NO760120L

NO760120L -

Info

Publication number: NO760120L
Application number: NO760120A
Authority: NO
Inventors: M L Crow
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1976-08-31
Also published as: FR2302427B3; FR2302427A1; DE2608204A1; CA1055475A; SE7602356L

Description

Oppfinnelsen angår generelt boring av et hull i jordens overflate ved bruk av luft som sirkulasjonsraedium, og spesi-elt et forbedret apparat for dannelse av et stort volum av vakuum-indusert luft og en gjennomløpende åpning for gjennomløp av borekaks og indusert luft. The invention generally relates to drilling a hole in the earth's surface using air as a circulation medium, and in particular an improved apparatus for the formation of a large volume of vacuum-induced air and a continuous opening for the passage of drilling cuttings and induced air.

Det er kjent å benytte luft som borefluidum for sir-kulasjon av borekaksen til jordoverflaten. Det har også vært kjent å anvende et vakuumsystem for å fjerne borekaks istedenfor å benytte trykkluft. Videre er det kjent å danne et vakuum ved hjelp av et induksjonsapparat, f.eks. som vist i US patent nr. 3 031 127. Videre viser ovennevnte søknad bruken åv en ringformet venturidyse i et induksjonsapparat for å aksellerere motiveringsluften til overlydshastighet.forut for sammenblanding med den induserte luftstrøm. It is known to use air as drilling fluid for circulation of the drill cuttings to the ground surface. It has also been known to use a vacuum system to remove drilling cuttings instead of using compressed air. Furthermore, it is known to form a vacuum by means of an induction device, e.g. as shown in US patent no. 3,031,127. Furthermore, the above application shows the use of an annular venturi nozzle in an induction apparatus to accelerate the motive air to supersonic speed prior to mixing with the induced air flow.

Ved bruk av en trykkluftkilde som kan ha varierende luftstrømshastighet.vil imidlertid luftfallet over dysen variere og muligvis ligge under den optimale verdi. When using a compressed air source that can have varying air flow rates, however, the air drop over the nozzle will vary and possibly be below the optimum value.

Det er derfor et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et nytt og forbedret induksjonsapparat. It is therefore a main purpose of the present invention to provide a new and improved induction apparatus.

Det er også et formål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et nytt og forbedret induksjonsapparat med en tilnærmet rett, gjennomgående åpning eller et løp for den induserte luft. It is also an object of the present invention to provide a new and improved induction apparatus with an approximately straight, continuous opening or a passage for the induced air.

Disse formål oppnås generelt ved et apparat som benytter en trykkavhengig ringformet dyse med variabel åpning, hvilken dyse omgir et ytre løp, og hvilket apparat benytter en innsnevring og diffusordyse som divergerer med en bestemt vinkel for å aksellerere drivluften til overlydshastighet forut for sammenblanding med den induserte luft i det midtre løp. These objects are generally achieved by an apparatus which uses a pressure-dependent variable orifice annular nozzle, which nozzle surrounds an outer race, and which apparatus uses a constriction and diffuser nozzle which diverges at a certain angle to accelerate the driving air to supersonic speed prior to mixing with the induced air in the middle stroke.

Ovennevnte samt andre formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgår av følgende beskrivelse og tegning, hvor: The above as well as other purposes, features and advantages of the present invention will be apparent from the following description and drawing, where:

Figur 1 viser et oppriss, delvis i snitt, av boresys-temet innbefattende induksjonsapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et skjematisk riss, delvis i snitt, som viser en sirkulasjonssvivel og borkrone festet til det dobbeltveggede borerør som anvendes ved induksjonsapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser et lengdesnitt gjennom induksjonsapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse, og Figur 4 er et skjematisk riss i større målestokk og delvis i snitt, av styreapparatet vist i figur 3, ifølge foreliggende oppfinnelse. Figure 1 shows an elevation, partly in section, of the drilling system including the induction apparatus according to the present invention. Figure 2 is a schematic view, partly in section, showing a circulation swivel and drill bit attached to the double-walled drill pipe used in the induction apparatus according to the present invention. Figure 3 shows a longitudinal section through the induction apparatus according to the present invention, and Figure 4 is a schematic view on a larger scale and partly in section, of the control apparatus shown in Figure 3, according to the present invention.

