen harjan ja sisäkierteen pohjan välinen väli. Kierrerakenteen suoritusmuodot on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa 2 10 ja 3. Keksinnön mukaisen porakappaleen tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa 4-6.

Keksintö on kuvattu yksityiskohtaisesti seuraavas-sa varustettuna viittauksilla oheisiin kuviin, joissa yk-15 si suoritusmuoto on esitetty esimerkin avulla. On ymmärrettävä, että tämä suoritusmuoto on vain keksintöä kuvaava ja että lukuisia modifikaatioita voidaan tehdä patenttivaatimusten piirissä.

Piirustuksissa 20 kuvio 1 esittää sivuleikkausta keksinnön mukaisen poratangon toisesta päästä, kuvio 2 esittää sivukuvaa kuvion 1 poratangon toi-...t sesta päästä, kuvio 3 esittää kahta kuvioissa 1 ja 2 esitetyn 25 tyyppistä poratankoa toisiinsa yhdistettynä, kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen porakappaleen sisäkierrettä, kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen porakappaleen ulkokierrettä, ja 30 kuvio 6 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvios sa 3 esitetyn liitososan.

*:*: Kuvioissa 1 ja 2 esitetty poratanko 10 on varus tettu toisessa päässään hoikin muotoisella kappaleella 11, johon on tehty sisäkierre 12. Poratangon 10 toiseen päähän 35 on sijoitettu ulkokierre 13. Poratangossa 10 on edelleen huuhtelukanava 14, joka kulkee sen poikki pitkittäissuun- 3 87329 taisesti, jonka kautta huuhteluaine, kuten esimerkiksi puristettu ilma tai vesi, johdetaan. Holkkimaisen kappaleen 11 pohja muodostaa rengasmaisen pinnan 15, joka on sovitettu lepäämään vasten vastaavaa rengasmaista päittäin 5 toisiaan koskettavaa pintaa 16 toisen poratangon ulkopuolelta kierteistetyssä päässä, jolloin kaksi poratankoa 10 kierretään toisiinsa kiinni.

Kuvatussa suoritusmuodossa poratanko 10 on leikkaukseltaan rengasmainen ja sen päissä on vääntökahvat 17, 10 18 mahdollistamassa poratankojen kiinnipitämisen kiinnit tämisen ja irrottamisen aikana.

Sisäkierteessä 12 on pituussuunnassa suora sivu-kappale 19 ja ulkokierteessä 13 on vastaava suora sivu-kappale 20. Kierteillä 12, 13 on profiililtaan suora har-15 ja- ja pohjakappale, joita merkitään numeroilla 21 ja 22 ulkokierrettä vastaavasti ja numerolla 23 ja 24 sisäkier-rettä vastaavasti. Suorat harja- ja pohjakappaleet kääntyvät suoriin sivukappaleisiin 19, 20 kaarevien kappaleiden 25, 26 avulla ulkokierteellä ja kaarevien kappaleiden 20 27, 28 avulla sisäkierteellä.

Tavanomaisella tavalla kierteet 12, 13 suunnitellaan siten, että kontakti syntyy vain suorien sivukappa- ____: leiden 19, 20 välillä, kun kierteet kierretään yhteen eikä . siten kaarevien kappaleiden tai harja- ja pohjakappaleiden '"I 25 välillä. Niinpä toisiinsa tukeutuminen vältetään kappalei den välillä, jotka ovat vain hieman kaltevia porausakse-liin nähden, mainittu tukipaine saattaisi aiheuttaa sen, että kierteet yhdistetään toisiinsa kiilaamalla.

Kuten edellä on mainittu, keksinnön tarkoitus on 30 varmistaa, että kontaktia ei synny sisäkierteen 12 harja-kappaleen 24 ja ulkokierteen 13 pohjakappaleen 22 välillä silloin kun kierteet ovat kuluneet. Kierreprofiilin epäsymmetrisen kulumisen takia kierteiden kuluessa vapaa väli ; a harjakappaleen 24 ja pohjakappaleen 22 välillä pyrkii '··* 35 tulemaan pienemmäksi ja pienemmäksi toiselta sivulta; tar- kemmin sanottuna siltä sivulta, joka on lähimpänä päittäin » · 4 87829 toisiaan vasten olevia suoria kappaleita 19, 20.

