SE188041C1 - - Google Patents

Description

KLASS INTERNATIONELLSVENSK E 21 c5b:8/i0 PATENT- OCH REGISTRERINGSVERKET Ans. 6903/1961 den 3/7 1961Hartill en ritning E 0 PERSSON, NALDEN Bergborranoraning Foreliggande uppfinning avser ett bergborrelement av den typ, i vilken en horrhallare ãr fOrhunden med en lopare, vilken tilldelas en fram.- och atergaende rorelse i ett hOlje medelst en utifran fram och tillbaka driven drivstang, som glidbart stracker sig in i 16- paren.

Vid hittills anvanda bergborrelement av denna typ overfOras drivstfingens rorelser fram och tillbaka till loparen medelst tva i motsatta riktningar verkande skruvfjadrar, som aro inspanda mellan ansatser pa drivstangen resp. lOparen. Darvid dampas dessutom loparens rorelser i holjet och aterfores loparen pa samma salt som drivkraften overfores fran drivstangen till loparen. Detta sail att overfOra och dampa drivkraften har emellertid avsevarda nackdelar. Bland annat kunna borrelement drivna pa detta salt med svarighet fas att utf6ra behovligt antal slag per tidsenhet. Dessutom bli fjadrarna, om de skola ha tillracklig styrka och livslangd, stora och tunga, vilket okar borrelementets dimensioner och kostnaderna fOr dess tillverkning. Detta ãr mycket ofordelaktigt, speciellt eftersom bergborrelementet enligt foreliggande uppfinning huvudsakligen är avsett for anvandning i borranordningar for hal med stora diametrar, vilka anordningar innehalla ett flertal borrelement.

De ovan anfOrda nackdelarna undanrojas enligt fOreliggande uppfinning i huvudsak darigenom, att drivstangens rorelser overforas till loparen och dennas darigenom erhallna rOrelser dampas och aterforas medelst tryckfluidumkuddar, vilka i drivstingens °eh 16- parens hada rorelseriktningar aro inneslutna i utrymmen mellan drivstangen och loparen resp. mellan loparen och holjet, varvid vart och ett av dessa utrymmen under storre delen av drivstangens resp. loparens slag frau sina medellagen i riktning mot resp. utrymme är allsidigt fluidumtatt tillslutet.

Darvid ãr drivstangena i loparen inkjutande del lampligen utformad med en skivformad flans, som ãr glidhar i ett eylindriskt halrum i loparen under tatning mot halrummets vagg, varvid utrymmena for de drivstangens rorelser overforande tryckfluidumkuddarna aro belagna pa den skivformade flansens bada sidor.

Pa liknande salt liar den del av loparen., som innesluter hidrummet, formen av en kolvliknande utvidgning, vilken ãr glidbart anordnad i en cylinderformad kammare i holjet under tatning mot dennas vagg, varvid de utrymmen, som innesluta de loparens rorelser dampande och loparen aterfOrande fluidumkuddarna aro belagna i den cylinderformade kammaren pa bada sidor om loparens kolvliknande utvidgning.

Ytterligare en fordel med overforingen av drivkraften och dampningen av de rorliga delarna enligt uppfinningen uppnas genom att en tryckfluidumkudde har en fordelaktigare fjaderkarakteristik an en normal skruvfj ader. Den sistnamnda uppvisar en i det narmaste ratlinjig fjaderkurva, dvs fjaderkraften ãr direkt proportionell mot fjaderns sammantryckning. Vid en. tryckfluidumkudde blir daremot fjaderkraftens Okning per enhet fjadringslangd storre ju storre den totala fjadringslangden hr. Foljden blir att de rorliga delarnas levande kraft vid slagrorelsens bOrjan ej minskas sâ mycket, soul vid en skruvfjader. Dessutom kommer den harmo:- niska svangningsrorelse, som drivstangen utfar, ej att distorderas i sa h8g grad av dampningen medelst tryckfluidumkuddar, som f al-let ãr, nar skruvfjadrar anvandas.

En utforingsform av uppfinningen kommer i del fOljande att i detalj beskrivas under hanvisning till bifogade ritning, vilken i en axialsektion visar ett bergborrelement enligt uppfinningen.

