專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)鉆探的鏜刀盤及其滾刀和鞍座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如獨(dú)立權(quán)利要求前敘部分所述的鏜刀盤及其滾刀和鞍座，用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面。
現(xiàn)有技術(shù)例如參見US-A-4,428,271，已知鏜刀盤的滾刀通過滾刀的多邊形軸栓裝入鞍座中。影響已知鏜刀盤的巨大鉆探力常常折斷每個(gè)滾刀的一個(gè)軸栓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種鏜刀盤、滾刀以及鞍座，其設(shè)計(jì)有助于獲得更長的生產(chǎn)周期。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種耐用的滾刀。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種滾刀和鞍座，其設(shè)計(jì)防止所述滾刀和鞍座互相松開。
附圖簡述按照本發(fā)明的鏜刀盤、滾刀和鞍座通過使其具有所附權(quán)利要求的特征，已達(dá)到這些以及其它目的。參考包含的附圖，本發(fā)明在下文中更全面地得以說明。
圖中，

圖1顯示通過一個(gè)擴(kuò)孔頭的軸向橫截面，所述擴(kuò)孔頭用于形成包含按照本發(fā)明的滾刀和鞍座的孔。
圖2A是圖1擴(kuò)孔頭的側(cè)視圖，顯示按照本發(fā)明的滾刀和鞍座；圖2B顯示按照本發(fā)明的滾刀和鞍座的第一端視圖；圖2C示意性地顯示與圖2B端視圖相對的滾刀和鞍座的第二端視圖。
圖3A是顯示按照本發(fā)明的鞍座的側(cè)視圖；圖3B和圖3C分別顯示圖3A中按照箭頭3B和3C的鞍座相對的端視圖；圖3D和圖3E顯示相應(yīng)于圖3B和圖3C端面的頂視圖。
圖4A顯示按照本發(fā)明的滾刀的側(cè)視圖。圖4B顯示按照本發(fā)明的圖4A滾刀軸的側(cè)視圖。圖4C是顯示滾刀軸的另一側(cè)視圖。圖4D和圖4E顯示軸相對的端視圖。
發(fā)明詳述圖1顯示如何由參考標(biāo)號(hào)10所描述的擴(kuò)孔頭在巖礦上下高度(未顯示)之間按照傳統(tǒng)的方式擴(kuò)孔而預(yù)鉆出導(dǎo)向孔。擴(kuò)孔頭10連接到驅(qū)動(dòng)柄12，擴(kuò)孔頭10通過所述驅(qū)動(dòng)柄旋轉(zhuǎn)并被推壓到環(huán)繞導(dǎo)向孔11的環(huán)形面13上。從而，面13界定土層面。
本發(fā)明通常涉及鉆土，但首要地是用于鉆孔(raise boring)。在鉆孔時(shí)(raise boring)，鉆出巖礦上下高度之間的距離，此后，通過更大直徑的鏜刀盤擴(kuò)大導(dǎo)向孔。
鏜刀盤10包括主體16，多個(gè)滾刀或者刀具14，所述滾刀或刀具按可旋轉(zhuǎn)的方式軸接在(journalled)附件或鞍座15的主體上。每個(gè)滾刀包括圓周排列的多排已知的硬金屬圓頂或壓碎部件。鞍座15安裝在主體16上。驅(qū)動(dòng)柄12與主體16相連。
主體16具有安裝鞍座15的安裝面17。鞍座15包括底面18，適于和安裝面17通過諸如螺栓或焊接相連。鞍座15還包括兩個(gè)支腿19、20，滾刀14安裝在兩者之間。支腿19、20在底面18的對立端具有臂21、22。臂21、22距離底面18不同的長度，即，在鏜刀盤旋轉(zhuǎn)方向RB上引導(dǎo)的臂22(見圖2B)比牽引(trailing)臂21更長。臂21、22圍成一個(gè)凹槽50，每個(gè)凹槽具有凹形支撐曲面23，至少部分是環(huán)形或圓柱性。