SE527702C2 - Lättmetallmatarbalk för användning på en borrigg - Google Patents

Description

527 702 2 stål och att matarbalken måste göras tjockare än konventionella stâlbalkar. Ma- tarbalken som användes i EP 0 159 974 Bl år av den öppna U-balkstypen.

I den svenska patentansökningen 0500569-9 ger ett nytt arrangemang med en tryckcylinder anordnad inuti en matarbalk möjligheten att använda en stängd lådbalk istället för en konventionell öppen U-balk.

Den stängda matarbalken av lådtypen år fördelaktig, eftersom den har högre strukturell hàllfasthet än den öppna U-balken av en motsvarande tjocklek. Den kan därför göras både lättare och starkare än den konventionella matarbalken.

På. Doofor rock drills intemethemsida (gttpq [wwwdoofoncommroducts [feedbeamhtml tillgänglig den 29 juni 2005. visas att stängda s.k. lädbalkar kan användas som aluminiummatarbalkar. Ma- tarbalken som visas på Doofor-hemsidan är endast en schematisk illustration som endast visar nägra få konstruktlonsdetaljer.

Sammanfagigg av uppgigggen Huvudsyitet med uppflnningen år att åstadkomma en lättmetallmatarbalk vil- ken är i form av en lädbalk och vilken är väl lämpad för användning som ma- tarbalk. Detta uppnås genom de särdrag som tas fram i den kännetecknande delen av det oberoende patentkraven.

Föredragna utiöringsformer av uppfinningen tas fram i de beroende patentkra- ven. ~ Enligt en huvudaspekt avser den föreliggande uppfinningen en avlång matar- balk för en bergborr, innefattande en profilbalk av làttmetall eller lätlmetalleger- ing gjord av en ihålig extruderad profll med väsentligen rektangulårt tvärsnitt med en övre vägg. en nedre vägg och två. sidoväggar. Matarbalken irmefattar åt- minstone ett par externa styrskenor. De enskilda styrskenoma är placerade pä vardera sida av antingen den övre väggen eller den nedre väggen där nämnda 527 702 3 övre eller nedre vägg möter de motställda sidoväggarna. Vidare har styrskenorna ett väsentligen prisrnaiiskt tvärsnitt.

Matarbalken enligt uppflnningen är både lättare och starkare än konventionella matarbalkar. Dessutom har den en form som är väl lämpad att stä emot de krafter som uppstår i drift utan användning av överflödigt material.

Dessa och andra aspekter på. och fördelar med den föreliggande uppflriningen kommer att framgå av den detaljerade beskrivningen och de medföljande rit- ningarna.

Kort beskrimigg av riggggarna I den detaljerade beskrivningen av föreliggande uppfimiing hänvisas till de bifo- gade ritningarna, av vflka Fig. 1 är en schernatlsk vy av en bergborrigg; Fig. 2 är en sidvy av en matarbalk enligt en föredragen utßnngsform av uppfln- ningen. delvis i tvärsnitt och med en iryckcylinder anordnat inuti; Fig. 3 år en vy delvis i tvärsnitt av en matarbalk i enlighet med uppfinningen tagen längs linjen 3-3 i flg. 2; Fig. 4 är en vy delvis i tvärsnitt av en matarbalk 1 enlighet med uppfinningen. tagen längs linjen 4-41 flg. 2; Fig. 5 âr en tvärsnittsvy av en matarbalk i enlighet med en flåredragen uttörings- form av uppfinningen; Fig. 6 är en delvy av en matarbalk som visas i flg. 5. 527 702 Detaljerad beskriggg Såsom beskrivits kort ovan visar fig. 1 en schematisk vy av en bergborrlgg irme- fattande en rörlig bärare 1. en bom 2 och en matarbalk 4 kopplad till bommen 2 via en matarbalkhållare 2. Matarbalken 4 och matarbalkhållaren 3 är rörliga i förhållande till varandra längs åtminstone en del av matarbalkens 4 längd. En borrmaskin 5 år rörligt anordnad på matarbalken 4 och år rörlig längs matar- balken 4 för påverkan av en borrstrång 6. Borrstrången 6 omfattar en borrkmna och sammansatta stänger (ej visade). Annan utrustning som år fastgjord på ma- tarbalken kan tex. vara utrustning för stànghantering.