På figur 1 er en grunnboringsmaskin, generelt angitt, ved henvisningsta Het 12, vist plasert på et borested. Grunnbo-ringsmaskinen 12 innbefatter et boretårn 8 som utgjør en bæreram-me. Et bevegelig drivhode eller en vandreramme 3 er montert for bevegelse langs tårnet 8. En borstrengenhet 10 er forbundet med 'drivhodet 3. Borstrengen 10 som er vist mer detaljert i fig. 2, omfatter et av to konsentriske rør bestående d<p>bbeltvegget bore-rør, f .eks. som vist i US patent nr. 3 208 5 39. In Figure 1, a foundation drilling machine, generally designated by the reference number Het 12, is shown positioned at a drilling site. The basic drilling machine 12 includes a derrick 8 which forms a support frame. A movable drive head or a walking frame 3 is mounted for movement along the tower 8. A drill string unit 10 is connected to the drive head 3. The drill string 10 which is shown in more detail in fig. 2, comprises one of two concentric pipes consisting of a double-walled drill pipe, e.g. as shown in US Patent No. 3,208,539.

En svivel 11 som er vist i større detalj på fig. 2, er forbundet med borstrengens topparti og er på sin side festet til en fleksibel slange 13 som løper over et bærehjul 1 som er opphengt fra et par blokkskiver 5 og 6 festet til tårnet 8. Bærehjulets 1 radius tilsvarer omtrent bøyeradien til slangen 13. Dette gir en jevn strømningsradius for borekaks gjennom slangen 13. Bærehjulet 1 er roterbart opplagret på en aksel 14. Akselen 14 er forbundet med blokkskivene 5 og 6 over en forbindelses line 4.Forbindelses-linen 4 er også festet til en motvekt 7. Motvekten 7 gir en mot-vektskraft omtrent tilsvarende vekten av slangen 13. A swivel 11 which is shown in greater detail in fig. 2, is connected to the top part of the drill string and is in turn attached to a flexible hose 13 which runs over a carrier wheel 1 which is suspended from a pair of block discs 5 and 6 attached to the tower 8. The radius of the carrier wheel 1 corresponds approximately to the bending radius of the hose 13. This provides a uniform flow radius for drilling cuttings through the hose 13. The carrier wheel 1 is rotatably supported on a shaft 14. The shaft 14 is connected to the block discs 5 and 6 via a connecting line 4. The connecting line 4 is also attached to a counterweight 7. The counterweight 7 provides a counterweight force roughly equivalent to the weight of the hose 13.

Den fleksible slange 13 er i sin andre ende forbundet med induksjonsinnretningen som generelt er angitt ved tallet 15, idet denne innretning er vist i større detalj i. figur 3. Nedre ende av induksjonsinnretningen 15 er forbundet med et standrør 9 som ved hjelp av en klemme 16 er festet til tårnet 8. The flexible hose 13 is connected at its other end to the induction device which is generally indicated by the number 15, this device being shown in greater detail in Figure 3. The lower end of the induction device 15 is connected to a stand pipe 9 which by means of a clamp 16 is attached to tower 8.

Utløpsledningen 22 til en luftkompressor 21 er forbundet med innløpet 23 til en fordelingsventil som er generelt angitt ved tallet 24. En av utløps ledningene til fordelingsventilen 24 er forbundet med luftledningen 25 til motiveringsluftinnløpet 26 på induksjonsinnretningen 15. Det andre utløpet til fordelings ventilen 24 er ved hjelp av en luftledning 27, fortrinnsvis en fleksibel slange, forbundet med innløpet 28 til svivelen 11. Fordelingsventilen 24 innbefatter en rotor 29 som kan roteres av en operatør for å kontrollere hvorvidt luft strømmer gjennom ledningene 25 eller 27 samt graden av slik gjennomstrømning. The outlet line 22 of an air compressor 21 is connected to the inlet 23 of a distribution valve which is generally indicated by the number 24. One of the outlet lines of the distribution valve 24 is connected to the air line 25 of the motivation air inlet 26 of the induction device 15. The other outlet of the distribution valve 24 is at using an air line 27, preferably a flexible hose, connected to the inlet 28 of the swivel 11. The distribution valve 24 includes a rotor 29 which can be rotated by an operator to control whether air flows through the lines 25 or 27 and the degree of such flow.

Lufttrykkventiler 51 og 52 er anordnet henholdsvis i luftledningene 27 og 25. Air pressure valves 51 and 52 are respectively arranged in the air lines 27 and 25.