Tämän tyyppisessä kierrerakenteessa on toivottavaa, että kierteiden välinen väli on niin pieni kuin mahdollista porauspölyn tunkeutumisen estämiseksi kierteiden lii-5 tokseen. Tämän lisäksi kiistanalaisesti on todettu, että porakappaleen elinikä pitenee huomattavasti, jos vapaata väliä a suurennetaan huomattavasti. Tällä on varmistettu, että kontaktia ei edes synny kappaleissa 22, 24, kun kierteet ovat suuresti kuluneet. Tässä tapauksessa tietysti 10 kappaleissa 21, 23 syntyy kontakti, koska sisäkierteen pohjakappaleen 23 ja ulkokierteen harjakappaleen 21 välinen vapaa tila b on kooltaan tavanomainen. Tämänkaltainen niin sanottuihin pistesyöpymiin päättyvä kontakti aiheuttaa kuitenkin hyvin harvoin väsymisvikaa. Syynä on siis 15 se, että kappaleella, jossa on sisäkierteet 12, on huomattavasti suurempi taivutuslujuus kuin kappaleella, jolla on ulkokierteet 13, mikä johtaa pienempiin taivutuskuormiin ensinmainitussa osassa. On havaittu, että välin a tulisi olla suurempi kuin 1 % ulkokierteen 13 ulkoläpimitasta Dy 20 ja että väli a on vähintään neljä kertaa väli b, jotta varmistetaan, että osien 22, 24 välillä ei synny kontaktia. Kuvatussa suoritusmuodossa sisäkierteen 12 korkeus h on pienempi kuin 5 % sisäkierteen 12 sisäläpimitasta Di. Suositeltavassa suoritusmuodossa kierteen 12 korkeus h on 25 pienempi kuin 4,5 % sisäläpimitasta Di sisäläpimitöille, jotka ovat alle 55 mm.

Sinänsä tunnetuissa kierteissä on yksi sisääntulo ja kierteiden kaltevuuskulma a on välillä 5,5° ja 8°. Kaltevuuskulma a lasketaan kaavasta 30 tan « s_, jossa Ώ. · n 't*. s = kaltevuus, ja 35 Dm = todellinen tai keskihalkaisija.

s 87829

Jossain määrin suurempi kaltevuuskulma patentin UA-A3645570 kierrerakenteeseen verrattuna johtuu siitä, että tässä keksinnössä kaltevuuskulmaa sovelletaan hydraulisesti toimiviin kallioporauskoneisiin, kun taas pa-5 tentin US-A-3645570 kierrerakenteessa kaltevuuskulmaa sovelletaan pneumaattisesti toimiviin kallioporakoneisiin. Iskuaallon luonteen takia pneumaattiset kallioporakoneet kiristävät kierreliitoksen tiukemmin kuin hydrauliset kallioporakoneet. Koska irrotusvääntömomentti kasvaa, jos 10 kaltevuus-kulma pienenee, valitaan suhteellisen pieni kaltevuuskulma sen varmistamiseksi, että kierreliitos kiristetään riittävän tiukaksi porauksen aikana hydraulisella kallioporakoneella. Ensisijaisessa suoritusmuodossa on havaittu, että kaltevuuskulman a tulisi pienentyä 0,4° -15 0,8° kun kierteiden 12, 13 läpimittaa suurennetaan 10 mm, jolloin kaltevuuskulma a on 7,2° sisäkierteellä 12, jonka ulkoläpimitta on 38 mm.

Sinänsä tunnettu suorien kappaleiden 19, 20 kaltevuuskulma β iskuporatangon pitkittäisakseliin nähden on 20 25° - 40°, ensisijaisten arvojen ollessa 35°. Kuten edel lä on mainittu, vain suorien osien 19, 20 välillä syntyy kosketusta. Niinpä sivukappaleiden 19, 20 vastakkaiset sivut kuten myös liitettävät kaarevat kappaleet ja harja-ja pöhjakappaleet voidaan mitoittaa mielivaltaisesti mel-'*; 25 ko väljissä rajoissa. On kuitenkin havaittu sopivaksi, että kierteiden kaksi vastakkaista sivua ovat riittävän symmetrisiä sivujen kaltevuuden suhteen. Edelleen on ha-vaittu sopivaksi, että kierteiden harja- ja pöhjakappaleet ovat suoria ja riittävän samansuuntaisia poratangon pi-30 tuusakseliin nähden. Harja- ja pöhjakappaleet voidaan kui-tenkin suunnitella toisinkin, esimerkiksi koveraksi, jol-;‘j"; loin vapaa väli a mitataan pisteestä, jossa etäisyys har- ja- ja pohjakappaleiden välillä on pienin ja korkeus h on ‘ kierteen suurin korkeus.

35 6 87829

Alapuolella on taulukkomuodossa ne arvot, jotka on havaittu sopiviksi välille a, sisäkierteen korkeudelle h ja kaltevuuskulmalle a sisäkierteen sisäläpimitan Di ja ulkokierteen ulkoläpimitan Dy eri arvoilla: 5

Di (mm) Dy (mm) a (mm) h (mm) a 35,20 38,20 0,45 1,60 7,17° 40.60 44,20 0,55 1,90 6,72° 46.60 50,80 0,65 2,20 6,31° 10 54,70 57,80 0,70 2,65 5,97°

Koska välimatkalla b on vakioarvo, 0,1 mm, suhde a:b vaihtelee välillä 4,5 ja 7 esimerkkikierteillä.

Kuten kuvasta 2 nähdään pinnassa 16 on ura 29. Ura 29 ulottuu kokonaan pinnan 16 poikki ja on yhteydessä 15 huuhtelukanavaan 14 varmistaen siten, että huuhteluaine johdetaan kierteisiin 12, 13 niitä huuhtelemaan ja jäähdyttämään. Vaihtoehtoisesti ura 29 voidaan tehdä pintaan 15.

Kuten edellä on mainittu, keksintö pyrkii myös 20 suunnittelemaan poratangon 10 niin, että sillä on sama taivutuslujuus koko pituudella niin, että tankorikkojen osuus vioista vähenee. Tämän takia ulkokierteen 13 vie-reisen poratangon 10 halkaisijaltaan pienemmän osan 30 halkaisija on poratangon jäänteen halkaisijan suuruinen. 25 Vaikkakin kierrerakenne on kuvattu poratangon yh teydessä, joka on toisesta päästään ulkopuolelta kierteis-tetty ja toisesta päästään sisäpuolelta kierteistetty, on huomattava, että sitä voidaan käyttää iskuporassa minkä tyyppisessä porakappaleessa tahansa, kuten esimerkiksi 30 molemmista päistään kierteistetyssä poratangossa liitos-hoikin yhdistäessä kaksi sellaista poratankoa ja poran-terän 1 ollessa sovitettu tällaisen poratangon yhteyteen.

Claims

7 87829
1. Kierrerakenne, jolla yhdistetään kaksi iskuporan osaa (10), joka kierrerakenne sisältää sylinterimäisen 5 sisäkierteen (12) ja ulkokierteen (13), jolloin kierteillä (12, 13) on päittäin toisiaan vasten osuvat sivut (19, 20), jotka ovat suoria toisiaan koskettavilta osilta, jolloin ulkokierteen (13) pohjan (22) ja sisäkierteen (12) harjan (24) välinen väli (a) edullisesti kierteen kaikilla 10 kierroksilla on suurempi kuin 1 % ulkokierteen (13) ulko-halkaisijasta (Dy), tunnettu siitä, että ulkokierteen (13) pohjan (22) ja sisäkierteen (12) harjan (24) välinen väli (a) on ainakin neljä kertaa niin suuri kuin ulkokierteen (13) harjan (21) ja sisäkierteen (12) pohjan 15 (23) välinen väli (b).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kierrerakenne, tunnettu siitä, että sivut (19, 20) ovat kaltevuudeltaan 25 - 40°, mieluiten 35°, iskuporatangon pitkit-täisakseliin nähden.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kierrerakenne, tunnettu siitä, että kierteissä (12, 13) on yksi sisäänmeno ja kierteiden nousukulma (a) on 5,5° - 8°, jol- ____: loin nousukulma (a) pienenee 0,4° - 0,8° kierteiden (12, . 13) halkaisijan kasvaessa 10 mm, ja jolloin nousukulma (a) 25 on noin 7,2° kun sisäkierteen (12) ulkohalkaisija on — 38 mm.
4. Porakappale käytettäväksi iskuporassa poratanko-na (10), liitosholkkina tai porankärkenä, johon kuuluu sylinterimäinen sisäkierre (12) sovitettuna liitettäväksi 30 vastaavaan sylinterimäiseen ulkokierteeseen (13) iskupo-rakoneen toisessa porakappaleessa, jolloin kierteillä (12, 13. on päittäin toisiinsa osuvat sivut (19, 20), jotka ovat suorat toisiaan koskettavilta osilta, jolloin ulkokierteen (13) pohjan (22) ja sisäkierteen (12) harjan (24) 35 välinen väli (a), edullisesti kierteen kaikilla kierrok- β 87829 silla, on suurempi kuin 1 % ulkokierteen (13) ulkohalkai-sijasta (Dy), tunnettu siitä, että ulkokierteen (13) pohjan (22) ja sisäkierteen (12) harjan (24) välinen väli (a) on ainakin neljä kertaa suurempi kuin ulkokier-5 teen (13) harjan (21) ja sisäkierteen (12) pohjan (23) välinen väli (b).
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen porakappale, tunnettu siitä, että sivut (19, 20) ovat kaltevuudeltaan 25° - 40°, mieluiten 35°, porakappaleen (10) pit- 10 kittäisakseliin nähden.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen porakappale, jossa kappaleessa kierteissä (12, 13) on yksi sisäänmeno ja kierteiden nousukulma (a) on 5,5° - 8°, jolloin nousukulma (a) pienenee 0,4® - 0,8® kun kierteiden (12, 13) läpimitta 15 kasvaa 10 mm, ja jolloin nousukulman (a) on oltava 7,2® kun kierteen (12) ulkoläpimitta on 38 mm.
9 S 7 829