I fig. 2. 3 och 4 visas matarbalkens 4 allmänna funktion. Enligt en belysande utföringsform av uppfinningen år en tryckcylinder 7 anordnad inuti matarbal- ken 4. Tryckcylindem 7 år anordnad för att tillhandahålla matning av borrma- skinen 5. Borrmaskinen år anordnad på en slåde 15 med glidelement 16 som år glidbart anordnade på ett första par av styrskenor 8 på matarbalkens utsida.

Ett andra par styrskenor 9 är företrädesvis anordnade på den motsatta sidan av matarbalken 4. Tack vare dessa styrskenor 9 kan matarbalken vara glidbart anordnad i en matarbalkhållare 3 (se flg. 1). Vanligtvis instålls matarbalkhålla- ren 3 och matarbalken 4 i förhållande till varandra endast når matarbalken förs till korrekt borrposition innan borrningen är igång medan borrmaskinen 5 van- ligtvis förflyttas kontinuerligt fi-am och tillbaka på styrskenorna 8 på den mot- satta sidan av matarbalken 4 under hela bonningsoperatlonen.

I denna särskilda utföringsform driver en drivlina 10, som påverkas av tryckcy- lindem 7 inuti matarbalken bon-maskinen 5. så att den förflyttas i enlighet med pilarna A. B när tryckcylindem trycks ihop A eller förlängs B. Drivlinan l 1 år anordnad så att en given förflyttning för den fria 7A av tryckcylindern 7 gör att bon-maskinen förflyttas dubbelt så mycket. Detta beskrivs mer i detalj i den svenska patentansökningen 0500569-9 och kommer inte att beskrivas närmare håri.

Med hänvisning till flg. 5 skall nu matarbalkens tvärsnitt enligt den föredragna utföringsforrnen av uppfiriningen beskrivas såväl som några av dess fördelar. 527 702 5 Den avlånga matarbalken enligt uppfirmingen är gjord av en ihålig extrudelad profil av lätimetall eller lätunetallegering med ett väsentligen rektangulärt tvär- snitt. Den har en övre vägg 11, en nedre vägg 12 och tvä sidoväggar 13, 14. Ma- tarbalkens 4 rektangulära tvärsnitt har ett första symmetriplan Psi som skär den övre väggens 1 1 mitt och den nedre väggens 12 mitt. så. att sidovåggarna 13. 14 utgör spegelbilder av varandra. Det kan också finnas ett andra symme- triplan P52 som skär mitten av sidoväggarna 13. 14 så att den övre och den ned- re väggen 1 1 , 12 utgör spegelbilder av varandra. Matarbalken innefattar också åtminstone ett par externa styrskenor 8. 9, ett par 8 för att styra borrmaskinens 5 rörelse eller en släde 15 på vilken borrmasltinen 15 är placerad längs matar- balken och ett par 9 för att styra matarbalkens 4 rörelse i förhållande till ma- tarbalkhållaren 3.

Matarbalkens hela struktur är utformad för driftsförhållanden. Det faktum att balken 4 har fyra väggar istället för tre som den konventionella. öppna U-balken som beskrivs i EP 0 159 974 Bl gör naturligtvis att den år mycket starkare. _ Tack vare den övre väggen 1 1 sätts sidoväggarna 13, 14 under mycket mindre påfrestningar än sidoväggarna på en konventionell U-balk och kan följaktligen göras tunnare. Förutom detta är innerhömen pà balken utformade på. ett sätt som avser motsvara två viktiga krav. Först och främst mäste hömen vara tlll- räckligt stabfla för att stå emot de krafter som balken utsätts för från borrma- skinen, och för det andra skall de inte vara för massiva, dvs. all överflödig mate- rialåtgång skall undvikas. Med hömen utformade som i den föredragna utfö- rlngsformen av uppfinningen år balkens styvhet tillräcklig hög, trots att mindre material används än för många konventionella öppna U-balkar.

