SE500654C2 - Hydraulisk sänkborrmaskin - Google Patents

Description

500 654 I fig 1A, 1B finns ett hus 18 för bergborrmaskinen 10 bestående av ett långsträckt rör med jämn tjocklek som har ett inre ringforrnigt anslag 13. En cylinder 11 och ett slidskåp 12, som företrädesvis är gjorda i ett stycke, upptas i huset 18 och bildar ett bakstycke l 1, 12. Bak- stycket 11, 12 stöds av en radiellt delad ring 14, 15 som också syns i fig 3, som vilar mot anslaget 13. Cylindern fixeras axiellti huset 18 av ett rörforrnigt foder 16 som sträcker sig mellan bakre ytan på slidskåpet 12 och ett bakre huvud, ej visat, fastgängat på den bakre än- den på huset 18 och anpassat för att överföra rotation till huset 18 på konventionellt sätt. För drivning av borrmaskinen är fodrets 16 inre trycksatt med högtrycksvätska, företrädesvis vatten, genom de sedvanliga borrören och det ej visade bakre huvudet. Fodrets 16 inre bildar en tillförselöppning 17 för kanaler 58 i bakstycket 11, 12. Såsom fragmentariskt visat är en borrkrona 20 glidbart upptagen i och kvarhållen av en krage 21 gängad vid den främre änden på huset 18. Städet 19 på borrkronan 20 sticker in i ett ringforrnigt spår 22 i kragen 21.

Bakom spåret 22 är ett styrlager 23 anordnat i kragen 21. Borrkronan 20 har den vanliga ge- nomgående spolkanalen 24 som leder till kronans arbetsände och det finns en icke visad splinesförbindning mellan kragen 21 och borrkronan 20. varigenom rotation överförs dit från huset 18.

En långsträckt kammare 25 som formas av huset 18 sträcker sig mellan styrlagret 23 på borr- kronekragen 21 och den delade ringen 14, 15 vid cylindem 1 1. Kammaren 25 hålls per- manent vid ett lågt vätsketryck, dvs avlastningstryck, genom en eller flera avlastningspassa- ger 26 som förbinder kammaren 25 med det ringforrnade spåret 22 som kommunicerar med spolkanalen 24 i borrkronan 20. En slagkolv 28 är fram och åter rörlig i huset 18 för att re- petitivt leverera slag till borrkronans 20 städ 19. På den bakre delen och företrädesvis vid den verkliga bakre ytan på slagkolven 28 finns en drivkolv 29. Den slående framänden på slagkolven 28 är utformad som ett lager 30 glidbart upptaget i kragens 21 styrlager 23. En cylindrisk förstorad slagkolvsdel 32 är anordnad fram och åter rörlig i kammaren 25. Den di- ametriska förstomingen syftar till att öka slagkolvens 28 slagenergi och har tillräckligt spel i kammaren 25 för att tillåta i huvudsak obehindrad rörelse av lågtrycksvätska mellan kamma- rens 25 ändar när slagkolven 28 rör sig fram och tillbaka. En reducerad hals 31 år anordnad mellan kolven 29 och den förstorade slagkolvsdelen 32 och har företrädesvis en diameter som är lika med lagrets 30 diameter. Halsen 31 omges tätande av den radiellt delade ringen 14, 15 och är fritt fram och åter rörlig däri. En axiell central kanal 34 sträcker sig genom slagkolven 28 och har i sin bakre del en förstorad borrning 35 i kolven 29 som är tätande glidbar på en central lågtrycks- eller avlastningskanal 38 (rör 38) koaxiellt bildande del av eller fást vid cylindern 1 l. Kanalen 38 är i öppen förbindelse med den centrala kolvkanalen 34 och med det inre av slidskåpet. 3 500 654 Kolven 29 är glidbart och tätande upptagen i cylindern 1 1 bildande en drivkammare däri av- gränsad av kolvens 29 ändyta 40 vilken kammare 39 tjänar till att driva slagkolven 28 framåt under dess arbetsslag. Runt den reducerade halsen 31 finns en motstående cylinderkammare 41 avgränsad av en ringformig motstående drivyta 42 som är mindre än drivytan 40 och an- passad att driva kolven 29 bakåt för att åstadkomma slagkolvens 28 returslag.