Bergborrelementet drives medelst en ej vi-sad drivanordning, lampligen i form av en lank- och excentermekanism, vilken tilldelar en drivstang 1 en fram- och kergaende, harmonisk svangningsrOrelse. Drivstangen 1 2— stracker sig glidbart genom en rorformad llipare 2, vilken i sin mot drivstangens 1 drivna ande motsatta ande är stelt forbunden med en borrhallare 3, i vilken en bergborr av kant utforande är fastbar. Loparen 2 och borrhallaren 3 kunna om sa onskas vara utforda i ett styeke.

Drivstangen 1 stracker sig glidbart genom 18parens 2 hal, varvid tatningsanordningar aro anordnade mellan drivstangen och lOparen. Pa den del av drivstangen 1, som inneslutes i 18paren 2 finnes en skivformad flans 4, vilken är glidbar fram och tillbaka i ett cylindriskt halrum 5 i en utvidgning 6 av iliparen. Menai' den skivformade flansens 4 kant och halrummets innervagg aro tatningsringar 7 anordnade, vilka ha till uppgift att fluidumtatt avskilja de utrymmen 8 och 9 av halrummet 5, som aro belagna pa vardera sidan av den skivformade flansen 4. En eller fiera tryckfluidumkanaler 10, vilkas uppgift kommer att anges i det foljande, stracka sig genom halrummets 5 vagg vinkelratt mot denna.

Loparens 2 rorformade delar aro glidbart fOrskjutbara i ett rorformat holje 11, under det att dess utvidgning 6, som innesluter halrummet 5, är glidbar i en cylindrisk kammare 13, vilken bildas av en del av holjet med storre invandig diameter. Loparens 2 rorformade delar aro tatade mot holjets 11 innervaggar medelst tatningsringar.

Utvidgningen 6 har formen av en cylindrisk kolv och kammaren 13 omsluter denna som en cylinder, varvid utvidgningen uppdelar kammaren i tva kolvrum 14 och 15 pa vardera sidan av utvidgningen. Intill utvidgningens 6 andytor arc tatningar 16 och 17 anordnade mellan utvidgningens 6 mantelyta °eh kammarens 13 innerv5.gg. Tv. tryckfluidumkanaler 18 och 19 stracka sig vinkelratt genom kammarens 13 vagg i sadana axiella lagen, att den kolvliknande utvidgningen 6 under sin r8relse fram och Ater i kammaren 13 frilagger den i rorelseriktningen bakre tryckfluidumkanalens mynning in till kammaren alldeles innan loparen 2 uppnatt silt andlage I denna rorelseriktning. Avsikten harmed kommer att narmare forklaras i det fed- jande.

Det ovan beskrivna bergborrelementet är i sin helhet inskjutbart i en rorformad hallare 20, i vilken det fasthalles medelst bultar 21, som stracka sig genom en flans 22 pa holjet. Hallaren 20 omsluter h8ljet 11 och Was medelst tatningsringar. Borrelementet kan salunda mycket latt insattas och uttagas ur hallaren 20, och spalterna for tillforsel av tryckfluidum och smorjolja kunna latt astadkommas genom enkla insvarvningar eller genom att hallarens 20 innerdiameter är nagot storre an holjets 11 ytterdiameter, varvid tatningsringarna mellan dem tjana som distansorgan.

Den i det foregaende beskrivna anordningen verkar pa foljande satt: Vid borrningens igangsattande tillfores tryckfluidum, lampligen tryckluft, till borrelementet. Tryckluften inledes genom en kanal 23, som stracker sig vinkelratt genom hallarens 20 vagg mitt for kammaren 13 i holjet 11, och strommar genom en ringformad spalt 24, som bildas av spelrummet mellan hallaren och holjet och i axiell led begransas av tatningsringar mellan dessa element. Tryckfluidumkanalerna 18 och 19 i kammarens 13 vagg mynna likaledes i spalten 24 och leda till annu en ringformad spalt 25 mellan kammarens 13 innervagg och yttervaggen till loparens 2 utvidgning 6, vilken spalt 25 i axiell led begransas av tatningarna 16 och 17. De yttre andarna av tryckfluidumkanalerna 10 i halrummets 5 vagg mynna likaledes i denna span 25.

