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Perfectionnements dans les foretsde mines
L'invention est relative aux foretde mines pour percer les roches et analogues, et plus particulièrement aux forets à percussion et à rotation pour forages profonds; les perfec- tionnements en question peuvent toutefois être employés dans d'autres types de forets, y compris ceux utilisas pour les sondages de pétrole et forages dans le sol ordinaire.
L'invention a pour but général une construction perfec- tionnée qui soit particulièrement durable et efficace et qui donne de la facilite aux opérations de fabrication et d'emploi.
Un autre but est de prévoir une construction qui soit séparable en plusieurs parties rigidement assemblées, qui possède des qualités de robustesse et de résistance à l'usure, et qui puisse être facilement assemblée et désassemblée, des
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précautions pouvant être prises contre le blocage des diver- ses parties. L'invention prévoit en outre une tête de foret détachable assemblée par un organe de raccord tel qu'un man- chon fileté de préférence constitué pour absorber les chocs, et qui est disposé pour porter rigidement la tête détachable.
Le foret suivant l'invention est, dans la plupart des cas de fractures, susceptible d'être facilement et économi- quement réparé. Dans un mode d'exécution spécial, le foret est composé de sections filetées séparables dont la forme du filetage possède des caractéristiques particulièrement adap- tées pour résister aux effets des chocs reçus d'une machine a forer même de haute puissance, cette forme de filetage per- mettant en outre de désassembler facilement les parties après l'opération.
Enfin tout foret peut être soumis à des conditions qui en amènent la rupture et un but de l'invention est de prévoir une construction en plusieurs sections grâce à laquelle la rupture provenant de la commande à percussion soit la plupart du temps confinée à des zones limitées (dans le raccord ou près des extrémités de la tête ou de la tige du foret) de Manière à obtenir l'efficacité à peu près maximum de forage avec chance de rupture des pièces aussi faible que possible et de manière que si une rupture se produit, elle ait lieu généralement dans une zone où. le dommage porté à 1'ensemble du foret, la perte d'acier et le coût de la réparation, soient réduits au minimum.
En ce qui concerne les propriétés et caractéristiques désirables des principaux organes du foret tels que la tête, la tige et le raccord, elles peuvent être celles indiquées dans le brevet canadien THURSTON 228. 540 du 6 Février 1923.
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L'Invention consiste par conséquent dans les particula- rités de construction, combinaisons d'organes et arrangements de parties tels qu'il en sera donné un exemple dans la cons- truction décrite ci-après, en référence aux dessins dans les- quels:
La fig. 1 représente une forme d'exécution suivant l'in- vention, en perspective, la fig. 2 étant une coupe longitudi- nale, la fig. 3 une vue semblable montrant l'emploi de plu- sieurs manchons et sections de tiges, assemblés en ligne pour forages profonds. La fig. 4 est une vue analogue montrant la manière d'exempter plus ou moins les filets de vis d'efforts ât chocs excessifs, en munissant la tige et la tête du foret d'épaulements qui viennent buter contre les extrémités du manchon de raccord ; figure montre en même temps un foret long.
La fig. 5 est un schéma montrant la forme du filetage.
Jusqu'ici il a été impossible d'éviter des dégâts et des pertes dans l'emploi de forets de mines en acier, le fo- ret dans son ensemble ayant toujours été d'une vie courte par suite des fractures en un point ou un autre.
La machine à forer courante - (type à percussion) utili- sée avec le foret-type d'environ 32 m/m, commande un marteau d'environ six kilogs et demi à la vitesse de 2.300 percussions par minute, et la rotation du foret causée par la machine lorsqu'elle rencontre la résistance dans le trou, détermine une grande pression de blocage dans le foret suivant l'inven- tion.
Les filets de vis qu'il est nécessaire de prévoir dans une construction par sections doivent résister aux percussions puissantes et aux vibrations données par le marteau, ainsi qu'aux réactions à peu près égales ; ces filets ne doivent pas cependant se bloquer immuablement mais doivent pouvoir se .dévisser facilement pour permettre de séparer les diverses
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parties du foret après l'opération, pour réajustement, affu- tage ou réparation. Le filetage doit donc être de forme telle qu'il ne concoure pas à amener la fracture d'une partie quel- conque du foret et de grosses difficultés ont été rencontrées pour trouver la conformation de filetage convenable.
