(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US95/01456 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W095/30819, PCT Gazette nr 49/95 (11) (13) B1 (51) IntCl6: E21B 10/16 ( 5 4 ) Zespół obrotowego wiertła tnącego (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: ,US,08/ KENNAMETAL INC., Latrobe, US (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca wynalazku: BUP 22/97 Daniel C. Sheirer, Bedford, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 01/00 Słomińska-Dziubek Anna, POLSERVICE PL B1 (57)1. Zespół obrotowego wiertła tnącego, zawierający wiertło tnące posiadające względem osi usytuowaną przednią końcówkę i tylną końcówkę i co najmniej jedną wkładkę tnącą w przedniej końcówce, przy czym wiertło tnące ma wybranie ze skierowanym do tyłu otworem w tylnej końcówce tnącego wiertła i ścianką otaczającą wybranie, a w przedniej końcówce wiertło tnące posiada co najmniej jeden kanał połączony jest z wybraniem, zaś z wiertłem tnącym jest połączony uchwyt posiadający względem osi przednią końcówkę i tylną końcówkę, znamienny tym, że między przednią końcówką (52) uchwytu (50,120,128,158) umieszczonego w wybraniu (28,152) wiertła tnącego (20,150) i ścianką (30) wybrania (28,152) jest usytuowany uszczelniający pierścień (60,156). FIG I

2 Zespół obrotowego wiertła tnącego Zastrzeżenia patentowe 1. Zespół obrotowego wiertła tnącego, zawierający wiertło tnące posiadające względem osi usytuowaną przednią końcówkę i tylną końcówkę i co najmniej jedną wkładkę tnącą w przedniej końcówce, przy czym wiertło tnące ma wybranie ze skierowanym do tyłu otworem w tylnej końcówce tnącego wiertła i ścianką otaczającą wybranie, a w przedniej końcówce wiertło tnące posiada co najmniej jeden kanał połączony jest z wybraniem, zaś z wiertłem tnącym jest połączony uchwyt posiadający względem osi przednią końcówkę i tylną końcówkę, znamienny tym, że między przednią końcówką (52) uchwytu (50,120,128,158) umieszczonego w wybraniu (28, 152) wiertła tnącego (20,150) i ścianką (30) wybrania (28,152) jest usytuowany uszczelniający pierścień (60,156). 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że uszczelniający pierścień (60,156) stanowi hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem (50,120,128,158) i wybraniem (28,152) wiertła tnącego (20). 3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że w ściance wybrania (152) jest usytuowany rowek (154), w którym umieszczony jest uszczelniający pierścień (156). 4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że uszczelniający pierścień (60,156) jest usytuowany w uchwycie (50, 2 0, 128) w pobliżu przedniej końcówki (52) uchwytu (50). 5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianka (30) wybrania (28) wiertła tnącego (20) posiada przednią część (34) o kształcie cylindrycznym, sąsiadującą z przednią końcówką (22) wiertła tnącego (20) oraz posiada tylną część (36) sąsiadującą z tylną końcówką (24) wiertła tnącego (20) o kształcie różnym od cylindrycznego. 6. Zespół według zastrz. 5, znamienny tym, że uchwyt (50), w jego przedniej końcówce (52), posiada cylindryczną przednią część (56), przy czym cylindryczna przednia część (56) uchwytu (50) ma rowek (58), w którym jest umieszczony uszczelniający pierścień (60) stykający się szczelnie dla cieczy z przedniączęścią(34) ścianki (30) wybrania (28) i z przedniączęścią(56) uchwytu (50). 7. Zespół według zastrz. 6, znamienny tym, że uchwyt (50) posiada niecylindryczną przedniączęść (62) usytuowaną z tyłu za cylindrycznąprzedniączęścią(56), przy czym kształt niecylindrycznej przedniej części (62) uchwytu (50) odpowiada kształtowi tylnej części (36) ścianki (30) wybrania (28) wiertła tnącego (20) tworząc po zmontowaniu połączenie napędowe między wiertłem tnącym (20) i uchwytem (50). 8. Zespół według zastrz. 7, znamienny tym, że niecylindryczną przednia część (62) uchwytu (50) posiada nacięcie (66), natomiast wiertło tnące (20) posiada otwór (38) przechodzący przez niecylindryczną tylną część (36) ścianki (30) wybrania (28), a w nacięciu (66) jest umieszczony ustalający element (106) przechodzący przez otwór (38) wiertła tnącego (20) tworząc mocowanie wiertła tnącego (20) i uchwytu (50). 9. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że uchwyt (50,120, 128,158) posiada przechodzący przezeń usytuowany wzdłużnie centralny kanał (55) i jest połączony z przednią końcówką żerdzi wiertniczej (94, 172) posiadającej wzdłużny centralny kanał (96), który ma niecylindryczną część i cylindryczną część, przy czym centralny kanał (96) żerdzi wiertnił czej (94,172) jest połączony ze źródłem sprężonego płynu (116), a poprzez centralny kana(96) żerdzi wiertniczej (94, 172), centralny kanał (55) uchwytu (50, 158) i wybranie (28, 152) wiertła tnącego (20, 150) źródło sprężonego płynu (118) jest połączone z kanałem (40) wiertła tnącego (20,150). 10. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że uchwyt (50,158) posiada niecylindryczną tylną część (78) i cylindryczną tylną część (86), przy czym pomiędzy niecylindryczną przednią częścią (62) i cylindrycznątylną częścią (86) uchwytu (50,158) jest usytuowany występ (70,166) o zwiększonej średnicy, a przekrój niecylindrycznej tylnej części (78) uchwytu (50,158) odpowiada dokładnie przekrojowi niecylindrycznej części centralnego kanału (96) żerdzi wiertni-