Styrskenorna 8, 9 är placerade på var sin sida om den övre väggen 1 1 eller den - nedre väggen 12 där derma vägg möter de motstående sidoväggarna 13, 14. Fö- reirädesvis har styrskenorria 8. 9 ett väsentligen prismaiiskt tvärsnitt med två väsentligen plana stödytor 21. 22 som är förenade av en kant 23 och vinklade 1 förhållande tlll varandra med-en vinkel 6 av 45° till l00°. så att kanten 23 utgör den yttersta delen av styrskenoma 8, 9. Företrâdesvis är vinkeln G mellan ytor- na 21, 22 ungefär 90°. t.ex. mellan 80° och l00°. En sådan utformning har visat 527 702 6 sig mycket användbar. eftersom den är väl lämpad att ta upp de lcrafter som styrskenoma 8, 9 sätts under från bornnaskinen 5. Det är också möjligt att ut- forma styrskenoma så att deras ovanyta 21 år horisontell. Detta år särskilt lämpligt för små vinklar av 9.

Bon-strängen 6 utsätts vanligtvis under drift för krafter som tenderar att vrida borrmasldnen med avseende på rnatarbalken 4. Med hj ålp av prismatlska styr- skenor 8, 9 med en vinkel 6 mellan stödytorna 21, 22 av ungefär 90" kommer lcraftema från borrmaskinen att vara väsentligen ortogonala till en av stödytor- na på var och en av de prismatiska styrskenorna 8, 9 såsom visas av krañerna F; och F; i fig. 6. Detta är fördelaktigt för upptagningen av krafterna. Dessutom är hömstrukturen på balken enligt den föredragna utförlngsformen utformad så, att den är väl lämpad att utstå spänningssituationer som är sannolika att uppträda vid drlfij Vid utformningen av hömen föreslogs till att börja med flera olika varianter. På- känningar beräknades för väntade drifispärmirigsüllstånd, t.ex. F; och F; i fig. .6, för dessa olika typer av hörnutfonnnirigar. Av beräkningarna på dessa ut- formningar framgick det tydligt att hörnuiformningen för den föredragna utfö- ringsformen gav små påkänriingari en luitisk area som indikeras av oi fig. 6 både på insidan och utsidan av sidovåggen. Detta var särskilt fördelaktigt med avseende på förhållandet mellan spänning och materialenhet. vilket kommer att diskuteras i korthet i det följande. Därför valdes denna utformning tör den iöre- dragna utförlngsforrnen enligt uppflnningen.

Såsom är tydligt _i fig. 5 och 6 innefattar den föredragna utföringsforrrien externa längsgående urtag 18 som sträcker sig längs styrskenoma 8, 9 på båda sido- väggarna 13, 14. Dessa urtag 18 bildar ett spår mellan sidoväggarna 13, 14 och styrskenorna 8, 9. Urtagen 18 förbättrar åtkomsten av styrskenorna och på grund av urtagen år styrskenorna i stort sett integrerade med matarbalkskon- siruktionen och ändå åtkomliga för glidelementen 16 på borrmaskinen 5. på en sida, eller matarbalkhållaren 3, på den andra sidan (se fig. 1). Vanligen och för att skydda styrskenorna 8, 9 år böjda plåtar (ej visade) anordnade på styrske- 527 702 7 norna, så att stödytorna 21, 22 skyddas. Sådana böjda plåtar beskrivs i EP 0 159 974 Bl. Tack vare urtagen 18 kan de böjda plåtama med låtthet snåppas på styrskenoma. De böjda plåtarna kommer att beskrivas närmare nedan.

Motsatt urtagen 18 som nämnts ovan, på andra sidan av resp. sidovågg 13, 14, sträcker sig inre längsgående utbuktnirigar 19. Dessa utbuktningar 19 âr place- rade så. att de åtminstone delvis överlappar de yttre längsgående urtagen 18.