På figur 2 er svivelen 11 vist i større detalj. Svivelen 11 innbefatter et hus 31 som omgir det dobbeltveggede bore-rør 10 og er innrettet til å holdes stasjonært i forhold til det bevegelige drivhode 3 (vist i fig. 1) mens borerøret 10 kan rote-re i huset. Et par pakningselementer 32 og 33 er anordnet for av-tetting av trykkluften som innføres gjennom innløpsåpningen 28 og hindrer således lekkasje av trykkluft fra husets 31 indre. Et antall åpninger, vist som åpninger 34 og 35, er beliggende mellom pakningsringene 32 og 33 i ytterveggen 36 til den konsentriske borerørenhet 10. Åpningene 35 og 34 utgjør således organer som. gjør det mulig for trykkluften som kommer inn ved innløpsåpningen 28 å strømme fra husets 31 indre til ringrommet 39 mellom den ytre borerørvegg 36 og den indre borerørvegg 37. Figure 2 shows the swivel 11 in greater detail. The swivel 11 includes a housing 31 which surrounds the double-walled drill pipe 10 and is designed to be held stationary in relation to the movable drive head 3 (shown in Fig. 1) while the drill pipe 10 can rotate in the housing. A pair of sealing elements 32 and 33 are arranged to seal the compressed air which is introduced through the inlet opening 28 and thus prevent leakage of compressed air from the interior of the housing 31. A number of openings, shown as openings 34 and 35, are located between the sealing rings 32 and 33 in the outer wall 36 of the concentric drill pipe unit 10. The openings 35 and 34 thus constitute organs which. makes it possible for the compressed air that enters at the inlet opening 28 to flow from the interior of the housing 31 to the annulus 39 between the outer drill pipe wall 36 and the inner drill pipe wall 37.

En borkroneenhet, vist generelt ved tallet 38, er festet til nedre ende av borstrengenheten 10. Borkroneenheten 38 kan være av hvilken som helst kjent konstruksjon som tillater kommuni-kasjon mellom det ytre ringrom 39 og borehullet,, samt mellom borehullet og det indre ringrom 40 gjennom hvilket borekaksen returne-res til jordoverflaten. A drill bit assembly, shown generally at number 38, is attached to the lower end of the drill string assembly 10. The drill bit assembly 38 may be of any known construction which allows communication between the outer annulus 39 and the borehole, as well as between the borehole and the inner annulus 40 through which the drill cuttings are returned to the earth's surface.

Om ønskelig kan borkronen 38 være av en konstruksjon som angitt i US patent nr. 3 208 539.' If desired, the drill bit 38 can be of a construction as indicated in US patent no. 3,208,539.'

En pakningsenhet 42 er plasert mellom borerørenhetens utside og veggen 43 i borehullet av grunner som forklares nedenfor. A packing unit 42 is placed between the outside of the drill pipe unit and the wall 43 in the borehole for reasons explained below.

Med hensyn til virkemåten av apparatet ifølge figurene 1 og 2 skal det bemerkes at dersom ikke'' pakningen 42 vist i figur 2 danner en god tetning mellom borstrengen 10 og veggen 43 i borehullet, vil innføring av trykkluft i ringrommet 39 etter all sann-synlighet føre til at borekaksen 41 strømmer forbi pakningen 42 istedenfor opp gjennom midtrommet 40 i borerøret. Søkeren har en-kelte ganger hatt problemer med å skaffe en god tetning ved bruk av pakningen 42, særlig ved boring under arktiske forhold i områ-der med permafrost og i andre ukonsolliderte formasjoner. With regard to the operation of the apparatus according to Figures 1 and 2, it should be noted that if the gasket 42 shown in Figure 2 does not form a good seal between the drill string 10 and the wall 43 in the borehole, the introduction of compressed air into the annulus 39 will in all likelihood cause the drill cuttings 41 to flow past the gasket 42 instead of up through the middle space 40 in the drill pipe. The applicant has occasionally had problems in obtaining a good seal when using the gasket 42, particularly when drilling under arctic conditions in areas with permafrost and in other unconsolidated formations.

Søkeren har imidlertid funnet, at dersom man holder vakuumet eller undertrykket i det midtre ringrom 40 sterkere.eller større enn trykkluften i ringrommet 39, basert på pr. volumenhet, vil borekaksen 41 strømme opp gjennom ringrommet 40 istedenfor å unnslippe forbi pakningen eller tetningen 42. The applicant has found, however, that if you keep the vacuum or negative pressure in the middle annulus 40 stronger or greater than the compressed air in the annulus 39, based on volume unit, the drill cuttings 41 will flow up through the annulus 40 instead of escaping past the gasket or seal 42.