3 czej (94), w której jest umieszczona tworząc połączenie napędowe między żerdzią wiertniczą (94, 172) i uchwytem (50,158). 11. Zespół według zastrz. 10, znamienny tym, że tylna niecylindryczna część (78) uchwytu (50) posiada rowek (80), w którym jest umieszczony tylny uszczelniający pierścień (82), przy czym tylny uszczelniający pierścień (82) styka się z cylindryczną częścią centralnego kanału (96) żerdzi wiertniczej (94) tworząc hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem (50) i wewnętrzną ścianką centralnego kanału (96) żerdzi wiertniczej (94). 12. Zespół według zastrz. 11, znamienny tym, że uchwyt (50) posiada pierścień ustalający (88) usytuowany w jego tylnej końcówce (54), przy czym pierścień ustalający (88) styka się z wewnętrzną ścianką cylindrycznej części centralnego kanału (96) żerdzi wiertniczej (94) tworząc mocowanie uchwytu (50) do żerdzi wiertniczej (94). 13. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że wiertło tnące (20) posiada otwór (38) w ściance (30) wybrania (28) połączony z wybraniem (28) a uchwyt (128) posiada obciążony wstępnie tłoczek (136), który jest zamontowany ruchomo między położeniem wysuniętym, w którym tłoczek (136) jest usytuowany w otworze (38) w ściance (30) wybrania (28) i położeniem cofiiiętym, w którym tłoczek (136) jest usytuowany poza otworem (38) ścianki (30) wybrania (28). 14. Zespół obrotowego wiertła tnącego, zawierający wiertło tnące posiadające względem osi usytuowaną przednią końcówkę i tylną końcówkę i co najmniej jedną wkładką tnącą w przedniej końcówce, przy czym wiertło tnące ma wybranie ze skierowanym do tyłu otworem w tylnej końcówce tnącego wiertła i ścianką otaczającą wybranie, a w przedniej końcówce wiertło tnące posiada co najmniej jeden kanał połączony z wybraniem, zaś z wiertłem tnącym jest połączony uchwyt posiadający względem osi przednią końcówkę i tylną końcówkę, znamienny tym, że przednia końcówka (52) uchwytu (50,158) jest umieszczona w wybraniu (28) wiertła tnącego (20, 150), a przy przedniej końcówce (52) uchwytu (50,158) jest usytuowany przedni uszczelniający pierścień (60, 156) stykający się szczelnie dla płynu z uchwytem (50, 158) i wiertłem tnącym (20,150), przy czym uchwyt (50,158) ma wzdłużny centralny kanał (55) połączony z wybraniem (28) i posiada pośredni zewnętrzny oporowy występ (70) usytuowany od przodu uchwytu (50,158) w miejscu ograniczającym odległość wprowadzenia uchwytu (50) do wybrania (28), a od tyłu występ oporowy (70) uchwytu (50,158) jest usytuowany w miejscu ograniczającym odległość wprowadzania uchwytu (50,158) w otwór (98) żerdzi wiertniczej (94,172), która jest połączona z tylną końcówką uchwytu (50,158), przy czym między żerdzią wiertniczą (94, 172) i uchwytem (50,158) jest usytuowany stykający się z nimi szczelnie dla płynu tylny pierścień uszczelniający (82,176). 15. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że żerdź wiertnicza (94,172) ma wzdłużny centralny kanał (96,173) z czołowym otworem (98) na przednim końcu (100), z którym jest połączony przepływowo centralny kanał uchwytu (50,158), a tylny koniec centralnego kanału (96, 173) żerdzi wiertniczej (94,172) jest połączony ze źródłem sprężonego płynu (118) i zespołem napędowym (116). 16. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że przedni pierścień uszczelniający (60) jest osadzony w uchwycie (50). 17. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że przedni pierścień uszczelniający (156) jest osadzony w wiertle tnącym (150). 18. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że tylny pierścień uszczelniający (176) jest osadzony w żerdzi wiertniczej (172). 19. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że wiertło tnące (20) i uchwyt (50) oraz uchwyt (50) i żerdź wiertnicza (94) są połączone ze sobą napędowo. 20. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że uchwyt (50) jest wyposażony w element ustalający (88), który jest usytuowany w otworze (96) żerdzi wiertniczej (94) ustalając położenie uchwytu (50) na żerdzi wiertniczej (94). 21. Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że kanał (40) wiertła tnącego (20) ma ujście przy wkładce tnącej (26).