Utbuktningarna 19 utjårnnar materialförlusten på utsidan av sidovåggarna 13. 14 som urtagen 18 ger upphov till och företrädesvis är bredden på sidovâggen 13, 14 väsentligen konstant över denna passage så att ingen särskilt svag punkt firms på balkens 4 tvärsnitt.

För att spara material utan att väsentligen påverka matarbalkens 4 styvhet sträcker sig dessutom längsgående urtag 20 inuti matarbalken på båda sido- väggarna. vilka urtag år placerade så, att de åtminstone delvis óverlappar styr- skenoma 8. 9. Den minskade våggtjockleken på grund av materialtörlusterna som dessa urtag 20 ger upphov till kompenseras med andra ord av den tilläggs- bredd på sidovåggarna som styrskenoma 8. 9 ger upphov till. Det är viktigt att matarbalkens yta är väsentligen jämn och plan, eftersom defekter eller vassa kanter kan utgöra startpunkter för sprickor och försvaga hela strukturen. Där- iör år alla hörn och detaljer avrundade och dessutom polerade.

Dessutom år styrskenoma 8, 9 i den föredragna utiöringsfonnen av uppfinning- en massiva. Det âr naturligtvis möjligt att tillverka ihåliga styrskenor sàsomi teknikens ståndpunkt. Eftersom styrskenoma enligt uppfirmirigen emellertid år integrerade i den övergripande strukturen ger den lilla mängd av tillåggsmateri- al som behöv för att göra skenoma massiva upphov till såvål mycket starkare övergripande struktur som mycket starkare styrskenor och år därför mer ån råttiårdigad.

Företrådesvis sträcker sig inre längsgående råfflor eller spår 17 väsentligen långs sidovâggarnas 13, 14 mitt. Spåren 17 år avsedda att styra rörelsen för de organ 24 som används i drlvningen av bon-maskinen 5. Såsom visas i flg. 3 in- 527 702 8 nefattar organen 24 i den föredragna utiöiirigsformen linskivor 24, 25 som drivs fram och tillbaka inuti matarbalken 4. Spåren 17 år avsedda att styra organen 24 med de fastgjorda linskivorna 25. 26. så att de kan glida fram och tillbaka med minsta möjliga avvikelse och utan att fastna. Dessutom år de yttre delarna 27 'av tryckcylindem 7 avsedda att passa mot matarbalkens insida, vilken inne- fattar spåren 17. varigenom spåren hjälper till att hålla tryckcylindem 7 på plats. Dessutom har spåren 17 ett tredje syfte i det att de medför att matarbal- ken kan göras lättare. eftersom material kan sparas vid utformningen av den, även här utan väsentligen försvaga konstruktionen.

Matarbalken görs företrädesvis av en extruderad aluminiumbalk. Basmateiialet för extrudeiade aluminiumprofller år legerade aluminiumåmnen. Åmnena skärs till arbetsstycken av lämpliga längder och värms upp till en temperatur av unge- får 450-500°C innan de tvingas genom en form med den lämpliga profllen. Den färdiga profilen löper ut ur formen nästan som en tandkräm ur en tub. Profiler- na extruderas vanligtvis vid en hastighet av 5-50 meter per minut och kan vara så långa som 50 meter. Naturligtvis har en balk som tillverkas på detta sått ett konstant tvärsnitt längs hela sin längd.

Profilerna sågas därefter till avsedda längder; en matarbalk år vanligtvis mellan 4 och 12 meter lång. Den slutgiltiga styrkan i materialet åstadkoms vanligtvis genom ett par timmars vårmebehandling eller varmåldring i en ugn. Kallåldring är också möjlig och gör materialet hårdare. Vanligen år det emellertid positivt att matarbalken inte år för hård. eftersom en viss elasticitet i balken ökar dukti- liteten och upptagnirigen av vibrationer. I Tillverkningen av ihåliga aluminiumprofiler år mer komplicerad än tillverkning- en av andra profiler. För att tillverka en ihålig extruderad vara måste formen innefatta åtniinstone två delar. en kåmdel och en ytterdel. Kårndelen behövs för att skapa hålet och ytterdelen formar den yttre profilen.