Boringen av et hull påbegynnes med det bevegelige drivhode 3 nær toppen av tårnet 8. Borstrengen 10 roteres og borkronen ved bunnen av borstrengen 10 desintegrerer jordformasjonene for dannelse av det ønskede borehull. Ettersom borehullet trenger dy-pere ned i grunnen beveges drivhodet 3 nedover. Idet trykkluft og/eller vakuum bevirker at borekaksen strømmer opp gjennom midtrommet 40, vil borekaksen og rester fra borehullet strømme opp gjennom den fleksible slange 13 inn i induksjonsinnretningen 15 og ut gjennom det buede standrør9 enten til jordoverflaten eller inn i en oppsamlingsvogn. Bærehjulet. 1 bærer forbindelseslangen 13. Under drivhodets 3 bevegelse nedover dreier bærehjulet 1 på aksen 14 slik at forbindelseslangen får en jevn bue. Motvekten 7 utøver en løftekraft på bærehjulet 1 og opprettholder et svakt strekk i begge ender av forbindelsesslangen 13. Forbindelsesslangen 13 holdes i vertikal stilling under drivhodets 3 bevegelse i tårnet 8. The drilling of a hole is started with the movable drive head 3 near the top of the tower 8. The drill string 10 is rotated and the drill bit at the bottom of the drill string 10 disintegrates the soil formations to form the desired drill hole. As the borehole penetrates deeper into the ground, the drive head 3 is moved downwards. As compressed air and/or vacuum cause the drill cuttings to flow up through the central space 40, the drill cuttings and residues from the borehole will flow up through the flexible hose 13 into the induction device 15 and out through the curved stand pipe 9 either to the ground surface or into a collection truck. The carrier wheel. 1 carries the connecting hose 13. During the downward movement of the drive head 3, the carrier wheel 1 turns on the axis 14 so that the connecting hose has a smooth arc. The counterweight 7 exerts a lifting force on the carrier wheel 1 and maintains a slight tension at both ends of the connecting hose 13. The connecting hose 13 is held in a vertical position during the movement of the drive head 3 in the tower 8.

Som vist i figur 1 styrer operatøren mengden av luft som strømmer til svivelen 11 samt til induksjonsinnretningen 15 As shown in Figure 1, the operator controls the amount of air that flows to the swivel 11 and to the induction device 15

ved å dreie rotoren 29. Ventilen 51 i luftledningen 27 som fører til svivelen 11 samt ventilen 52 i luftledningen 25 som fører til induksjonsinnretningen 15 utgjør organer for styring og kontroll av trykkluften som innføres i ringrommet 39 og undertrykket som dannes i det midtre ringrom 40. Ventilen 5 2 som angir trykkluft i lednin-gen -25 kan ved hjelp av kalibreringsdiagrammer enkelt korreleres by turning the rotor 29. The valve 51 in the air line 27 that leads to the swivel 11 and the valve 52 in the air line 25 that leads to the induction device 15 constitute organs for managing and controlling the compressed air that is introduced into the annulus 39 and the negative pressure that is formed in the middle annulus 40. The valve 5 2 which indicates compressed air in the line -25 can be easily correlated with the help of calibration diagrams

med undertrykket som dannes av induksjonsinnretningen 15. Når således borstammen 10 og borkronen 38 roteres ned i jordens overflate under boring av et hull regulerer operatøren rotoren 29 for å frembringe den ønskede, for boreoperasjonen gunstige kombinasjon av trykkluft og undertrykk. Søkeren har også oppdaget at alt etter hva slag formasjoner som bores, vil det noen ganger være fordelak-tig bare å bruke trykkluft og andre ganger bare.undertrykk. Ved slike tilfeller dreies rotoren 29 i den ene eller andre retning for å frembringe den ønskede virkning. Det skal også bemerkes at en annen måte å bestemme når undertrykket overstiger trykkluften with the negative pressure created by the induction device 15. Thus, when the drill stem 10 and the drill bit 38 are rotated down into the earth's surface while drilling a hole, the operator regulates the rotor 29 to produce the desired, favorable for the drilling operation combination of compressed air and negative pressure. The applicant has also discovered that, depending on the type of formations being drilled, it will sometimes be advantageous to only use compressed air and other times only negative pressure. In such cases, the rotor 29 is turned in one or the other direction to produce the desired effect. It should also be noted that another way to determine when the negative pressure exceeds the compressed air

er å observere hvorvidt borekaksen søker å unnslippe forbi pakningen 42, eller alternativt dersom pakningen 42 ikke benyttes, hvorvidt borekaksen blåses ut av borehullet på utsiden av borerørenhe- is to observe whether the drill cuttings seek to escape past the gasket 42, or alternatively if the gasket 42 is not used, whether the drill cuttings are blown out of the drill hole on the outside of the drill pipe assembly