Slidskåpet 12 har en axiell borrning 45 i vilken en rörformig reglerventil 46 är fram och åter rörlig. Det inre av reglerventilen 46 är hela tiden öppet mot ledningen 38 och hålls således vid spolkanalens 34, 24 låga vätsketryck. Reglerventilen 46 har en differentialkolv 47 som är tätande och glidbart upptagen i borrningen 45 som tillsluts av ett lock 48 iskruvat slidskåpet 12. Locket 48 upptar glidbart och tätande en övre kjol 49 på reglerventilen 46. Den motsatta änden på reglerventilen 46 bildar en undre kjol 51. En reducerad midja 52 är anordnad mel- lan den undre kjolen 51 och differentialkolven 47. Yttre diametern på den undre kjolen 51 är något större än den yttre diametern på den övre kjolen 49 och något mindre än diametem på borrningen 45. Bormingen 45 avslutas av en mellanliggande ansats 50 som följs av ett ring- forrnigt inre spår 55 och en undre ansats 53 med samma diameter som den mellanliggande ansatsen 50. Framskjutande styrtappar 54, fig 2, är anordnade på den undre kjolens 51 axi- ella yta och fungerar som stymingar när reglerventilen 46 rör sig fram och åter mellan läget i fig 1A, i vilket den undre kjolen 51 tätar mot den undre ansatsen 53, och läget i fig 2, i vilket kjolen 51 tätar mot den mellanliggande ansatsen 50.

Vätskepassager 58, också synliga i fig 4, förbinder via grenpassager 59 högtrycksöppningen 17 med ventilborrningen 45 för att hela tiden påverka undersidan på differentialventilkolven 47 varigenom reglerventilen 46 belastas mot sitt bakre läge visat i ñg 2. Sagda passager 58 sträcker sig dessutom till den motstående cylinderkammaren 41 i cylindem ll varigenom slagkolven 28 också hela tiden är belastad mot sitt bakre läge visat i fig 2. Vätskepassager 60 förbinder övre delen på drivcylinderkammaren 39 med det ringformiga inre spåret 55 i slid- skåpet 12.

Under drift är reglerventilen 46 anpassad för att röra sig fram och åter som svar på slagkol- vens 28 rörelse, mer speciellt som svar på läget hos styrspåret 33 på kolven 29. För detta syfte sträcker sig vätskekanaler 61, fig 1A, fig 2, för att förbinda ventilbormingens 45 övre ände med cylindervåggen mellan kamrama 39, 41 vid kolvstyrspåret 33 vilket såsom visas i fig lA-läget förbinder passagema 61 med vätskepassagema 62 som leder till lågtryckskam- maren 25. Med avlastningen av den övre änden av ventilborrningen 45 för ovannämnda uppåtriktade ventilbelastning reglerventilen 46 upp till dess läge i fig 2 i vilket den undre ventilkjolen 51 tätar mot den mellanliggande ansatsen 50. När slagkolven 28 i ñg IB slår mot städet 19 och den övre änden på ventilborrningen 45 avlastas för det höga trycket, som 500 654 4 överförs från öppningen 17 via passager 58, 59 till den undre änden av ventilborrningen 45, reglerventilen till läget i fig 2. I detta ögonblick och tills slagkolven 28 under sin uppåtbe- lastning har flyttat sig till läget i fig 2 töms drivkammaren 39 till ledningen 38 via passagerna 60 och den öppnade nedre ansatsen 53. Den frisläppta vätskan leds vidare via kanalema 34, 24 för att spola det borrade hålet.

När det bakre läget i ñg 2 uppnås förbinder styrspåret 33 på kolven 29 grenpassagema 63 från högtryckspassagema 58 till passagerna 61 för att trycksätta ventilborrriingen 45 bakre ände. Pga skillnaden i diameter mellan ventilkjolama 49, 51 är den bakre ytan på differenti- alventilkolven 47 större än motstående nettoyta som åstadkommer den permanenta bakåtrik- tade belastningen på ventilkolven 47 och som en följd därav förs styrventilen tillbaka till lä- get i fig 1A. Härvid öppnas den mellanliggande ansatsen 50 och drivcylinderkammaren 39 förbínds till högt vätsketryck via passager 58, 59, ventilmidjan 52 och passagema 60. Som en följd härav tvingas slagkolven 28 att utföra sitt arbetsslag för att slå på borrkronans städ 19, ñg 1B. Den beskrivna arbetscykeln upprepas därefter.

I ett upplyft läge av bergborrmaskinen kommer borrkronan 20 att sjunka framåt något från läget som visas i fig IB. Slagkolven bromsas då och fångas i ett nedsånkt läge genom att dess förstorade del 32 kommer in i en främre borrning 66 i kammaren 25. Samtidigt öppnas högtrycksgrenpassagerna 63 till drivkammaren 39 som avlastas för intensiv vätskespolning via borr-ningarna 67 in i ledningen 38.

I syfte att variera slagenergin hos bergborrmaskinen enligt uppfinningen kan kammaren 25 kombineras med slagkolvar som har förstorade delar 32 med olika längd. En sådan möjlighet markeras i frg IB med streckprickade linjer.

Trycket på vattnet som levereras till öppningen 17 kommer att vara i storleksordningen 180 bar. Varierande våtskebehov under slagkolvens fram- och återgående rörelse utjämnas nor- malt genom kompression och expansion av vattenpelaren i ledningama som förser sänk- borrmaskinen 10 med vätska, varigenom användning av gasfyllda ackumulatorer i borrhålet undviks.

Med ett vattentryck på 180 bar och en borrhusdiameter på 96 mm tillåter den nya ventilkon- struktionen att man uppnår en slageffekt på ungefär 25-30 kW och en slagfrekvens på 60Hz.

Vattenförbrukningen på ungefär 150-200 l/min åstadkommer en spolvattenhastighet på mer än 0,6 rn/s vilket vid den uppnådda håldiametern på 1 16 mm är tillräckligt för att effektivt lyfta bort kax vid vertikal borrning.

Claims (9)

5 saa 654 PATENTKRAV

1. Hydraulisk sänkborrmaskin innefattande ett hus (18) anordnat att monteras till fram- änden på ett borrör, en borrkrona (20) som är glidbart upptagen i och kvarhållen av den främre änden av sagda hus och har en genomgående kanal (24), ett bakstycke (11, 12) i hu- sets bakre del, en öppning (17) i bakstycket (11, 12) anordnad att tillföras tryckvätska från borröret, en slagkolv (28) som är anordnat att repetitivt leverera slag till borrkronan (20), en styrventil (46) i bakstycket (1 1, 12), och en spolkanal (38. 34, 24) som sträcker sig från styr- ventilen (46) till borrkronans främre del och innefattar sagda kanal (24) i borrkronan (20), varvid slagkolven (28) har en första kolvyta (40) i en första tryckkammare (39) för att driva slagkolven framåt när sagda första tryckkammare är trycksatt, och en andra kolvyta (42) i en andra tryckkammare (41) för att driva slagkolven bakåt när sagda första tryckkammare är tryckavlastad, och styrventilen (46) är anordnad att altemerande ansluta sagda första tryck- kammare (39) till öppningen (17) och till spolkanalen (38, 34, 24) för att åstadkomma slag- kolvens fram och åter gående rörelse, k ä n n e te c k n a d av att sagda spolkanal (3 8, 34, 24) innefattar en kanal (34) i slagkolven (28), sagda bakstycke (1 1, 12) bildar en cylinder för slagkolvens (28) bakre del (29, 31), som bildar sagda första kolvyta (40), och slagkolven styrs i huset med sin bakre del i bakstycket (11, 12) och med sin främre del (30) medan slagkolvens huvuddel (32) inte är styrd utan går fritt i huset och tillåter i huvudsak obehindrad rörelse av vätska kring slagkolven när den rör sig fram och åter.

2. Sänkborrmaskin enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att bakstycket (11, 12) innefattar ett rör (38) som tätande sträcker sig in i kanalen (24) i slagkolven (28) och utgör del av spolkanalen (38, 34, 24) och sagda första kolvyta (40) utgöres av den ringformiga ändytan på sagda bakre del (29, 31) av slag- kolven.

3. Sänkborrmaskin enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att styrventilen (46) är en slidventil som är koaxial med röret (38) och har ett bakre läge i vilket den ansluter sagda första kammare (39) till röret (38) och ett främre läge i vilket den ansluter sagda första kammare (39) till sagda öppning (17).

4. Sänkborrmaskin enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att, under drift, sagda andra kammare (41) är ständigt trycksatt och sagda andra kolvyta (42) har en mindre effektiv yta än sagda första kolvyta (40).

5. Sänkborrmaskin enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att sagda andra kammare (41) är trycksatt genom en kanal (58) i bakstycket (1 1, 12) som leder mellan sagda öppning (17) och sagda andra kammare.

6. Sänkborrmaskin enlt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av en krage (21) i främre änden av huset som bildar styrlager (23) för slagkolven (28). 500 654 6

7. Sänkborrmaskin enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att kragen (21) är anordnad att vridfast uppta och kvarhålla bakre delen av borrkronan (20).

8. Sänkborrmaskin enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att slagkolvens fritt gående huvuddel (32) har större diameter än slagkolvens styrda änddelar (29. 31; 30).

9. Sänkborrmaskin enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att huset (18) är rörformigt och saknar kanaler kring den ostyrda delen av slagkolven (28).