Suivant l'invention, les filets de vis sont à peu près unis, convenablement incurvés et arrondis dans toutes les parties et spécialement dans les creux. Les pleins ou parties convexes doivent également, pour les meilleurs résultats, être arrondis et l'invention n'exclut pas la forme hémi-cylindri- que de la partie convexe extrême ou partie la plus saillante des filets.
Le filet est ainsi ce que l'on pourrait appeler à contour sinueux ou ondulatoire", continuellement incurvé, les parties du filet au fond des creux et en haut des pleins étant, en section transversale, de contour à peu près serai - circulaire. 11-lais il est préférable de tracer ces diverses par- ties du contour suivant un peu moins d'un déni-cercle de ma- nière qu'une ligne tangente joigne le profil de la partie la plus creuse du filet à celui de la partie la plus saillante dans une direction légèrement inclinée (longitudinalement) par rapport à l'axe du foret, en laissant à la pièce plus de matai et par conséquent plus de force.
Ces filets peuvent être formés par estampage ou par for- geage. Les filets du manchon de raccord sont généralement formés par taraudage. Des expériences ont été faites pour cou- ler le raccord fileté et l'invention n'exclut pas l'emploi d'un tel organe de raccord. On comprendra que les filets pourraient être plus profonds que ceux décrits et représentés et pourraient avoir à peu près le contour d'un demi-cercle pour la partie convexe et d'un autre demi - cercle pour le creux du filet, mais avec cette conformation , du métal serait enlevé
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qu'il est préférable de laisser dans la tige pour concourir à la résistance de celle-ci.
Dans le dessin, 10 indique la tête de foret qui est sé- parable de la tige 11 mais est rigidement supportée par elle par l'intermédiaire d'un manchon de raccord 12 séparable, se vissant à la fois sur la tête 10 et sur la tige 11, au moyen d'un filetage 13 de même sens sur toute la longueur du man- chon 12 ; cefiletage s'engage avec des filetages 14 et 15 correspondants de la tête 10 et de la tige 11. Bien entendu, le sens du filetage est tel que lorsque le foret tourne pen- dant le forage, la tige, le manchon et la tête tendent à se visser ensemble de manière plus serrée. Généralement la cons- truction et le fonctionnement des machines à percussion sont tels que le filetage soit à gauche, mais quelques machines demandent un filetage à droite.
Afin que le manchon 12 et les queues filetées 14 et 15 résistent particulièrement à la rup- ture, ces filetages sont faits avec un contour sinueux ou on- dulatoire comme montré à plus grande échelle par le schéma de la fig. 5. De préférence, les filetages 14 et 15 sont exé- cutés au plein diamètre das extrémités de la tige et de la tête du foret, en enlevant aussi peu de métal que possible et en laissant toute leur force aux parties composantes, en simplifiant grandement le reflletage de ces parties en cas de rupture à travers les filetages.
Le schéma de la fig. 5 montre approximativement la forme préférée de filets ondulatoires sur chacune des trois (ou da- vantage) pièces du foret. La ligne 27 montre le contour de ce filetage, 28 étant la ligne des centres des courbes d'une moitié du filetage, et 29 la ligne des centres des courbes de l'autre moitié. La quantité de métal qui est économise pour
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renforcer les pièces, en aplatissant un peu les courbes des filetages, est représentée à peu près par l'espace entre les lignes 28 et 29.
On peut plus ou moins libérer les filetages de la poussée en bout appliquée au foret par la machine à percussion, soit en faisant buter les extrémités de la tige et de la tête l'une contre l'autre dans le manchon comme représenté fig. 2 et 3, soit au moyen d'épaulements 16 et 17 formés sur la tige et la tête et venant buter contre les extrémités du manchon (fig. 4) avec ou sans contact des queues de la tige ou de la tête l'une avec l'autre.
La rotation du foret par la machine qui se produit après chaque percussion, tend à faire tourner les extrémités file- tées pour qu'elles se vissent l'une vers l'autre. Ceci produit une pression considérable des deux extrémités l'une contre l'autre dans les figs. 2 et 3, ou des épaulements contre les extrémités du manchon dans la fig. 4. Il en résulte que les faces extérieures des filets 14 et 15 sont pressées avec force contre les faces intérieures des filets 13 du manchon. Cette pression est un peu relâchée par la percussion mais elle est considérablement augmentée par la réaction à cette percussion, et, par suite des chocs répétés (environ 2.300 à la minute), elle tend avec une grande puissance à rompre le manchon de raccord.
Il est par conséquent de grande importance que ce dernier soit formé et trempé pour posséder des propriétés d'absorption de chocs et que les filets soient formés comme décrit pour pouvoir résister au service dans les conditions ci-dessus.
La longueur des filetages des queues de tige et de tête de foret et la longueur du manchon fileté, comme représenté
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dans la fig. 2, lorsque les queues butent l'une contre l'autre dans le manchon, sont de préférence telles que, lorsque le manchon, est vissé à fond sur ces queues, l'extrémité du file- tage de chacune vienne à distance d'un demi-pas du manchon.
Par conséquent, à l'endroit où l'extrémité extérieure du filet se diminue en pointe sur la tige du foret, cette diminution en pointe forme en 30 une butée avec tendance à se serrer lorsque le manchon est vissé à force sur la tige aussi loin qu'on peut le faire. La queue filetée de la tête de foret qui pénètre dans le manchon de raccord, peut être assez longue pour que, lorsqu'elle est vissée à fond dans le manchon jusqu'à butée, le manchon n'arrive pas jusqu'à l'extrémité allant en pointe du filet 14, ce qui pourrait provoquer une trop grande ten- @ dance au serrage. Autrement dit, une extrémité ou l'autre reste de préférence relativement libre pour le desserrage.
Ordinairement, il est préférable que ce soit la tige de foret qui reste accouplée de manière serrée de façon à ne pas tour- ner lorsqu'on enlève la tête du foret, ce qui se fait plus fréquemment que d'enlever la tige du manchon. La fig. 1 montre cette disposition.
D'autre part, lorsqu'on emploie des épauler.lents cornue dans la fig. 4, le manchon est vissé jusqu'à buter contre les épaulements.
Théoriquement, il est désirable que les queue filetées viennent en un point vers le milieu du manchon. Toutefois il peut en être autrement et même, lorsqu'on utilise des forets du type court, qui sont enlevés après émoussage, il est dési- rable que la queue de ces têtes de forets soit aussi courte que possible et, en ce cas, le filetage de cette queue peut pénétrer dans le manchon sur une longueur moindre que la
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moitié de celui-ci, et la queue filetée de la tige est alors allongée pour venir buter contre l'autre.
En 25, on a représenté un canal longitudinal dans la tige le foret et ses diverses sections, et en 26 un canal semblable dans la tête de foret de manière que, dans la position assem- blée, soit réservé un.passage continu pour un fluide tel que de l'eau ou de l'air comprimé qui peut ainsi être refoulé pen- dant le forage pour refroidir le foret et aider à l'enlèvement des particules de roc ou analogue. Le foret peut avoir toute forme désirée; on a représenté ici un foret cruciforme.
Le foret peut être notablement allongé pour forages pro- fonds, comme représenté fig. 3, en utilisant le nombre voulu de sections de tiges accouplées par un nombre correspondant de raccords 12. Le type de foret long (fig. 4), - communément appela foret à reforgeage) - est adapté pour être réaffuté de manière répétée par forgeage dans une machine du type moderne à affûter les forets. Le type de foret court (fig. 1, 2 et 3)- communément appelé foret perdu - est utilisé jusqu'à emoussage et ensuite passé seulement à la meule; il est ainsi utilisé autant de fois que possible et, après quoi, jeté et remplacé par un autre.
Le foret long peut maintenant être préféré dans les mines où il y a actuellement des facilités pour le reforgeage, le traitement par chauffage, etc... ; d'autre part, le foret court écarte la nécessite de forgeage et de traitement par la cha- leur a la mine, réalisant ainsi de grandes économies.
L'ondulation de la forme sinueuse du filetage, comme re- présenté au dessin, ou d'une forme équivalente, donne des avantages notables.- Elle permet aux diverses parties assem- blées par filetage de durer et de fonctionner malgré les ef-
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forts et les chocs qui, autrement, en entraîneraient la rup- ture; la vie du foret est ainsi prolongée; les diverses parties ou sections peuvent en être séparées; on peut refileter les queues de la tige et de la tête du foret (lorsqu'elles sont fracturée;;;) avec une dépense moindre de temps et de travail; en définitive, le coût du forage en est réduit.
Pour donner à la tige des propriétés de résistances à la fatigue, à la tête du foret des propriétés de résistance à l'usure, et à l'organe de raccord intermédiaire des proprié- tés d'absorption de chocs, on peut avantageusement procéder comme suit: lorsque la tige de foret est exécutée en métal convenable, le processus de sa fabrication, les températures de chauffage, le laminage, l'usinage, etc.. auxquals l'acier est soumis, spécialement pour former des tiges creuses comme représenté au dessin, lui donnent les qualités désirables pour remplir sa fonction particulière. Cependant on peut appliquer à. la tige, après qu'elle a été fabriquée par le processus ha- bituel ci-dessus, un traitement additionnel par chauffage, en principe de la manière suivante.
1 ) Lorsque la tige est en acier au vanadium et après que sa fabrication est terminée, elle est portée dans un four con- venable à una température d'environ 850 C à laquelle elle est laissée pendant environ 30 minutes; elle est ensuite enlevée et plongée dans un mélange convenable d'huile préparé pour la trempe. Après refroidissement dans l'huile, elle est portée à nouveau dans un four à une température d'environ 600 C à la- quelle elle est laissée pendant environ 30 à 45 minutes, pour la faire revenir et recuire. Si on le trouve plus convenable, on peut, au lieu de cela, l'immerger dans un bain de sel fondu maintenu à une température d'environ 600 0 dans le même but
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le la faire revenir. Après quoi, la tige est prête pour le service.
Lorsqu'on emploie d'autres alliages dans la composi- tion de l'acier, la température de chauffage peut être un peu variée en conséquence.
2 ) Lorsque la tige du foret est en acier commercial or- dinaire c'est-à-dire en acier pour certains outils, on peut suivre le même traitement général par chauffage que ci-dessus, excepté que la température de chauffage est de préférence, la première fois, de 830 C. et la température de revenu de 290 C.
Le traitement de la tête de foret est le suivant: la tête 10, faite en acier au chrome et au vanadium, est portée dans un four convenable de préférence chauffé' au gaz, à une tempé- rature d'environ 830 C à laquelle elle est laissée pendant en- viron 30 à 45 minutes. Elle est ensuite retirée du four et placée immédiatement dans un bain de trempe à l'huile conve- nablement prépara qui peut être d'une viscosité de 100 à 130 secondes à 37 C.
Lorsqu'elle est ainsi trempée, la pièce est le préférence immergée dans un bain de revenue qui peut être formé d'une solution d'un sel convenable fondu maintenu à une température de 675 C ou porté dans un four à la même tem- pérature, avec emploi de matière de remplissage convenable, la pièce étant laissée à l'action de cette température pen- dant environ 45 minutes. Elle est ensuite retirée et l'extré- mité tranchante est réchauffée à 830 C et à nouveau trempée le, préférence à l'huile; après quoi, elle est recuite à une température d'environ 200 C sur une longueur d'environ 25 m/m à partir du tranchant.
Lorsqu'on utilise d'autres alliages, la température peut être un peu variée en conséquence.
L'organe d'accouplement ou de raccord est traité comme suit: Cet organe 12 qui peut être de toute forme équivalente
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à celle Représentée au dessin et qui est de préférence excu- té en acier au molybdène et chrome, est d'abord porté dans un four, de préférence chauffe au gaz, à une température de 830 C à laquelle elle est laissée pendant environ 45 minutes. La pièce retirée du four, est immédiatement plongée dans un bain de trempe à l'huile convenablement prépara, de préférence d'une viscocité de 100 à 130 secondes à 37 C.
Après trempe, la piè- ce est immergée dans un bain de revenue forme de préférence d'une solution de sel fondu convenable maintenue à une tempé- rature de 370 0 à laquelle elle est maintenue pendant environ 45 minutes. Au sortir de là, la pièce est prête pour le ser- vice. Au lieu d'un bain de revenue,; on peut utiliser un four chauffé à même température, avec emploi de matières de remplis- sage convenables. Lorsqu!on utilise d'autres alliages, la tem- pérature peut être un peu variée en conséquence.
Il est bien entendu que les diverses particularités du traitement de chauffage ci-dessus et les divers alliages dé- signés ne sont pas les seuls moyens de parvenir au résultat désira pour donner aux diverses parties du foret les qualités ou caractéristiques voulues, l'invention n'étant nullement li- mitée à ces particularités. Des changements pourraient d'ail- leurs être apportés à la construction sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention, la description et les dessins ci- annexés n'étant donnés qu'à seul titre d'exemples.
Il est bien entendu également que l'invention n'est pas limitée aux tiges cylindriques et que l'on peut utiliser des tiges de toute section transversale convenable.
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Improvements in mining drills
The invention relates to mining drills for drilling rocks and the like, and more particularly to percussion and rotary drills for deep drilling; the improvements in question can, however, be employed in other types of drills, including those used for oil probing and ordinary soil drilling.
The general object of the invention is an improved construction which is particularly durable and efficient and which facilitates the operations of manufacture and use.
Another object is to provide a construction which is separable into several rigidly assembled parts, which has qualities of strength and resistance to wear, and which can be easily assembled and disassembled, from
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precautions that can be taken against blocking the various parts. The invention further provides a detachable drill head assembled by a connecting member such as a threaded sleeve preferably formed to absorb shocks, and which is arranged to rigidly support the detachable head.
The drill bit according to the invention is, in most cases of fracture, capable of being easily and economically repaired. In a special embodiment, the drill is composed of separable threaded sections, the thread shape of which has characteristics particularly suited to withstand the effects of shocks received from a drilling machine, even of high power, this form of thread also allowing easy disassembly of the parts after the operation.
Finally, any drill can be subjected to conditions which cause it to break and an object of the invention is to provide a construction in several sections thanks to which the break coming from the percussion control is most of the time confined to limited areas. (in the fitting or near the ends of the head or shank of the drill bit) in such a way as to obtain approximately maximum drilling efficiency with as little chance of part breakage as possible and in such a way that if a break occurs , it usually takes place in an area where. damage to the drill assembly, loss of steel, and cost of repair are minimized.
With respect to the desirable properties and characteristics of the major parts of the drill such as the head, shank and fitting, they may be those shown in Canadian patent THURSTON 228,540 of February 6, 1923.
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The invention therefore consists of the construction features, combinations of members and arrangements of parts as will be exemplified in the construction described below, with reference to the drawings in which:
Fig. 1 shows an embodiment according to the invention, in perspective, FIG. 2 being a longitudinal section, FIG. 3 a similar view showing the use of several sleeves and sections of rods, assembled in line for deep drilling. Fig. 4 is a similar view showing how to more or less exempt the screw threads from excessive impact forces, by providing the shank and the head of the drill with shoulders which abut against the ends of the connecting sleeve; figure shows a long drill bit at the same time.
Fig. 5 is a diagram showing the shape of the thread.
Hitherto it has been impossible to avoid damage and loss in the use of steel mining drills, the forest as a whole having always been of short life due to fractures at one point or one. other.
The current drilling machine - (percussion type) used with the typical drill bit of about 32 m / m, controls a hammer of about six and a half kilograms at the speed of 2,300 percussions per minute, and the rotation of the drill caused by the machine when it meets resistance in the hole, determines a large blocking pressure in the drill bit according to the invention.
The threads of screws which it is necessary to provide in a construction by sections must withstand the powerful percussions and the vibrations given by the hammer, as well as the reactions approximately equal; these threads must not, however, become immutably blocked but must be able to unscrew easily to allow the various
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parts of the bit after the operation, for readjustment, sharpening or repair. The thread must therefore be of such a shape that it does not co-operate in causing the fracture of any part of the drill and great difficulties have been encountered in finding the suitable thread conformation.
According to the invention, the screw threads are roughly united, suitably curved and rounded in all parts and especially in the recesses. The solid or convex portions should also, for best results, be rounded and the invention does not exclude the semi-cylindrical shape of the end convex or most protruding portion of the threads.
The thread is thus what one might call a sinuous or wavy contour ", continuously curved, the parts of the thread at the bottom of the hollows and at the top of the solids being, in cross section, of approximately semi-circular contour. -lais it is preferable to trace these various parts of the contour following a little less than a denial-circle so that a tangent line joins the profile of the deepest part of the thread to that of the la more protruding in a direction slightly inclined (longitudinally) with respect to the axis of the drill, leaving the workpiece more matai and therefore more force.
These threads can be formed by stamping or by forging. The threads of the connecting sleeve are generally formed by tapping. Experiments have been made to cast the threaded connection and the invention does not exclude the use of such a connection member. It will be understood that the threads could be deeper than those described and shown and could have roughly the outline of a semicircle for the convex part and another semicircle for the hollow of the thread, but with this conformation , metal would be removed
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that it is preferable to leave in the rod to contribute to the resistance of this one.