ten 10.ten 10

På figur 3 er i større detalj vist induksjonsapparatet 15 ifølge foreliggende oppfinnelse. Induksjonsapparatet 15 innbefatter et hovedhus 51 som omfatter et stort sett rett, gjennomgående løp rundt den langsgående midtlinje 60. Huset 51 omfatter en blandeseksjon C med en rørformet vegg med stort sett konstant innvendig diameter samt en diffusorseksjon D som begynner ved punktet 56 og avsluttes ved endeveggen 57. Fra et punkt 70 ut-vides veggen til huset 51 til større diameter med sidevegger 71 som avgrenser et indre kammer 54. Et rørformet siderettet husele-ment 5 3 kommuniserer med kammeret 54 og har ved sin ende et luft-innløp 26 for inntak av høytrykksluft generelt betegnet som Figure 3 shows the induction device 15 according to the present invention in greater detail. The induction apparatus 15 includes a main housing 51 which comprises a generally straight, continuous run around the longitudinal centerline 60. The housing 51 comprises a mixing section C with a tubular wall of substantially constant internal diameter and a diffuser section D which begins at point 56 and ends at the end wall 57. From a point 70, the wall of the housing 51 expands to a larger diameter with side walls 71 that delimit an inner chamber 54. A tubular side-directed housing element 5 3 communicates with the chamber 54 and has at its end an air inlet 26 for intake of high-pressure air generally designated as

"motiveringsluften" (motivating air) . Et rørelement 50 er anordnet i kammeret 54 og har en innvendig diameter vesentlig lik den innvendige diameter til C-partiet til huset 51, slik at det danner et stort sett rett, gjennomgående løp for den induserte luft "motivating air" (motivating air). A pipe element 50 is arranged in the chamber 54 and has an internal diameter substantially equal to the internal diameter of the C part of the housing 51, so that it forms a largely straight, continuous course for the induced air

og borekaks som strømmer inn gjennom innløpsåpningen 59 til røret 50. Slangen 13 er ved hjelp av en klemme 80 fastklemt på enden av røret 50 med innløpsåpningen 59. En 0-ring tetning 52 er anordnet mellom husveggen 71 og et siderettet fremspring 90 på røret 50 for å danne tetning for trykkluften som innføres i kammeret 54. and drilling cuttings that flow in through the inlet opening 59 to the pipe 50. The hose 13 is clamped by means of a clamp 80 to the end of the pipe 50 with the inlet opening 59. An 0-ring seal 52 is arranged between the housing wall 71 and a lateral projection 90 on the pipe 50 to form a seal for the compressed air introduced into the chamber 54.

Et parti av den indre overflate til den utvidede vegg 71 danner en vinkel med midtlinjen 60, og enden av røret 50 mot-satt innløpsåpningen 59 danner også en vinkel med den langsgående midtlinje 60 som nærmere omtalt nedenfor. Vinkelen til sideveggen 71 og enden av røret 50 er slik valgt at en diffusorseksjon B dannes etter innsnevrings- eller strupepartiet A. A part of the inner surface of the extended wall 71 forms an angle with the center line 60, and the end of the pipe 50 opposite the inlet opening 59 also forms an angle with the longitudinal center line 60 as discussed in more detail below. The angle of the side wall 71 and the end of the pipe 50 is chosen so that a diffuser section B is formed after the constriction or throat section A.

En trykkføler 81 er montert i huset 53 (eller alternativt i kammeret 54) for regulering av lufttrykket fra luftkompres-soren 21 (vist i fig. 1). Føleren 81 er forbundet med styreapparatet 82 over luftledningen 83. En hydraulsylinder 84 som er vist i detalj i figur 4, er koplet til styreapparatet 82 ved hjelp av fleksible hydraulledninger 85 og 86. Ét stempel 87 (se fig. 4) i sylinderen 84 er ved hjelp av en stempelstang festet til en ende-plate 88 som igjen er festet til øret 89 på huselementet 53. Det skal bemerkes at det siderettede fremspring.90 vil forskyves i forhold til endeplaten 88 og øret 89 og at 0-ringen 52 således ut-gjør en dynamisk, mellomliggende tetning. Videre er sylinderens 84 bunnside, f.eks. ved sveising fastgjort til det siderettede fremspring 90. A pressure sensor 81 is mounted in the housing 53 (or alternatively in the chamber 54) for regulating the air pressure from the air compressor 21 (shown in Fig. 1). The sensor 81 is connected to the control device 82 via the air line 83. A hydraulic cylinder 84, which is shown in detail in Figure 4, is connected to the control device 82 by means of flexible hydraulic lines 85 and 86. One piston 87 (see Fig. 4) in the cylinder 84 is by means of a piston rod attached to an end plate 88 which is in turn attached to the ear 89 of the housing element 53. It should be noted that the lateral projection 90 will be displaced in relation to the end plate 88 and the ear 89 and that the 0-ring 52 thus out -makes a dynamic, intermediate seal. Furthermore, the bottom side of the cylinder 84, e.g. by welding attached to the lateral projection 90.