4 Zespół według zastrz. 14, znamienny tym, że wiertło tnące (20) zawiera zestaw wielu wkładek tnących (26) i ma wiele kanałów (40). * * * Przedmiotem wynalazku jest zespół obrotowego wiertła tnącego. Rozbudowa podziemnej kopalni, na przykład kopalni węgla kamiennego, wymaga kopania tuneli. Początkowo strop tunelu nie jest podparty. W celu podparcia i stabilizacji stropu na wykonanym obszarze podziemnego tunelu w stropie wykonywane są otwory wiertnicze za pomocą zespołów obrotowych wierteł tnących. Znany jest zespół obrotowego wiertła tnącego, który zawiera wiertło tnące posiadające względem osi usytuowaną przednią końcówkę i tylną końcówkę i co najmniej jedną wkładkę tnącą w przedniej końcówce. Wiertło tnące ma wybranie ze skierowanym do tyłu otworem w tylnej końcówce tnącego wiertła i ścianką otaczającą wybranie. W przedniej końcówce wiertło tnące posiada co najmniej jeden kanał połączony z wybraniem, zaś z wiertłem tnącym jest połączony uchwyt posiadający względem osi przednią końcówkę i tylną końcówkę. Żerdź wiertnicza jest przymocowana do wiertła. Tnące wiertło tnące jest instalowane rozłącznie bezpośrednio lub za pośrednictwem uchwytu w żerdzi wiertniczej na jej dalszym końcu. Następnie stropowe wiertło tnące jest dociskane do stropu i zespół wiertniczy zostaje uruchomiony w celu wykonania odwiertu w stropie. Odwiert sięga w strop na głębokość od dwóch stóp do ponad dwudziestu stóp. Odwierty te wypełniane są żywicą, a następnie mocowane są w nich śruby stropowe. Następnie do śrub stropowych mocowane są podpory stropu, na przykład płyty stropowe. Znane są różne typy stropowych koronek wiertniczych do wykonywania odwiertów na śruby stropowe. Te rodzaje wierteł obejmują wiercenie na mokro, to znaczy wiercenia przy którym chłodziwo uderza we wkładki tnące i obszar wiercenia, stropową koronkę wiertniczą z zewnętrznym chwytem i stropową koronkę wiertniczą, w którym zastosowano odkuwkę korpusu, jak w przypadku próżniowego centrycznego wiertła tnącego, nie posiadającego jednak żadnych otworów w bocznych ściankach i posiadającego kanały dla płynu w swojej przedniej końcówce oraz otwór w swojej tylnej części. Wiertła tnące z zewnętrznym uchwytem są ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,190,125, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,819,748 oraz patent U.S.A. nr 5,180,022, które przedstawiają rozmaite przykłady wykonania wiertła tnącego z zewnętrznym uchwytem. O ile poszczególne konstrukcje mogą się między sobą różnić, typ wiertła tnącego z zewnętrznym chwytem na ogół składa się z przedniej części głowicowej, w której osadzona jest co najmniej jedna wkładka tnąca oraz uchwytu, który wystaje do tyłu z części głowicowej. Żerdź wiertnicza posiada otwór w swojej przedniej końcówce, w który na ogół wchodzi zewnętrzny uchwyt wiertła tnącego. Następnie element złączny łączy wiertło tnące z żerdzią wiertniczą w uchwycie. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym nr 4,190,125 wiertło tnące jest połączone z żerdzią wiertniczą za pomocą odpowiednio kołka ustalającego i sprężynowego elementu ustalającego. W przypadku rozwiązania z opisu patentowego nr 4,819,748 zespół kołka ustalającego łączy wiertło tnące z żerdzią wiertniczą. W konfiguracji zewnętrznego chwytu wiertła tnącego w ostatnim rozwiązaniu z wymienionych, wiertło tnące jest połączone z żerdzią wiertniczą za pomocą jednego kołka ustalającego lub kilku takich kołków. W przypadku stosowania kołka lub innego zespołu ustalającego, który wymaga wykonania otworu przechodzącego przez ściankę żerdzi wiertniczej, powstaje połączenie między wybraniem w wiertle tnącym zawierającym chłodziwo znajdujące się pod ciśnieniem i zewnętrznym otoczeniem wiertła tnącego. Podczas wiercenia połączenie to jest przyczyną przecieków chłodziwa w postaci strug o wysokim ciśnieniu. W innym znanym rodzaju wiertła tnącego zastosowany jest korpus wiertła wykonany z odkuwki jak w przypadku centrycznego stropowego wiertła próżniowego, z tym wyjątkiem, że