Möjligheten att tillverka en lämplig profil år en av de viktigaste skillnaderna jämfört med konventionella stålbalkar. På sådana balkar behövde styrskenorna 527 702 9 för borrmaskinen svetsas fast på balken. Detta skapade ett antal problem. Först och främst var det mycket svårt att göra sådana långa svetsar helt raka, vilket år ett krav om borrmaskinen skall glida mjukt längs matarbalken. Ett annat problem år att svetsen i sig själv inte kan vara lika motståndskraftig mot yttre krafter som resten av konstruktionen. Det år också svårt att anpassa formen på styrskenorna till speciflka ändamål när de måste svetsas fast på matarbalken.

På extruderade aluminiummatarbalkar kan styrskenorna integreras med bal- ken. vilket både stärker den övergripande konstruktionen och erbjuder större fiiheti utformningen av tex. styrskenorna. Såsom nämnts ovan är en extrude- rad aluminiummatarbalk tjockare än en konventionell matar-balk av stål. 'Ijock- leken på matarbalken kan emellertid vara en fördel, eftersom den gör det möjligt att skruva i hjålputrustning på matarbalken istället för svetsa fast den såsom var nödvändigt för konventionella balkar. Anledningen till detta år att alumini- ummatarbalkar har en tjocklek som medger ett tillräckligt antal gångor för att hålla en bult, vilket inte var möjligt i stålbalken.

Användningen av extruderade aluminiumprofiler som matarbalkar ger upphov till ett stort antal fördelar jämfört med konventionella matarbalkar som är glor- da av stål. 0 Aluminiummatarbalkar år lättare. 0 Aluminiummatarbalkar kan göras mer elastiska. 0 Aluminiummatarbalkar år rakare. 0 Alumintummatarbalkarnas profil kan med lätthet anpassas till specifika behov utan att behöva svetsa fast eller på andra sätt göra fast delar till strukturen.

En annan fördel med aluminiummatarbalkar är naturligtvis dess korrosionsbe- stândighet vilken kommer sig av passiveringen av ytlaget av aluminiumet när det utsätts för luft då aluminium A120; bildas. Det passiverade aluminiumlagret skyddar aluminiumet från ytterligare oxidation. Delar av Alz0a-laglet kan emel- lertid lossna om det utsätts för tung förslitning, varigenom aluminiumet under 527 702 10 det yttersta skiktet kommer att utsättas för lufi. Når detta intråfiar skapas ett nytt skyddande Al203-skikt som skyddar aluminium från ytterligare oxidation.

För att undvika att styrskenorna slits ned på grund av den glidande slåden på den år de emellertid företrädesvis försedda med skyddande böjda plåtar, som snåpps på skenorna. Ett problem med dessa böjda plåtar år emellertid att de år svåra att byta ut når de slits ned, eftersom borrmaskinen måste tas bort innan plåtarna kan såttas tillbaka. I en föredragen utföringsform av uppfinningen be- står därför plåtarna på styrskenoma 8. 9 av åtminstone två kortare plåtar, så att det genom att placera borrmaskinen vid en ånde av matarbalken 4 blir möj- ligt att byta ut plåten vid den andra änden. När den första plåten har bytts ut kan borrmasklnen förflyttas upp på den nya plåten vid den andra anden av bal- ken så att plåten vid den första ånden kan bytas ut. Det har visat sig att ingen särskild hopfogning behövs mellan två plåtar. Så långs som intilliggande plåtar hålls tätt tillsammans kan bon-maskinen glida jånmt över skarven mellan dem.

Följaktligen hålls de böjda plåtarna företrädesvis kant mot kant.