På figur 4 er skjematisk vist i detalj styreapparatet 82 og sylinderen 84. Den pneumatiske eller alternativt elektriske Figure 4 schematically shows in detail the control device 82 and the cylinder 84. The pneumatic or alternatively electric

ledning 83 fra trykksensoren 81 driver en pumpevalgbryter 91 som bestemmer hvorvidt det avfølte lufttrykk er høyere ellere lavere enn et gitt forutbestemt område. Utgangssignalene fra bryteren 91 er elektrisk forbundet via ledere 92 og 93 til henholdsvis hydraul-pumpene 94 og 95. Utløpet fra pumpen 95 er via en hydraulledning 86 forbundet med kammeret 96 i sylinderen 84. Likeledes er utløpet line 83 from the pressure sensor 81 operates a pump selection switch 91 which determines whether the sensed air pressure is higher or lower than a given predetermined range. The output signals from the switch 91 are electrically connected via conductors 92 and 93 to the hydraulic pumps 94 and 95 respectively. The outlet from the pump 95 is via a hydraulic line 86 connected to the chamber 96 in the cylinder 84. Similarly, the outlet is

til pumpen 94 via en hydraulledning 85 forbundet med kammeret 97to the pump 94 via a hydraulic line 85 connected to the chamber 97

i sylinderen 84.in cylinder 84.

Kammeret 96 er via hydraulledningen 98 forbundet med en væskebeholder,99 og kammeret 97 er forbundet med beholderen 99 via hydraulledning 100. Beholderen 99 er koplet tilbake til pumpene 94 og 95 via fleksible retur-hydraulledninger 101 og 102. The chamber 96 is connected via the hydraulic line 98 to a liquid container,99 and the chamber 97 is connected to the container 99 via hydraulic line 100. The container 99 is connected back to the pumps 94 and 95 via flexible return hydraulic lines 101 and 102.

Det skal bemerkes at beholderen 99 også omfatter nødvendige ven-tiler og styreledninger for inntak av hydraulvæske fra kamrene 96 og 97 i sylinderen 84 samt for tilbakeføring av hydraulvæske til pumpene 94 og 95 på velkjent måte. It should be noted that the container 99 also includes the necessary valves and control lines for the intake of hydraulic fluid from the chambers 96 and 97 in the cylinder 84 and for the return of hydraulic fluid to the pumps 94 and 95 in a well-known manner.

Søkeren har funnet at overlydshastiget kan oppnås gjennom denne ringformede dyse. Det skal forståes at uten spesielle foranstaltninger er Mach 1 den maksimale strømningshastighet som kan oppnås i en dyse.. Ved anvendelsen av strupepartiet A og diffusorseksjonen B som divergerer med en bestemt vinkel, kan luften som strømmer ut fra strupepartiet aksellereres til overlydshastighet. Ifølge søkerens vurderinger ut fra observering av induks jonsenheten ifølge oppfinnelsen er den hastighet som oppnås, med denne spesielle induksjonsenhet tilnærmet Mach 1,9. Ettersom bevegelsesenergien i motiveringsstrømmen er energien som med den induserte luft overføres til strømningsblandingen, oppnås ved en , hastighet på Mach 1,9 en bevegelsesenergi som er tilnærmet 3.6 ganger energien ved strømning med hastighet på Mach 1. Det er ikke nødvendig med større inngang for å oppnå den større utgang. Den induserte luftstrøm som kommer inn gjennom innløpsåpningen 59 (fig. 3) sammen med borekaksen og følger en rett bane gjennom ven-turien uten å endre retning, virker til å holde den induserte luft og borekaksen i bevegelse slik at det ikke dannes fastkiling eller opphopning på utsatte flater. Selvom forskjellige vinkler kan benyttes ved utforming av diffusorseksjonen B har søkeren funnet at induktoren arbeider helt tilfredsstillende når den innvendige overflate på sideveggen 71 danner en vinkel på 30° med midtlinjen 60 og derved retter motiveringsluften mot lengdeaksen 60 langs den brutte linje 55 for å bevirke effektiv blanding. Enden av dysen på røret 50 danner fortrinnsvis en vinkel på 41° med midtlinjen 60, og divergerer således fra den innvendige overflate på veggen 71, for likeledes å rette overlydstrømmen inn mot midtlinjen 60 for å befordre blanding. The applicant has found that the supersonic speed can be achieved through this annular nozzle. It should be understood that without special measures, Mach 1 is the maximum flow velocity that can be achieved in a nozzle.. By using the throat section A and the diffuser section B diverging at a certain angle, the air flowing out of the throat section can be accelerated to supersonic speed. According to the applicant's assessments based on observation of the induction unit according to the invention, the speed achieved with this particular induction unit is approximately Mach 1.9. As the kinetic energy in the motive flow is the energy transferred with the induced air to the flow mixture, at a speed of Mach 1.9 a kinetic energy is obtained which is approximately 3.6 times the energy of flow at a speed of Mach 1. A larger input is not required to achieve the greater output. The induced air flow which enters through the inlet opening 59 (Fig. 3) together with the cuttings and follows a straight path through the venturi without changing direction, acts to keep the induced air and the cuttings moving so that no wedging or accumulation is formed on exposed surfaces. Although different angles can be used when designing the diffuser section B, the applicant has found that the inductor works completely satisfactorily when the inner surface of the side wall 71 forms an angle of 30° with the center line 60 and thereby directs the motivational air towards the longitudinal axis 60 along the broken line 55 to effect effective mixture. The end of the nozzle on the pipe 50 preferably forms an angle of 41° with the center line 60, and thus diverges from the inner surface of the wall 71, to likewise direct the supersonic flow towards the center line 60 to promote mixing.