5 brak jest otworów bocznych, a kanały płynu znajdują się w przedniej końcówce w pobliżu wkładek tnących. Ten rodzaj wiertła tnącego również posiada centralne wybranie, w którym znajduje się tylny otwór, w który wchodzi przednia końcówka centrycznego wydrążonego uchwytu. Kołek ustalający przechodzi przez boczną część korpusu wiertła tnącego i wchodzi w poprzeczny otwór w uchwycie. Uchwyt łączy wiertło z wydrążoną żerdzią wiertniczą. Kanały płynu łączą się ze źródłem chłodziwa znajdującego się pod ciśnieniem za pośrednictwem wybrania, podłużnego otworu w uchwycie i otworu w żerdzi wiertniczej. Podczas pracy chłodziwo wypływa z wiertła tnącego przez połączenie między uchwytem i wiertłem tnącym. W przeszłości do wiercenia otworów w stropie wykorzystywano centryczne próżniowe wiertło tnące znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,603,751. W tym rodzaju wiertła tnącego znajduje się centralne wydrążenie, które wchodzi na tylną część wiertła oraz kilka otworów w bocznej ścianie wiertła tnącego, które łączą się z wybraniem. Uchwyt wchodzi w centralne wybranie przez tylny otwór. Uchwyt łączy wiertło z wydrążoną żerdzią wiertniczą. Otwory i wybranie łączą się za pośrednictwem otworu w uchwycie i żerdzi wiertniczej z urządzeniem próżniowym, które podczas pracy zasysa cząsteczki i inne odwierciny przez otwory do wybrania, a następnie odprowadza poza obręb obszaru wiercenia przez centralny otwór żerdzi wiertniczej. Przy operacji wiercenia otworu dla śrub stropowych ważne jest, aby wkładki tnące wiertła tnącego dopływała dostateczna ilość chłodziwa, którym jest zazwyczaj woda, w celu utrzymania dostatecznie niskiej temperatury. Ponieważ podczas wiercenia wytwarzane są ogromne ilości ciepła, zachodzi konieczność chłodzenia wiertła w celu uniknięcia, a co najmniej obniżenia, termicznego zużycia materiału wkładki tnącej. Dotyczy to większości materiałów, z których są wykonane wkładki tnące, w tym, bez żadnych ograniczeń, takie materiały jak kompozyt diamentu polikrystalicznego i tungstenowe spieki węglikowo-kobaltowe. Przy wierceniu na mokro zespołem wiertła tnącego do wkładki tnącej musi być więc doprowadzana w skuteczny sposób dostateczna ilość chłodziwa. Zarówno w przypadku wiertła tnącego z chwytem zewnętrznym jak i zmodyfikowanego centrycznego stropowego wiertła próżniowego, w którym stosowany jest centryczny próżniowy uchwyt, połączenie między uchwytem i wiertłem tnącym zapewnia połączenie chłodziwa znajdującego się pod ciśnieniem z zewnętrznym otoczeniem wiertła. Innymi słowy chłodziwo podczas wiercenia wypływa przez to połączenie. Ponieważ wiertło tnące obraca się z dużą prędkością obrotową, a chłodziwo znajduje się pod ciśnieniem, chłodziwo na ogół wypływa w postaci strumienia o dużym ciśnieniu i opryskuje operatora. Jest to dla operatora nieprzyjemne i stwarza niekorzystne warunki pracy. Powoduje również ubytki chłodziwa, które zespół doprowadza do wkładek tnących zmniejszając tym samym skuteczność zespołu wiertła tnącego. Podczas wiercenia operator może natknąć się w warstwach ziemi na pokład błota. Przy dużych ilościach błota kanały doprowadzające chłodziwo bezpośrednio do wkładek tnących mogą ulec zatkaniu błotem. W takim przypadku operator musi zaprzestać wiercenia w celu oczyszczenia kanałów. Fakt, że chłodziwo wycieka z tego zespołu powoduje, że w efekcie do kanałów odpływa mniejsza ilość znajdującego się pod ciśnieniem chłodziwa. Oznacza to, że do kanałów wpływa mniej chłodziwa, które mogłoby zapobiegać zatkaniu ich. Ponadto z uwagi na to, że chłodziwo porusza się po linii najmniejszego oporu, będzie ono wykazywało większe tendencje do wypływania przez połączenie między wiertłem tnącym i żerdzią wiertniczą lub uchwytem, niż przepływania przez kanały, w związku z czym kanał pozostanie zatkany błotem dotąd dopóki operator nie oczyści go ręcznie. Do tej pory nie istniało wiertło tnące do wiercenia na mokro, w którym zastosowany jest korpus podobny do tego, jaki wykorzystany jest w centrycznym próżniowym wiertle stropowym. Zapewnienie wiertła tnącego do wiercenia na mokro, w którym zastosowany jest korpus z odkuwki podobny jak korpus z odkuwki dla centrycznego próżniowego wiertła tnącego umożliwiłoby produkcję takiej samej odkuwki korpusu wiertła dla potrzeb związanych z wierceniem otworów za pomocą centrycznego próżniowego wiertła i wiertła tnącego do wiercenia na mokro. Stwarza to możliwości produkcyjne, które do tej pory nie istniały.