Nar drivstangen 1 f8rsattes i rorelse av sin utvandiga drivanordning, forskjutes den skivformade flansen 4 fram och tillbaka 1 halrummet 5 och darvid sattes vid vane slag det i rorelseriktningen bakre utrymmet 8 eller 9 av halrummet 5 genom kanalen 23, spalten 24, kanalerna 18, 19 samt spalten 25 i forbindelse med tryckfluidunikanalerna 10 ocli ett tryck uppbygges i utrymmena. 8 och 9. De darvid bildade tryckluftkuddarna overfora drivstangens rorelser till lOparen 2, som darigenom Virsattes i en fram- och atergd.ende rOrelse i holjet 11. Under denna rorelse frilagger loparens 2 utvidgning 6 under varje slag mynningen till den i rorelseriktningen bakre kanalen 18 resp. 19, sa att tryckfluidum genom kanalen 23 och spalten 24 ledes till kanalerna 18 resp. 19 saint ett tryck uppbygges i motsvarande kolvrum 14 resp. 15, varigenom luftkuddar f8r dampning av loparens 2 rorelser bildas.

Saledes tillfOres tryckfluidet f Or riirelseoverforingen °eh dampningen endast genom kanalen 23 och strommar genom spalten 24, kanalerna 18, 19, spalten 25 samt kanalen 10 och fordelas genom rorelserna has borrelementets delar till de for desamma avsedda utrymmena. Samtidigt bibehalles aven det 8nskade lufttrycket i dessa utrymmen genom att Tart och ett av dem under varje slag sattes i farbindelse med tryckfluidumkallan, sa att eventuellt utlackt tryckfluidum ersattes.

F8r att forhindra att borren vid avbrott tryckmedinmsystemet eller nar borrningsarbetet skall upphora och tryckfluidumtillforseln avbrytes av sin egen vikt skall foras till anliggning mot borrstallet och forhindra borranordningens utdragning ur borrhalet, Or borrelementet enligt uppfinningen forsett med en anordning, som vid avbrott i tryckfluidumtillforseln automatiskt lyfter loparen 2, borrhallaren 3 och darmed borren ur angreppslaget. — —3 Denna anordning innefattar annu en cylindrisk kammare 26 i holjet 11, som är koaxiell med kammaren 13 och omsluter loparens 2 rorformade del. I det ringrum, som bildas mellan kammarens 26 vagg och. loparen 2 ãr ett kolvorgan 27 glidbart forskjutbart under tatning saval mot kammarvaggen som mot loparen. Kolvorganet 27 har ringform och fran dess ena andyta stracker sig en ringformad fordjupning 28 axiellt in till i narheten av motsatta andyta. Denna ringformade fordjupning 28 upptager en tryckfjader 29, som med sin ena ande anligger mot fordjupningens 28 botten medan dess andra ande stOder mot kammarens 26 ena andyta. Nar borrningsarbetet skall paborjas inpressas tryckfluidum I kammaren 26 Over kolvorganets obrutna andyta och detta tryckfluidum pressar kolvorganet 27 mot kraften fran fjadern 29 till anliggning mot den andyta av kammaren 26, som bildar god fOr fjadern 29. Nar borrningsarbetet avbrytes, sjunker trycket i kammaren 26 och fjadern 29 formar pressa kolvorganet 27 i motsatt riktning mot borrningsriktningen. Denna forskjutning av kolvorganet 27 sker utan hinder ett stycke, till dess anliggning mot en ringformad flans 30 pa loparens 2 rorformade del uppnas. Vid kolvorganets 27 fortsatta forskjutning medbringas loparen 2 medelst ringflansen 30 och darmed fOrskjutes borren sa att borranordningen kan fOrflyttas i borrhalet utan att borren hindrar denna rorelse. Nar borrningsarbetet Ater igangsattes intranger tryckrnedium Ater i kammaren 26 och pressar kolvorganet 27 mot kraften av fjadern 29, sa. att borren av sin egen vikt kan aterforas till arbetslage.