Ved drift av induksjonsapparatet vist på fig. 3 og 4When operating the induction apparatus shown in fig. 3 and 4

i sammenheng med systemene vist i fig. 1 og 2, skal det forståes at trykkluften som innføres, fortrinnsvis ved omtrent 6,5 kg/cm 2, in connection with the systems shown in fig. 1 and 2, it should be understood that the compressed air which is introduced, preferably at approximately 6.5 kg/cm 2,

er koplet til innløpsåpningen 26. Trykket i kammeret 54 bør fortrinnsvis ligge noe under trykket ved hvilket kompressoren begynner å "slå tilbake" (throttle back). Dersom kompressoren 21 således begynner å "slå tilbake" ved 7 kg/cm 2vil et trykk som holdes på 6,5 kg/cm<2>holde motorkompressoren nær full ytelse (full throttle). Denne luft koples også inn i kammeret 54 som omgir-rø-ret 50 og som er innsnevret ved innsnevringen A. Etter å ha pas-sert gjennom innsnevringen A aksellereres luften i diffusorseksjonen B inn i og mot midtlinjen 60 slik at den induserte luft strømmer fra innløpsåpningen 59 mot endeplaten 57. Dette skaper selvsagt et undertrykk i slangen 13 og midtløpet i borerørstrengen 10 for opptrekking av borekaks 41 fra bunnen av det borede hull. Dersom operatøren finner å ville avlede noe av den tilgjengelige trykkluft ved hjelp av fordelerventilen 24 til det ytre ringrom 39 i borstrengen, vil trykket falle i kammeret 54. Ettersom bevegelsesenergien til motiveringsluften økes ved øket trykkfall over dysen, er det ønskelig å øke trykket i kammeret 54. Dette utfø-res ved hjelp av apparatet vist på fig. 3 og 4 ved følgende opera-sjon. is connected to the inlet opening 26. The pressure in the chamber 54 should preferably be slightly below the pressure at which the compressor starts to "throttle back". If the compressor 21 thus begins to "kick back" at 7 kg/cm 2 , a pressure maintained at 6.5 kg/cm<2> will keep the engine compressor close to full performance (full throttle). This air is also coupled into the chamber 54 which surrounds the pipe 50 and which is narrowed by the constriction A. After passing through the constriction A, the air in the diffuser section B is accelerated into and towards the center line 60 so that the induced air flows from the inlet opening 59 towards the end plate 57. This naturally creates a negative pressure in the hose 13 and the middle course in the drill pipe string 10 for pulling up cuttings 41 from the bottom of the drilled hole. If the operator decides to divert some of the available compressed air using the distributor valve 24 to the outer annulus 39 in the drill string, the pressure will drop in the chamber 54. As the movement energy of the motivation air is increased by increased pressure drop across the nozzle, it is desirable to increase the pressure in the chamber 54. This is carried out using the apparatus shown in fig. 3 and 4 in the following operation.