支撐面的法線N基本垂直于底面18，與滾刀14的旋轉(zhuǎn)軸或中心線CL相交。支撐面23通過楞條24在滾刀14的旋轉(zhuǎn)方向上向前與臺(tái)肩或項(xiàng)圈25相連。楞條24包括一個(gè)凹槽，用于降低在支撐面23和臺(tái)肩25之間的區(qū)域形成斷裂的危險(xiǎn)。臺(tái)肩25在虛圓C內(nèi)側(cè)凸出，所述虛圓全部或部分地與支撐面23鄰接或與之相符(見圖3C)。臺(tái)肩25包括停止面26，基本平行于和滾刀旋轉(zhuǎn)軸線相交的平面。支撐面還與斜面27相連，所述斜面在端部基本沿支撐面23的切線方向，所述端部與楞條或臺(tái)肩完全相對。斜面27擴(kuò)展支撐面23處的空間，以利于將滾刀14的軸栓放入鞍座中。每個(gè)支腿19、20的內(nèi)側(cè)都具有空隙，比如切角面28和凹槽29，以避免與滾刀的軸栓相接觸。每個(gè)支腿具有第一通孔30，在所示實(shí)施例中，所述通孔位于布置了軸肩25的法線N同一側(cè)的支撐面23中。從滾刀的軸向看，孔30在支撐面的中間區(qū)域?？?0具有中心線CL1，在所示實(shí)施例中與法線成α角，并優(yōu)選地位于布置了軸肩25的法線N同一側(cè)的凹槽31的壁面32中。角α為0-60°。如果所述角α是0°，中心線CL1與法線N重合，從而凹槽在鞍座中央生成以接受螺母(未顯示)。孔30的中心線CL1與滾刀的旋轉(zhuǎn)軸CL不相交，但是在離滾刀旋轉(zhuǎn)軸垂直距離為X的下面延伸。距離X為支撐面23的半徑R1的10-50％。
滾刀14包括軸23，每個(gè)軸的兩端具有軸栓34和35，所述每個(gè)軸栓具有基本上是圓柱形或凹曲形的支撐面36，用于與鞍座中的支撐面23相鄰接。支撐面36在圓周上延伸大約180°。軸栓34、35具有第二通孔37，與平面38以及凹曲支撐面36相交。支撐面36在滾刀14的旋轉(zhuǎn)方向RC上向前與凹槽39相連。凹槽39形成指向內(nèi)部的項(xiàng)圈40和圓柱形、凹的自由面41。項(xiàng)圈40在與支撐面36相符的虛圓C內(nèi)延伸。項(xiàng)圈40基本是平的，與鞍座的底面18平行。自由面41用于形成適合臺(tái)肩25的一個(gè)空間，使得軸能在鞍座中旋轉(zhuǎn)大約45°。平面38用于在安裝時(shí)構(gòu)成螺栓頭的支撐。每個(gè)軸栓34、35中具有第二通孔37，，所述通孔位于(port)布置項(xiàng)圈的法線N同一側(cè)的支撐面36中。孔37具有中心線CL2，與法線N成α角，所述中心線位于布置項(xiàng)圈的法線N同一側(cè)的支撐面36中。角α為0-60°。如果所述角α是0°，中心線CL2與法線N重合?？?7的中心線CL2與滾刀的旋轉(zhuǎn)軸CL不相交，但是在離滾刀旋轉(zhuǎn)軸垂直距離為X的下面延伸。距離X為支撐面36的半徑R2的10-50％。半徑R1和R2基本上相同。兩個(gè)軸栓34、35中孔37的中心線CL2與軸栓根部42的軸向距離為Y。但是，軸栓35比軸栓34短一些，使得滾刀14能夠定位在鏜刀盤上任意的(optional)鞍座中。
以下首先參照圖2A-2C將滾刀14安裝到鞍座15上。鞍座15連接在鏜刀盤10上。重約125kg的滾刀14被提起和旋轉(zhuǎn)，使得每個(gè)軸栓34、35的最大直徑小于鞍座中臺(tái)肩25和斜面27之間的開口。從而，滾刀能夠放下進(jìn)入鞍座中，直至支撐面36與支撐面23相鄰接。由于由背離支撐面23的斜面27的端部和停止面26所界定的平面P中，能夠充分肯定軸33的最大尺寸比平面P中凹槽50的最小尺寸小，所以前述放下時(shí)能夠保持孔37的中心線CL2垂直，但中心線CL2的角度可相對于孔30的中心線CL1變化。支撐面23由半徑R1確定，其中心位于平面P上，實(shí)質(zhì)是在旋轉(zhuǎn)軸CL上。因而，中心線CL2的角可在距法線N左側(cè)20°與距法線右側(cè)大約30°之間的范圍內(nèi)變動(dòng)。