6 Zgłoszenie patentowe Stanów Zjednoczonych nr seryjny 07/935,956 zarejestrowane 26 sierpnia 1992 roku, dotyczące WIERTŁA TNĄCEGO I WKŁADKI TNĄCEJ, ujawnia wybrane wkładki tnące, to znaczy wkładki tnące wykonane z polikrystalicznego kompozytu diamentowego, przy czym to zgłoszenie patentowe jest tu wymienione w charakterze informacyjnym. Według wynalazku, zespół obrotowego wiertła tnącego, zawiera wiertło tnące posiadające względem osi usytuowaną przednią końcówkę i tylną końcówkę i co najmniej jedną wkładkę tnącą w przedniej końcówce. Wiertło tnące ma wybranie ze skierowanym do tyłu otworem w tylnej końcówce tnącego wiertła i ścianką otaczającą wybranie, a w przedniej końcówce wiertło tnące posiada co najmniej jeden kanał, który połączony z wybraniem, zaś z wiertłem tnącym jest połączony uchwyt posiadający względem osi przednią końcówkę i tylną końcówkę. Według wynalazku zespół obrotowego wiertła tnącego, charakteryzuje się tym, że między przednią końcówką uchwytu umieszczonego w wybraniu wiertła tnącego i ścianką wybrania jest usytuowany uszczelniający pierścień. Uszczelniający pierścień stanowi hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem i wybraniem wiertła tnącego. W ściance wybrania jest usytuowany rowek, w którym umieszczony jest uszczelniający pierścień. Korzystne jest, że uszczelniający pierścień jest usytuowany w uchwycie w pobliżu przedniej końcówki uchwytu. Ścianka wybrania wiertła tnącego posiada przednią część o kształcie cylindrycznym, sąsiadującą z przednią końcówką wiertła tnącego oraz posiada tylną część sąsiadującą z tylną końcówką wiertła tnącego o kształcie różnym od cylindrycznego. Korzystne jest, że uchwyt, w jego przedniej końcówce, posiada cylindryczną przednią część, przy czym cylindryczna przednia część uchwytu ma rowek, w którym jest umieszczony uszczelniający pierścień stykający się szczelnie dla cieczy z przednią częścią ścianki wybrania i z przednią częścią uchwytu. Uchwyt posiada niecylindryczną przednią część usytuowaną z tyłu za cylindryczną przednią częścią przy czym kształt niecylindrycznej przedniej części uchwytu odpowiada kształtowi tylnej części ścianki wybrania wiertła tnącego tworząc po zmontowaniu połączenie napędowe między wiertłem tnącym i uchwytem. Niecylindryczna przednia część uchwytu posiada nacięcie, natomiast wiertło tnące posiada otwór przechodzący przez niecylindryczną tylną część ścianki wybrania, a w nacięciu jest umieszczony ustalający element przechodzący przez otwór wiertła tnącego tworząc mocowanie wiertła tnącego i uchwytu. Uchwyt posiada przechodzący przezeń usytuowany wzdłużnie centralny kanał i jest połączony z przednią końcówką żerdzi wiertniczej posiadającej wzdłużny centralny kanał, który ma niecylindryczną część i cylindryczną część, przy czym centralny kanał żerdzi wiertniczej jest połączony ze źródłem sprężonego płynu, a poprzez centralny kanał żerdzi wiertniczej, centralny kanał uchwytu i wybranie wiertła tnącego źródło sprężonego płynu jest połączone z kanałem wiertła tnącego. Uchwyt posiada niecylindryczną tylną część i cylindryczną tylną część, przy czym pomiędzy niecylindryczną przednią częścią i cylindryczną tylną częścią uchwytu jest usytuowany występ o zwiększonej średnicy, a przekrój niecylindrycznej tylnej części uchwytu odpowiada dokładnie przekrojowi niecylindrycznej części centralnego kanału żerdzi wiertniczej, w której jest umieszczona tworząc połączenie napędowe między żerdzią wiertniczą i uchwytem. Niecylindryczna tylna część uchwytu posiada rowek, w którym jest umieszczony uszczelniający pierścień, przy czym uszczelniający pierścień styka się z cylindryczną częścią centralnego kanału żerdzi wiertniczej tworząc hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem i wewnętrzną ścianką centralnego kanału żerdzi wiertniczej. Korzystne jest, że uchwyt posiada pierścień ustalający usytuowany w jego tylnej końcówce, przy czym pierścień ustalający styka się z wewnętrzną ścianką cylindrycznej części centralnego kanału żerdzi wiertniczej tworząc mocowanie uchwytu do żerdzi wiertniczej.