Når trykkføleren 81 avføler et trykkfall, påvirker pumpevalgbryteren 91 pumpen 94 som bevirker at sylinderen 84 forskyves mot endeplaten 88 og således søker å "lukke dysen" ved å endre størrelsen på innsnevringen A ettersom røret 50 er forbundet med sylinder 84. Dette skaper således et større trykkfall over dysen og øker trykket i kammeret 54. Hvis på den annen side trykket er for høyt, f.eks.. høyere enn 6;5 kg/cm 2, som avfølt av føle-ren 81, påvirkes pumpen 95 som bevirker at sylinderen 84 forskyves bort fra endeplaten 88 og således skaper en større åpning i dysen. When the pressure sensor 81 senses a pressure drop, the pump selector switch 91 affects the pump 94 which causes the cylinder 84 to move towards the end plate 88 and thus seeks to "close the nozzle" by changing the size of the constriction A as the pipe 50 is connected to the cylinder 84. This thus creates a greater pressure drop across the nozzle and increases the pressure in the chamber 54. If, on the other hand, the pressure is too high, e.g. higher than 6.5 kg/cm 2 , as sensed by the sensor 81, the pump 95 is affected which causes the cylinder 84 is displaced away from the end plate 88 and thus creates a larger opening in the nozzle.

Selvom den foretrukne utføringsform er tenkt utført med de spesielle, viste vinkler i diffusorseksjonen B, kan selvsagt andre vinkler også benyttes for utforming av en slik diffusor seksjon for aksellerering av motiveringsluften til overlydshastighet. Motiveringsluftens inerti overføres til den induserte luft-strøm og borekaks under blandingen av motiveringsluften og den induserte luft. Den blandede luftstrøm ekspanderer så inn i diffu-sorseks jonen D for gjenvinning av energien til den komprimerte blanding under dennes ekspansjon. Selvom det videre er påtenkt at innsnevringen A kan endres automatisk som reaksjon på det avfølte trykk oppstrøms av dysen, vil en fagmann innse at en operatør og-så kan bevege røret 50 manuelt for endring av dyseåpningen for op-timalisering av trykkfallet over dysen. En fagmann vil også innse at selvom den foretrukne utføringsform er tenkt utført med bruk av en hydraulisk påvirket sylinder for å bevege røret 50 i forhold til den andre side av dysen, kan forskjellige andre organer også benyttes for å frembringe relativ bevegelse, f.eks. en elektrisk motor og et mellomliggende snekkevekselarrangement. Although the preferred embodiment is intended to be carried out with the special, shown angles in the diffuser section B, of course other angles can also be used for the design of such a diffuser section for accelerating the motivational air to supersonic speed. The inertia of the motivation air is transferred to the induced air flow and cuttings during the mixing of the motivation air and the induced air. The mixed air stream then expands into the diffuser section D to recover the energy of the compressed mixture during its expansion. Although it is further contemplated that the constriction A can be changed automatically in response to the sensed pressure upstream of the nozzle, a person skilled in the art will realize that an operator can also move the tube 50 manually to change the nozzle opening to optimize the pressure drop across the nozzle. A person skilled in the art will also appreciate that although the preferred embodiment is contemplated using a hydraulically actuated cylinder to move the pipe 50 relative to the other side of the nozzle, various other means may also be used to produce relative movement, e.g. an electric motor and an intermediate worm gear arrangement.

Claims

1. Induction apparatus, characterized by a first pipe element (50) with a given internal diameter, a second pipe element (51) with an internal diameter approximately equal to said given diameter, an annular nozzle formed between the first and second pipe elements, the longitudinal axes of the pipe elements are coaxial, which nozzle comprises an air constriction and a diffuser, means (53, 54) for introducing compressed air through the constriction and the diffuser inside the second pipe element, thereby inducing an air flow from the first pipe element into the second pipe element, as well as means (82) to change the size of the constriction and thereby change the pressure drop across the nozzle.

2. Induction apparatus as stated in claim 1, characterized in that the diffuser comprises first and second diverging walls.

3. Induction apparatus as stated in claim 2, characterized in that the first and second walls form an angle of approx. 30° in relation to the aligned longitudinal axes and that the other walls form an angle of approx. 41° with the axes.

4. Induction apparatus as specified in claim 3, characterized by a second diffuser section coaxial with the second tube element.

5. Induction device as specified in claim 1, characterized in that the nozzle causes compressed air to be introduced into the second pipe element at supersonic speed.

6. Induction device as stated in claim 1, characterized by means (81, 82, 83) for sensing the pressure in the compressed air upstream of the nozzle, and that the change means react to the sensed pressure to change the size of the constriction and thereby change the pressure drop over the nozzle.