隨后，軸栓通過手或者插入孔37中的桿件，例如螺栓43，在滾刀的旋轉(zhuǎn)方向RC上旋轉(zhuǎn)。在所述旋轉(zhuǎn)期間，在表面41和臺(tái)肩25之間存在間隔。軸栓繞著旋轉(zhuǎn)軸CL旋轉(zhuǎn)，直至項(xiàng)圈40與臺(tái)肩25的停止面26相鄰接。項(xiàng)圈40和臺(tái)肩25也能稱為阻止(counteract)軸33旋轉(zhuǎn)的部件。部件25、40僅在支撐面23、36法線N的一側(cè)。該位置上，中心線CL1和CL2基本上相互對齊，因此，螺栓43形式的固定部件可能通過墊圈(未顯示)能夠穿過兩個(gè)孔37、30，直至螺栓頭與表面38相鄰接。從而，螺栓有螺紋的另一端在凹槽31上凸出，使得螺母44沿所述端旋緊，拉緊所述連接。從而，螺栓43相對于旋轉(zhuǎn)軸CL偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，因此拉緊力將項(xiàng)圈40和臺(tái)肩25的停止面基本上恒定地保持在一起。螺栓43與法線N形成0-60°的角。即使在鉆孔期間螺栓折斷或者松動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向RC上仍將保持項(xiàng)圈40和臺(tái)肩25的停止面26之間的接觸，使得滾刀會(huì)保持在鞍座中。螺栓43的偏置引起其在拉緊期間軸33的旋轉(zhuǎn)，從而，軸被預(yù)壓到臺(tái)肩25上。
如US-A-5,984,024中所述，軸33優(yōu)選地具有一個(gè)內(nèi)腔，形成空間用于放置球軸承或滾珠軸承，以及用于接受潤滑裝置和停止部件，因此其被銀入到本說明書中作為參考。
因此，本發(fā)明涉及一種鏜刀盤及其滾刀和鞍座，用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面，通過設(shè)計(jì)更加耐用的滾刀有助于獲得更長的生產(chǎn)周期，并且即使固定部件變松，該設(shè)計(jì)也能防止所述滾刀和鞍座互相松開。
權(quán)利要求
1.用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面的鏜刀盤，包括主體(16)，具有安裝面(17)；用于滾刀(14)的至少一個(gè)鞍座(15)，由主體(16)支撐；所述鞍座(15)具有支腿(19、20)，每個(gè)支腿具有與第一支撐面(23)相連的第一臂(21)和第二臂(22)；所述鞍座具有孔(30)，用于接受固定部件(43)，所述部件與第一支撐面(23)相交；所述滾刀(14)具有多排壓碎部件，可相對于中心線(CL)旋轉(zhuǎn)；以及軸(33)，具有軸栓(34、35)，每個(gè)軸栓具有第二支撐面(36)，用于和第一支撐面(23)配合，以將滾刀保持在鞍座(15)中；所述軸栓(34、35)具有用于接受固定部件(43)的孔(37)，并與第二支撐面相交；所述固定部件(43)用于連接軸栓(34、35)和臂(21、22)；所述第一支撐面(23)和第二支撐面(36)是曲面，其特征在于，第一支撐面(23)和第二支撐面(36)與防止軸(33)轉(zhuǎn)動(dòng)的部件(25、40)直接或間接相連，并且固定部件(43)用于將部件(25、40)保持在一起。
2.按照權(quán)利要求1的鏜刀盤，其特征在于，所述部件包括在鞍座(15)處的臺(tái)肩(25)，以及在軸(33)處的項(xiàng)圈(40)，其中，所述部件在虛圓(C)的內(nèi)側(cè)延伸，所述虛圓與支撐面(23，36)鄰接或全部或部分地與之相符。
3.按照權(quán)利要求1或2的鏜刀盤，其特征在于，固定部件是螺栓(43)，相對于中心線(CL)偏心地延伸穿過鞍座(15)和軸(33)中的孔(30、37)，使得拉緊力將部件(25、40)基本上恒定地保持在一起。
4.按照權(quán)利要求3的鏜刀盤，其特征在于，部件(25、40)僅僅裝在支撐面(23、36)法線(N)的一側(cè)。
5.用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面的鏜刀盤的鞍座，所述鏜刀盤包括主體(16)，具有安裝面(17)；和用于滾刀(14)的至少一個(gè)鞍座(15)，由主體(16)支撐在安裝面(17)上；所述鞍座(15)具有兩個(gè)支腿(19、20)，在支腿之間安裝滾刀；每個(gè)支腿具有第一臂(21)和第二臂(22)，從安裝面(17)延伸，與第一支撐面(23)相連；所述鞍座具有孔(30)，用于接受固定部件(43)，所述孔與第一支撐面(23)相交；所述固定部件(43)用于將滾刀保持在鞍座上；所述第一支撐面(23)是曲面，其特征在于，第一支撐面(23)直接或間接地與防止軸(33)轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)肩(25)相連。
6.如權(quán)利要求5所述的鞍座，其特征在于，鞍座(15)的臺(tái)肩(25)在虛圓(C)的內(nèi)側(cè)延伸，所述虛圓與支撐面(23，36)鄰接或全部或部分地與之相符。
7.按照權(quán)利要求5或6的鞍座，其特征在于，孔(30)相對于滾刀的中心線(CL)偏心地延伸穿過鞍座(15)。
8.按照權(quán)利要求7的鞍座，其特征在于，臺(tái)肩(25)僅僅設(shè)在支撐面(23)法線(N)的一側(cè)。
9.用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面的鏜刀盤中的滾刀，所述鏜刀盤包括，主體(16)，具有安裝面(17)；用于滾刀(14的至少一個(gè)鞍座(15)，由主體(16)支撐在安裝面(17)上，；所述滾刀(14)具有多排壓碎部件，可相對于中心線(CL)旋轉(zhuǎn)；以及軸(33)，具有軸栓(34、35)，至少一個(gè)軸栓具有第二支撐面(36)，用于和第一支撐面(23)配合；至少一個(gè)所述軸栓(34、35)具有孔(37)，用于接受固定部件(43)并與第二支撐面(36)相交；所述第二支撐面(36)是曲面，其特征在于，第二支撐面(36)直接或間接地與防止軸(33)轉(zhuǎn)動(dòng)的項(xiàng)圈(40)相連。
10.按照權(quán)利要求9的滾刀，其特征在于，軸(33)的項(xiàng)圈(40)在虛圓(C)的內(nèi)側(cè)延伸，所述虛圓與支撐面(36)鄰接或全部或部分地與之相符，其中孔(37)相對于滾刀的中心線(CL)偏心地延伸，項(xiàng)圈(40)僅僅裝在支撐面(36)法線(N)的一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)鉆探土層和巖層前面的鏜刀盤及其使用的滾刀和鞍座。鏜刀盤包括主體，具有用于支撐鞍座(15)的安裝面(17)，滾刀(14)保持在鞍座中；所述滾刀(14)具有多排壓碎部件，可相對于中心線和軸旋轉(zhuǎn)，所述軸具有兩個(gè)軸栓(35)，每個(gè)軸栓具有第二支撐面(36)，用于和鞍座的第一支撐面(23)配合，以將滾刀保持在鞍座(15)中。每個(gè)軸栓具有孔，用于接受固定部件(43)并與第二支撐面相交；所述固定部件(43)用于將軸栓(35)連接到鞍座上；所述第一支撐面(23)和第二支撐面(36)是曲面，第一支撐面(23)和第二支撐面(36)直接或間接地與防止軸轉(zhuǎn)動(dòng)的部件(25、40)相連。固定部件(43)用于將部件(25、40)保持在一起。
文檔編號(hào)E21B10/08GK1602385SQ02824618
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者斯蒂格－奧克·布羅隆德 申請人:山特維克公司