Claims (13)

527 702 11 Patentkrav

1. Avlång matarbalk (4) för användning på en borrigg (1), vilken matarbalk innefattar en profilbalk av låttmetall eller en låttmetallegering gjord från en ihå- lig extruderad profil med ett väsentligen rektangulärt tvärsnitt med en övre vägg, en nedre vägg och två sidovåggar, varvid matarbalken innefattar åtmin- stone ett par yttre styrskenor (8,9). kännetecknad av att de enskilda styrske- norna (8,9) av åtminstone ett par styrskenor år placerade på var sida om an- tingen den övre väggen (l 1) eller den nedre väggen (12) vid de ställen där nåmn- da övre eller undre vägg möter de motställda sidovåggarna (13, 14), och varvid styrskenorna (8,9) har ett väsentligen prismatiskt tvärsnitt.

2. Avlång matarbalk (4) enligt patentkrav 1, kännetecknar! av att varje styrskena (8,9) år massiv och har två väsentligen plana stödytor (2l,22) som förenas av en kant (23) och âr vinklade i förhållande till varandra med en vinkel G av 45° till l00°, så att kanten (23) utgör den yttersta delen av skenorna (8,9), varvid stödytorna (2 1 ,22) utgör stöd på vilka borrmaskinen (5) eller en släde (15) på vilken borrmaskinen (5) år anordnad kan glida långs matarbalken (4).

3. Avlång matarbalk (4) enligt patentkrav 2, kännetecknar! av att stöd- ytorna (2l,22) år vinklade i förhållande till varandra med en vinkel (9) av 80° till 100”.

4. Avlång matarbalk (4) enligt patentkrav 2 eller 3, kännetecknar! av att yttre längsgående urtag (18) sträcker sig långs styrskenoma (8,9) på båda sido- väggarna (l3,14), varvid uttagen (18) utgör ett spår mellan sidovåggarna (l3,14) och styrskenonia (8,9).

5. Avlång matarbalk (41 enligt patentkrav 4. kännetecknad av att inre, längsgående utbuktnirigar (19) sträcker sig inuti matarbalken (4) på båda sido- väggarna (l3,14), varvid utbuktningama ( 19) år placerade så, att de åtminstone delvis överlappar de yttre längsgående urtagen ( 18) på den andra sidan av samma sidovågg (l3,14). 527 702 12

6. Avlång matarbalk (4) enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att inre, längsgående urtag (20) sträcker sig inuti matarbalken på båda sidovåggar- na, vilka urtag (20) är placerade så.. att de åtminstone delvis överlappar styr- skenorna (8,9) på andra sidan av samma sidovågg (13,14).

7. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven, klin- netecknad av att rnatarbalken innefattar två par styrskenor (8,9), ett par för att styra rörelsen av borrmaskinen (5) eller en slåde (15) på vilken borrmaskinen (15) år placerad längs matarbalken (4), och ett par (9) för att styra rörelsen av matarbalken (4) i förhållande tlll matarbalkhållaren (3).

8. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven. kän- netecknar! av att inre, längsgående spår (17) sträcker sig väsentligen långs si- dovåggarrias mitt (13. 14), varvid spåren (17) år avsedda att styra rörelsen av organ (25) som används i drivningen av borrmaskinen (5).

9. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven, kän- netecknad av att matarbalken år gjord från en exu-uderad lâttmetallprofil eller lâttmetallegeringsprofil med ett konstant tvärsnitt.

10. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven. kän- netecknar! av att matarbalken år gjord från en exiruderad aluminiumprofil eller en aluminiurnlegeringsprofil.

11. 1 1. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven. kän- netecknad av att matarbalkens väsentligen rektangulära tvärsnitt har ett sym- metriplan Ps; som skär mitten av övre och den nedre väggen så att sidovâggarna (13. 14) utgör spegelbilder av varandra.

12. Avlång matarbalk (4) enligt något av de föregående patentkraven, kän- netecknad av att styrskenorna (8,9) är försedda med åtminstone två kant i kant 527 702 13 böjda plåtar som har snåppts pà styrskenorna (8,9) så att de täcker stödytoxna (21 .22].

13. Borrlgg (1) omfattande en avlång matarbalk (4) enligt något av de föregå- ende patentkraven.