In the drawing, 10 indicates the drill head which is separable from the shank 11 but is rigidly supported by it by means of a separable connection sleeve 12, screwing on both the head 10 and the shaft. rod 11, by means of a thread 13 in the same direction over the entire length of sleeve 12; this thread engages with corresponding threads 14 and 15 of head 10 and shank 11. Of course, the direction of the thread is such that when the drill bit rotates during drilling, the shank, sleeve and head tighten. to be screwed together more tightly. Usually the construction and operation of percussion machines is such that the thread is left-hand, but some machines require right-hand threading.
In order for the sleeve 12 and the threaded shanks 14 and 15 to be particularly resistant to breaking, these threads are made with a sinuous or wavy contour as shown on a larger scale by the diagram of FIG. 5. Preferably, the threads 14 and 15 are made to the full diameter of the ends of the shank and the head of the drill bit, removing as little metal as possible and leaving all of their strength to the component parts, greatly simplifying the re-threading of these parts in the event of rupture through the threads.
The diagram in fig. 5 shows approximately the preferred form of wavy threads on each of the three (or more) pieces of the drill. Line 27 shows the outline of this thread, 28 being the line of the centers of the curves of one half of the thread, and 29 the line of the centers of the curves of the other half. The amount of metal that is saved for
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strengthening the parts, flattening the curves of the threads a bit, is roughly represented by the space between lines 28 and 29.
The threads can be more or less released from the end thrust applied to the drill by the percussion machine, either by making the ends of the rod and of the head abut against each other in the sleeve as shown in fig. 2 and 3, or by means of shoulders 16 and 17 formed on the rod and the head and abutting against the ends of the sleeve (fig. 4) with or without contact of the tails of the rod or of the head one with the other.
The rotation of the drill bit by the machine, which occurs after each impact, tends to rotate the threaded ends so that they screw together. This produces considerable pressure of the two ends against each other in Figs. 2 and 3, or shoulders against the ends of the sleeve in fig. 4. As a result, the outer faces of the threads 14 and 15 are pressed with force against the inner faces of the threads 13 of the sleeve. This pressure is somewhat relaxed by the percussion, but it is considerably increased by the reaction to this percussion, and, as a result of repeated shocks (about 2,300 per minute), it tends with great power to break the connecting sleeve.
It is therefore of great importance that the latter be formed and tempered to possess shock absorbing properties and that the threads be formed as described to be able to withstand service under the above conditions.
The length of the threads of the shank and drill head shanks and the length of the threaded sleeve, as shown
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in fig. 2, when the tails abut against each other in the sleeve, are preferably such that, when the sleeve is screwed fully onto these tails, the end of the thread of each comes at a distance of one. half-step of the sleeve.
Therefore, where the outer end of the thread tapers off on the drill shank, this tapering off forms a stopper with a tendency to tighten when the sleeve is force-screwed onto the shank this far. that we can do it. The threaded shank of the drill head, which penetrates the coupling sleeve, can be long enough that, when screwed all the way into the sleeve until it stops, the sleeve does not reach the end. going to the tip of the thread 14, which could cause too much tightening tendency. In other words, one end or the other preferably remains relatively free for loosening.
Usually, it is preferable that the bit shank remains tightly coupled so as not to rotate when removing the head of the bit, which is done more frequently than removing the shank from the sleeve. Fig. 1 shows this arrangement.
On the other hand, when using retort shoulders in fig. 4, the sleeve is screwed on until it abuts against the shoulders.
Theoretically, it is desirable that the threaded shanks come at a point towards the middle of the sleeve. However, it may be otherwise and even when using drills of the short type, which are removed after blunting, it is desirable that the shank of such drill heads be as short as possible and, in this case, the thread of this shank may penetrate the sleeve for a shorter length than the
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half of it, and the threaded tail of the rod is then extended to abut against the other.
At 25 there is shown a longitudinal channel in the shank of the drill and its various sections, and at 26 a similar channel in the drill head so that, in the assembled position, a continuous passage for fluid is reserved. such as water or compressed air which can thus be forced out during drilling to cool the drill bit and aid in the removal of rock particles or the like. The drill can have any desired shape; a cruciform drill is shown here.
The drill can be considerably extended for deep drilling, as shown in fig. 3, using the desired number of rod sections coupled by a corresponding number of fittings 12. The type of long drill bit (fig. 4), - commonly referred to as a reforging drill) - is adapted to be repeatedly resharpened by forging in a machine of the modern type for sharpening drills. The type of short drill (fig. 1, 2 and 3) - commonly called a lost drill - is used until dull and then only grinded; it is thus used as many times as possible and, after which, discarded and replaced by another.
The long drill can now be preferred in mines where there are currently facilities for reforging, heat treatment, etc ...; on the other hand, the short drill eliminates the need for forging and heat treatment at the mine, thus achieving great savings.
The corrugation of the sinuous shape of the thread, as shown in the drawing, or of an equivalent shape, gives notable advantages. It allows the various parts assembled by thread to last and to function in spite of the ef-
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strong and shocks that would otherwise break it down; the life of the drill is thus prolonged; the various parts or sections may be separated from it; the shanks of the shank and the head of the drill can be re-threaded (when they are fractured ;;;) with less expenditure of time and labor; ultimately, the cost of drilling is reduced.
To give the shank fatigue resistance properties, the drill head wear resistance properties, and the intermediate connecting member shock absorbing properties, one can advantageously proceed as follows: When the drill shank is made of suitable metal, the process of its manufacture, temperatures of heating, rolling, machining, etc. to which the steel is subjected, especially to form hollow shanks as shown in drawing, give it the desirable qualities to fulfill its particular function. However one can apply to. the rod, after it has been manufactured by the above usual process, an additional treatment by heating, in principle as follows.
1) When the rod is made of vanadium steel and after its manufacture is finished, it is brought in a suitable furnace to a temperature of about 850 C at which it is left for about 30 minutes; it is then removed and immersed in a suitable mixture of oil prepared for quenching. After cooling in oil, it is brought again in an oven to a temperature of about 600 ° C. at which it is left for about 30 to 45 minutes, to brown it and anneal. If found more suitable, it can instead be immersed in a bath of molten salt maintained at a temperature of about 600 ° C. for the same purpose.
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bring it back. After which, the rod is ready for service.
When other alloys are employed in the composition of the steel, the heating temperature may be varied a little accordingly.
2) When the shank of the drill is made of ordinary commercial steel, i.e. steel for some tools, the same general heating treatment as above can be followed, except that the heating temperature is preferably , the first time, 830 C. and the tempering temperature of 290 C.
The treatment of the drill head is as follows: the head 10, made of chrome vanadium steel, is carried in a suitable oven, preferably gas-heated, to a temperature of about 830 ° C at which it is heated. is left for about 30 to 45 minutes. It is then removed from the oven and immediately placed in a suitably prepared oil quenching bath which may have a viscosity of 100 to 130 seconds at 37 C.
When so soaked, the workpiece is preferably immersed in a tempering bath which may be formed from a solution of a suitable molten salt maintained at a temperature of 675 ° C. or heated in an oven at the same temperature. , with the use of suitable filling material, the part being left at this temperature for about 45 minutes. It is then removed and the cutting end is reheated to 830 ° C. and again quenched on, preferably in oil; after which it is annealed at a temperature of about 200 ° C. over a length of about 25 m / m from the cutting edge.
When using other alloys, the temperature may be varied a little accordingly.
The coupling or connecting member is treated as follows: This member 12 which can be of any equivalent shape
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to that shown in the drawing and which is preferably made of molybdenum and chromium steel, is first brought in an oven, preferably gas-heated, to a temperature of 830 C at which it is left for about 45 minutes . The part, removed from the oven, is immediately immersed in a suitably prepared oil quenching bath, preferably with a viscosity of 100 to 130 seconds at 37 ° C.
After quenching, the piece is immersed in a tempering bath preferably formed of a suitable molten salt solution maintained at a temperature of 370 ° at which it is maintained for about 45 minutes. When you leave there, the part is ready for service. Instead of a tempering bath; an oven heated to the same temperature can be used with the use of suitable filling materials. When other alloys are used, the temperature may be varied a little accordingly.
It is understood that the various features of the above heating treatment and the various designated alloys are not the only means of achieving the desired result to give the various parts of the drill the desired qualities or characteristics. 'being by no means limited to these peculiarities. Changes could moreover be made to the construction without departing from the scope or the spirit of the invention, the description and the accompanying drawings being given only by way of example.
It is also of course understood that the invention is not limited to cylindrical rods and that rods of any suitable cross section can be used.