Om del ovan beskrivna borrelementet anvandes i en anordning for upptagning av stora hal i marken, i vilket ett antal borrelement are anordnade runt mantelytan av ett koniskt borrhuvad och angriper halets vagg i vinkel mot huvudborriktningen, kan den ovan beskrivna anordningen for att lyfta borren ur ingrepp ersattas med en mekanism, som vrider borren kring dess axel, sh att mejselskaret intau°er ett lage parallellt med borrhalets tangent. Darigenom bringas mejselskarets vid borrningen yttre kant ur ingrepp med halets Tagg och borrhuvudet kan fritt lyftas ur borrhalet.

Drivanordningen är forbunden med drivstangen 1 Over en koppling, lampligen en hydraulisk koppling, som Or sa. konstruerad, att den tillslas fOrst sedan tryckfluidet uppnatt det for borrningsarbetet Midvandiga trycket.

DO hergborrelement av den beskrivna typen oftast masts arbeta under mycket svara fOrhallanden, I. ex. standigt omgivna av spolvatten, stallas mycket hoga krav pa tatningen mellan elementets olika delar och smorj ningen av dess i ,forhMlande till varandra rorliga delar.

I den beskrivna utforingsformen aro saintliga tatningar ringformade. Darvid bildas tatningen mellan vardera tva delar av borrelementet av ett eller flera par tatningsringar. Dessa par tatningsringar bilda de axiella begransningarna till ringformade spalter mellan delarna, vilka till formen Overensstamma med spalterna 24 och 25. Enligt uppfinningen inledes olja under tryck till dessa ringformade spalter, varTid oljan lam.pligen infores genom en inloppskanal 31 genom hallarens 20 vagg till en av dessa spalter. Fran denna spalt fordelas sedan den under tryck staende oljan genom kanaler i holjet 11, loparen 2 och drivstangen 1 till de olika ringformade spalterna. Denna mellan de parvis anordnade tatnin.gsringarna infilSrda hogtryekta oljan bidrager avsevart till att astadkomma en tillfredsstallande tatning saval mot utifran intrangande vatten och fororeningar, som mot stromning av tryckfluidum mellan borrelementets olika utrymmen for detta. Samtidigt astadkommes Oven en mycket god smorjning av borrelem.entets olika glidytor, nar dessa oljefyllda spalter Elms fram och tillbaka over desamma. Del tryckfluidum, som lacker in i de oljefyllda spalterna eller overfores till dessa, nor tatningarna pa den skivformade Hansen 4 eller den kolvliknande utvidgningen 6 lotus forbi tryckfluidumkanalerna 10 resp. 18 och 19, bortledes med oljestrommen, som bortkdes Iran borrelementet genom en eller flera utloppskanaler 32, 33.

Enligt vad som ovan visas astadkommes enligt uppfinningen ett konstruktivt relativt enkelt borrelement, som uppvisar de inledningsvis angivna fordelarna och vilket kan arbeta med mycket Mgt antal slag per tidsenhet. Den beskrivna utforingsformen far dock ej uppfattas corn begransande for uppfinningen, utan utgor endast ett exempel ph hur denna kan forverkligas.

Claims (10)

Patentanspr Ak:

1. Bergborranordning av den typ, i vilken en borrhallare Or fOrbunden med en lopare, vilken tilldelas en fram- och atergaende rorelse i ett holje medelst en utifran fram och tillbaka drivbar drivstang, som glidbart stracker sig in i loparen, kannetecknad darav, att drivstangens (1) rorelser overforas till loparen (2) och dennas darigenom erhallna rorelse dampas och aterfores medelst tryckfluidumkuddar, vilka i drivstangens och loparens hada rorelseriktningar Oro inneslutna i utrymmen (8, 9 resp. 14, 15) mellan drivstangen (1) och loparen. (2) resp. mellan loparen (2) och hOljet (11), Tarvid Tart och ett av dessa utrymmen. (8, 9 resp. 14, 15) under stOrre delen av drivstangens resp. loparens slag Iran 4— — sina medellagen i riktning mot resp. utrymme är allsidigt fluidumtatt tillslutet.

2. Bergborranordning enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, att drivstangens (1) i loparen (2) inskjutande del är utformad med en skivformad flans (4), som är glidbar i ett cylindriskt halrum (5) i loparen under tatning (7) mot halrummets vagg, varvid utrymmena (8, 9) for de drivstangens rorelser overforande tryckfluidumkuddarna aro belagna pa den skivformade flansens (4) bada sidor.