7 Wiertło tnące posiada otwór w ściance wybrania połączony z wybraniem a uchwyt posiada obciążony wstępnie tłoczek, który jest zamontowany ruchomo między położeniem wysuniętym, w którym tłoczek jest usytuowany w otworze w ściance wybrania i położeniem cofniętym, w którym tłoczek jest usytuowany poza otworem ścianki wybrania. W innym przykładzie wynalazku, zespół obrotowy wiertła tnącego charakteryzuj e się tym, że przednia końcówka uchwytu jest umieszczona w wybraniu wiertła tnącego, a przy przedniej końcówce uchwytu jest usytuowany przedni uszczelniający pierścień stykający się szczelnie dla płynu z uchwytem i wiertłem tnącym. Uchwyt ma wzdłużny centralny kanał połączony z wybraniem i posiada pośredni zewnętrzny oporowy występ usytuowany od przodu uchwytu w miejscu ograniczającym odległość wprowadzenia uchwytu do wybrania. Od tyłu występ oporowy uchwytu jest usytuowany w miejscu ograniczającym odległość wprowadzania uchwytu w otwór żerdzi wiertniczej, która jest połączona z tylną końcówką uchwytu. Między żerdzią wiertniczą i uchwytem jest usytuowany stykający się z nimi szczelnie dla płynu tylny pierścień uszczelniający. Żerdź wiertnicza ma wzdłużny centralny kanał z czołowym otworem na przednim końcu, z którym jest połączony przepływowo centralny kanał uchwytu, a tylny koniec centralnego kanału żerdzi wiertniczej jest połączony ze źródłem sprężonego płynu i zespołem napędowym. Przedni pierścień uszczelniający jest osadzony w uchwycie lub w wiertle tnącym. Tylny pierścień uszczelniający jest osadzony w żerdzi wiertniczej. Wiertło tnące i uchwyt oraz uchwyt i żerdź wiertnicza są połączone ze sobą napędowo. Uchwyt jest wyposażony w element ustalający, który jest usytuowany w otworze żerdzi wiertniczej ustalając położenie uchwytu ha żerdzi wiertniczej. Kanał wiertła tnącego ma ujście przy wkładce tnącej. Wiertło tnące zawiera zestaw wielu wkładek tnących i ma wiele kanałów. Zespół obrotowego wiertła tnącego, według wynalazku zapewnia bezpośredni i sprawny przepływ znajdującego się pod ciśnieniem chłodziwa ze źródła chłodziwa do kanałów płynu. Takie bezpośrednie połączenie zapewnia obecność uszczelek zapobiegających wyciekom płynu między uchwytem i wiertłem tnącym. Dzięki takiemu bezpośredniemu i sprawnemu połączeniu do wkładek tnących dopływa więcej chłodziwa utrzymując ich temperaturę w dopuszczalnym zakresie. Ponadto z uwagi na fakt, że kanałami przepływa więcej chłodziwa i nie ma przecieków ciśnienie płynu jest utrzymywane na takim poziomie, że lepiej chroni kanały płynu przed zatkaniem przez błoto oraz umożliwia sprawniejsze odetkanie kanałów płynu w razie ich zatkania przez błoto. Zespół obrotowego wiertła tnącego nadaje się do wykorzystania przy wykonywaniu odwiertów, zwłaszcza w stropie sztolni podziemnej kopalni. Chłodziwo jest sprawnie doprowadzane do wkładki tnącej uniemożliwiając jej osiągnięcie temperatury, w której następuje jej degradacja cieplna, przy uniemożliwieniu zatkania kanałów płynu błotem w trakcie wiercenia i chroniąc operatora przed opryskiwaniem. Zaletą jest też to, że w zespole według wynalazku odkuwka korpusu wiertła tnącego jest taka sama jak odkuwka centrycznego próżniowego wiertła tnącego. Objaśnienia figur rysunku Przedmiotem wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wzajemne położenie wiertła tnącego, uchwytu i części żerdzi wiertniczej w rzucie perspektywicznym; fig. 2 - zespół wiertła tnącego, uchwyt i część żerdzi wiertniczej w widoku z boku, przy czym wiertło tnące i żerdź wiertnicza pokazane są w przekroju poprzecznym; fig. 3 - uchwyt w przekroju poprzecznym; fig. 4 - inny przykład wykonania uchwytu w przekroju poprzecznym pokazujący gwintowany wkręt wprowadzany w gwintowany otwór w celu połączenia wiertła tnącego z uchwytem; fig. 5 - jeszcze inny przykład wykonania uchwytu w przekroju poprzecznym w widoku z boku pokazujący układ tłoczka wstępnie obciążonego sprężyną przeznaczony do łączenia wiertła tnącego z uchwytem; oraz fig. 6 - jeszcze inny przykład wykonania uchwytu w przekroju poprzecznym w widoku z boku pokazujący wiertło tnące z

8 okrągłym pierścieniem uszczelniającym i żerdź wiertniczą z okrągłym pierścieniem uszczelniającym. Przykłady realizacji wynalazku Przedstawiony na rysunku, a zwłaszcza na fig. 1 do 3, zespół obrotowy tnącego wiertła zawiera wiertło tnące 20. Wiertło tnące 20 pokazane na rysunkach jest wiertłem stropowym. Wiertło tnące 20 posiada wzdłuż osi przednią końcówkę 22 i tylną końcówkę 24. Przedstawione na fig. 1 wiertło tnące 20 wyposażone jest w dwie wkładki tnące 26 w jego przedniej końcówce 22. Jakkolwiek w typowym przykładzie wykonania zastosowano dwie wkładki tnące 26, nie oznacza to zamiaru ograniczenia zakresu wynalazku do jakiejkolwiek określonej liczby lub rozmieszczenia wkładek tnących. Wkładki tnące 26 mogą być wykonane z polikrystalicznego kompozytu diamentowego. Oprócz wkładek wykonanych z polikrystalicznego kompozytu diamentowego inne wkładki także nadają się do zastosowania w wynalazku. Korzystnie stosuje się wkładki ze spieków węglików wolframowych, a niniejszy wynalazek odnosi się do wierteł stropowych, w których zastosowano wkładki tnące z dowolnego materiału. Wiertło tnące 20 posiada wybranie 28. Ścianka 30 ogranicza wybranie 28. Wybranie 28 posiada od tyłu otwór 32. Ścianka 30 wybrania 28 posiada na swoim przednim końcu przednią część 34 o kształcie cylindrycznym, wyznaczającą cylindryczną wnękę. Ścianka 30 wybrania 28 posiada na swoim tylnym końcu tylną część 36 o kształcie sześciokątnym, która wyznacza sześciokątną, lub niecylindryczną, przestrzeń. Wiertło tnące 20 posiada otwór 38 przechodzący przez jego boczną ściankę. Ponadto wiertło tnące 20 posiada w swojej przedniej części dwa kanały 40 doprowadzające płyn. Te kanały 40 są połączone z wybraniem 28. Te kanały 40 ukierunkowane są w taki sposób, że płyn, to znaczy chłodziwo, na przykład woda, przepływający przez nie uderza we wkładki tnące 26. Zespół wiertła tnącego jest ponadto wyposażony w uchwyt 50. Uchwyt 50 posiada względem osi przednią końcówkę 52 i tylną końcówkę 54. Uchwyt 50 posiada przechodzący przezeń na całej jego długości centralny podłużny otwór tworzący centralny kanał 55. Uchwyt 50 posiada cylindryczną przednią część 56 o cylindrycznej powierzchni, usytuowaną na jego przedniej końcówce 52. W powierzchni cylindrycznej przedniej części 56 wykonany jest pierścieniowy rowek 58, w którym znajduje się okrągły uszczelniający pierścień 60. Z tyłu za cylindryczną przednią częścią 56 znajduje się niecylindryczną przednia część 62 o powierzchni sześciokątnej. Niecylindryczną przednia część 62 posiada zasadniczo sześć płaskich powierzchni tworzących sześciokąt. W jednej z jej powierzchni 64 wykonane jest nacięcie 66. Nacięcie 66 nie dochodzi do centralnego kanału 55 uchwytu 50. Uchwyt 50 posiada również oporowy występ 70 w postaci występu o zwiększonej średnicy, który znajduje się między osiowo usytuowaną przednią końcówką 52 i osiowo usytuowaną tylną końcówką 54 uchwytu 50. Oporowy występ 70 posiada przednią czołową powierzchnię 72 i tylną czołową powierzchnię 74. Uchwyt 50 posiada ponadto niecylindryczną tylną część 78 o kształcie sześciokątnym, usytuowaną osiowo z tyłu oporowego występu 70. W niecylindrycznej tylnej części 78 wykonany jest pierścieniowy rowek 80, w którym znajduje się okrągły tylny uszczelniający pierścień 82. Cylindryczna tylna część 86 o cylindrycznej powierzchni posiadająca zmniejszoną średnicę przylega z tyłu do niecylindrycznej tylnej części 78. Na cylindrycznej tylnej części 86 o zmniejszonej średnicy znajduje się sprężysty ustalający pierścień 88. Figury 1 i 2 przedstawiają przednią część żerdzi wiertniczej 94. Żerdź wiertnicza 94 posiada wzdłużny centralny kanał 96, którego czołowy otwór 98 wychodzi w jej przednim końcu 100. Powierzchnia 102 centralnego kanału 96 w przednim końcu 100 ma kształt sześciokątny. Podczas montażu zespołu wiertła tnącego wiertło tnące 20 wprowadzane jest w przednią końcówkę 52 uchwytu 50. Nawiązując do fig. 2 przednia końcówka 52 uchwytu 50 wchodzi w wybranie 28 na głębokość ograniczaną przez oporowy występ 70. W związku z tym tylna końcówka 24 wiertła tnącego 20 styka się z przednią czołową powierzchnią 72 występu oporowego 70, ograniczając głębokość, na jaką można wyprowadzić uchwyt 50 do wybrania 28.

9 Gdy położenie uchwytu 50 w wybraniu 28 zostanie ustalone okrągły uszczelniający pierścień 60 zapewnia hydrauliczne uszczelnienie z przednią częścią 34 ścianki 30 tak, że między uchwytem 50 i wiertłem tnącym 20 powstaje uszczelnienie hydrauliczne. Efektem uszczelnienia jest bezpośredni przepływ chłodziwa, które wypływa z centralnego kanału 55 uchwytu 50, do wybrania 28, a następnie do kanałów 40. Na połączeniu między uchwytem 50 i wiertłem tnącym 20 nie ma wycieków chłodziwa. Środkowa część 62 o sześciokątnej czołowej powierzchni uchwytu 50 jest dokładnie dopasowana do tylnej części 36 ścianki 30 wybrania 28 tak, że między uchwytem 50 i wiertłem tnącym 20 jest połączenie napędowe. Przez otwór 38 w bocznej ścianie wiertła tnącego 20 przechodzi ustalający element 106 i wychodzi w nacięcie 66 w uchwycie 50. W przykładzie wykonania z fig. 1 ustalający element 106 posiada cylindryczną głowicę 108 z krawędziami 110 umieszczonymi na jej obwodzie oraz wystający trzpień 112. Trzpień 112 przechodzi przez otwór 38 i wchodzi do nacięcia 66 łącząc uchwyt 50 i wiertło tnące 20. Krawędzie 110 są dociskane do powierzchni wyznaczającej otwór 38 zabezpieczając położenie ustalającego elementu 106. W czołowy otwór 98 w wiertniczej żerdzi 94 wchodzi tylna końcówka 54 uchwytu 50. Gdy uchwyt 50 znajduje się w swoim położeniu w czołowym otworze 98, tylny uszczelniający pierścień 82 tworzy wraz ze ścianką czołowego otworu 98 uszczelnienie hydrauliczne między uchwytem i żerdzią wiertniczą. W efekcie tego uszczelnienia chłodziwo przepływające przez przewód w żerdzi wiertniczej 94 nie wycieka na połączeniu między uchwytem 50 i żerdzią wiertniczą 94. Tylna część 78 uchwytu 50 o sześciokątnej powierzchni jest dokładnie dopasowana do sześciokątnej części czołowego otworu 98 tak, że między uchwytem 50 i żerdzią wiertniczą 94 istnieje połączenie napędowe. Sprężysty ustalający element 88 rozpręża się i zostaje dóciśnięty do cylindrycznej ścianki 104 żerdzi wiertniczej ustalając położenie uchwytu 50 względem żerdzi wiertniczej 94. Podczas pracy żerdź wiertnicza 94 jest połączona z napędzającym członem 116, który wprawia żerdź wiertniczą94 w ruch obrotowy. To z kolei powoduj e wprawienie w ruch obrotowy uchwytu 50 i wiertła tnącego 20. Operator dociska wiertło tnące 20 do stropu w sztolni w celu wykonania odwiertu dla zainstalowania śruby stropowej. Chłodziwo, którym jest zazwyczaj woda, przepływa z ciśnieniowego źródła chłodziwa 118 przez centralny kanał 96 żerdzi wiertniczej 94. Chłodziwo przepływa z kanału 96 żerdzi wiertniczej 94 do centralnego otworu 55 uchwytu 50, a następnie do wybrania 28 wiertła tnącego 20. Następnie chłodziwo przepływa z wybrania 28 kanałami 40 do wiertła tnącego 20 uderzając w wkładki tnące 26. Na bocznej części zespołu wiertła tnącego nie ma żadnych wycieków chłodziwa. Tak więc w trakcie pracy operator nie będzie zmoczony chłodziwem wypływającym pod wysokim ciśnieniem. Figura 4 przedstawia przekrój poprzeczny w widoku z boku uchwytu 120 i złącznego elementu 122. Konstrukcyjnie uchwyt 120 jest taki sam jak uchwyt 50 z tym, że zamiast nacięcia posiada gwintowany otwór 124. Gwintowany otwór 124 nie dochodzi do centralnego otworu przechodzącego wzdłużnie przez uchwyt 120. Złączny element 122 jest śrubą, która może być wkręcana w otwór 124. W celu połączenia uchwytu 120 z wiertłem tnącym 20 śruba jest wprowadzana przez otwór 38 do gwintowanego otworu 124 i po wkręceniu jest w nim mocowana łącząc uchwyt 120 z wiertłem tnącym 20. Figura 5 przedstawia inny przykład wykonania uchwytu w przekroju poprzecznym. W uchwycie 128 znajduje się ślepy otwór posiadający dwa przekroje o różnych średnicach, a mianowicie odcinek 130 o większej średnicy i odcinek 132 o mniejszej średnicy. W odcinku 132 o większej średnicy znajduje się sprężyna 134. W ślepym otworze znajduje się tłoczek. Podstawa 138 tłoczka opiera się na sprężynie 134. Gwintowana podkładka 140 z gwintowanym zewnętrznym obwodem jest wkręcana w odcinek 132 o mniejszej średnicy w celu dociśnięcia tłoczka w ślepym otworze. Po przyłożeniu siły tłoczek może przemieszczać się wzdłuż promienia do wewnątrz przeciwdziałając naciskowi sprężyny 134. Jeżeli nie działa na niego zadana siła, sprężyna 134 przemieszcza tłoczek osiowo na zewnątrz do położenia rozprężonego. W celu połączenia wiertła tnącego 20 z uchwytem 128 uchwyt 128 jest wprowadzany od tyłu w wybranie 28 wiertła tnącego 20. Podczas wprowadzenia tłoczek przemieszcza się do

10 wewnątrz tak, że uchwyt 128 może wejść do wybrania 28. Gdy tłoczek znajdzie się na przeciwko otworu 38 w bocznej ściance wiertła tnącego 20, przemieszcza się wzdłuż promienia na zewnątrz pod naciskiem sprężyny 134 wchodząc w otwór 38 i łącząc wiertło tnące 20 z uchwytem 128. Figura 6 przedstawia inny przykład wykonania zespołu uchwytu i wiertła tnącego. W tym przykładzie wykonania wiertło tnące 150 ma konstrukcję podobną do wiertła tnącego 20 z tym, że w ściance wybranie stropowego wiertła 150 wykonany jest pierścieniowy rowek 154. W rowku 154 osadzony jest okrągły uszczelniający pierścień 156. Uchwyt 158 składa się z cylindrycznej przedniej części 162 i niecylindrycznej przedniej części 164. Uchwyt 158 posiada również pośredni występ oporowy 166 i tylną część 168 o zmniejszonej średnicy, na której znajduje się ustalający element 170. W żerdzi wiertniczej 172 wykonany jest centralny kanał 173. W ściance ograniczającej ten centralny kanał 173 wykonany jest rowek 174, w którym umieszczony jest okrągły uszczelniający pierścień 176. W celu zmontowania zespołu według tego przykładu wykonania wprowadza się przednią końcówkę uchwytu 158 do wybrania 152 wiertła tnącego 150 do momentu, w którym występ oporowy 166 napotyka tylną końcówkę wiertła tnącego 150. W tym położeniu okrągły uszczelniający pierścień 156 tworzy hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem 158 i wiertłem tnącym 50. Tylna końcówka uchwytu 158 wchodzi w centralny kanał 173 żerdzi wiertniczej.172 do momentu, w którym przednia końcówka żerdzi wiertniczej 172 napotyka oporowy element 166. W tym położeniu okrągły uszczelniający pierścień 176 tworzy hydrauliczne uszczelnienie między uchwytem 158 i żerdzią wiertniczą 172. Ustalający element 170 ustala położenie uchwytu 158 w żerdzi wiertniczej 172. Inne przykłady wykonania wynalazku staną się widoczne dla fachowców po zapoznaniu się z niniejszym opisem lub praktycznym wykorzystaniem opisanego tu wynalazku. Opis i poszczególne przykłady wykonania należy traktować jako przykładowe, przy czym rzeczywisty zakres i istota wynalazku są ujęte w załączonych zastrzeżeniach patentowych. FIG. 2 FIG. 3

11 FIG.4 FIG. 6 FIG. 5

12 FIG. I Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.