3. Bergborranordning enligt patentanspraket 2, kannetecknad av atminstone en i halrummets (5) cylindriska vagg anordnad kanal (10), vars mynning till halrummmet vid drivstangens (1) rorelser frilagges till halrummets (5) i drivstangens rorelse bakre utrymme (8, 9) for uppbyggande av tryck och ers5.ttan.deair utlackt tryckfluidum i detta utrymme vid drivstangens slagrorelse.

4. Bergborranordning enligt patentanspraken 1 och 2, kannetecknad darav, alt den del av loparen (2), som innesluter halrummet (5), liar formen air en kolvliknande utvidgning (6), vilken ar glidbart anordnad i en cylinderformad kammare (13) i holjet (11) under tatning (16, 17) mot dennas vagg, varvid de utrymmen (14, 15) som innesluta de lOparens (2) rorelser dampande och kterforande fluidumkuddarna Oro belfigna i den cylinderformade kammaren (13) pa bada sidor om loparens (2) kolvliknande utvidgning (6).

5. Bergborranordning enligt patentanspraket 4, kannetecknad darav, att den cylinderformade kammarens (13) vagg är forsedd med atminstone en genonigaende tryckfluidumkanal (18, 19) sh belagen, att loparens kolvliknande utvidgning (6) -vid sin slagrOrelse satter kammarens (13) i loparens rorelseriktning bakre utrymme (14 eller 15) i forbindelse med motsvarande kanal (18 eller 19) for uppbyggande air tryck och ersattande av utlackt iryckfluidum i detta utrymme.

6. Bergborranordning enligt patentanspraken 8 och 5, kannetecknad av en ringtatning (16, 17) vid vardera anden av lOpa- rens (2) kolvliknande utvidgning (6) mellan denim och vaggen till holjets (11) kammare (13), varvid den till halrummet (5) ledande kanalen (10) mynnar i mellanrummet (25) mellan dessa ringtatningar och matas med tryckfluidum Over detta mellanrum fran den eller de till kammaren (13) ledande tryckfluidumkanalerna (18, 19).

7. Bergborranordning enligt nagot av foregaende patentansprak, kanneteeknad darav, att holjet (11) med nagot spel (24) ar anbringat i en rorformad hallare (20), varvid fluidumtillforseln till kanaler eller kanalerna (18, 19) till holjets cylinderfornaade kammare (13) sker fran spelrummet (24) mellan holjet (11) och hallaren (20).

8. Bergborranordning enligt nagot av f oregaende patentansprak, kannetecknad darav, att hOljet (11) innefattar ytterligare en cylindrisk, med den forstnamnda kammaren (13) koaxiell kammare (26), vilket innesluter ett fjaderbelastat (29), ringformat kolvorgan (27), som omsluter loparen (2) och under borrelementets drift Mlles nedpressat mot fjaderkraften av i kammaren (26) inlett tryckfluidum, men nar tillforseln av tryckfluidum till bergborranordningen brytes och trycket i kammaren (26) sjunker, av fjaderkraften (29) forskjutes till anliggning mot en ansats (30) pa 15paren (2) och medbringar denim och borrhallaren (3), sa att borret forskjutes bort fran angreppslage.

9. Bergborranordning enligt nagot air patentanspriken 1-7, kannetecknad av en axialstyrning Indian drivstangen (1) och loparen (3), som forhindrar relativ vridning mellan dessa, saint en anordning for vridning av drivstangen (1), varigenom ett mejselformat borrstal kan bringas ur verksam kontakt med det omgivande berget.

10. Bergborranordning enligt nagot av fOregaende patentansprak, kannetecknad darav, att tatningarna mellan drivstangen (1) och loparen (2), drivstangens skivformade flans (4) och halrummets (5) vagg, loparen och Wet (11), loparens kolvliknande utvidgning (6) och holjets forsta kammare (13), haljet och hallaren (20) samt kolvorganet (27) och holjets andra kammare reap. lOparen samtliga best& air parvis anordnade tatningsringar, varvid olja under tryck inpressas i spelrummen Indian dessa tatningsringar for att smorja borrelementets glidytor och forbattra tatningen. Anfiirda publikationer: