FI67602B - Anordning foer att styra en borrkrona - Google Patents

Description

R55^ ΓΒΐ Hit KUULUTUSJULKAISU , n , n 0 jSSfjft 1 * UTLÄGGNINGSSKIUFT 6760 2 (51) K*.lfc/tata.3 E 21 B 7/08, **7/022 SUOMI—FINLAND pi) p^iak«^-ht«cwetah| 790596 (22) H»k«mhp*M—Anaelcnlng«di( 21.02.79 ' * (23) AlkupUvi— GHtigh«t*dag 21.02.79 (41) Tulkit (ulklMksI — Mhrtt offancNg ηη nq -, q

Patentti- ia rekisterihallitut rawntti- ja rwiwniniM Niht*y*W|»no«}. kuuLJunutoyr. p*m.~ ., .

Patent· och ragistarvtyralaan ' 7 Am<Mu« utlafd och utt^kiiftwi pubikarx) 31.12.0** (32)(33)(31) Pyr*««r ·*·»«««»—prtortwt 06.03.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7802488-2 (71)(72) Mats Torbjörn Haglund, Malmstavägen 25, S-971 00 Malmberget,

Ruots i-Sverige(SE) (7**) Oy Heinänen Ab (54) Laite porakruunun ohjaamiseksi - Anordning för att styra en borrkrona

Keksintö tarkoittaa laitetta porakruunun ohjaamiseksi määrättyä käyrää rataa pitkin porattaessa kai 1ioporareikiä, joka laite käsittää ulomman, porattaessa kiertymättömän ohjausputken, tähän kiertyvästi järjestetyn käyttöakselin, jonka ensimmäinen pää on liitettävissä käyttölähteeseen ja jonka toinen pää on liitetty porakruunuun, jonka pyörimisakseli muodostaa kulman ohjausputken keskiakselin kanssa.

Porattaessa pitkiä reikiä kallioon tms etsittäessä malmeja, kaasua tai öljyä tai tehtäessä reikiä esimerkiksi maanalaisiin laitoksiin meneviä sähkökaapeleita varten on aina vaikeutena edeltä käsin määrätyn taaalin löytyminen. Reikäpoikkeamat tulevat yleensä huomattaviksi ja täysin suorat reiät ovat hyvin harvinaisia. On esitetty erilaisia menetelmiä ja laitteita, joilla poistettaisiin 67602 porareiän poikkeamiset suorasta linjasta tai joilla vaikutettaisiin tällaisia poikkeamisia vastaan, mutta tulos ei ole ollut tyydyttävä pitkissä porarei'is sä .

Tämän vuoksi on hyväksytty suurien poikkeamien syntyminen porauksien yhteydessä ja keskitytty aikaansaamaan laitteita, jotka tekevät mahdolliseksi reiän radan korjaamisen niin, että maali saavutetaan. Eräs tällaisista tunnetuista laitteista, jotka on tarkoitettu aikaansaamaan tietoisesti mutkistettuja reikiä, kuvataan US-patenttijulkaisussa 2 631 820.

Tämä tunnettu laite perustuu ulkoisen ohjausputken ja sisemmän, taipuisan käyttöakse1 in käyttämiseen sekä erikoisesti hiotun pora-kruunun käyttämiseen. Porakruunun kiertoakseli muodostaa tangentin mutkistetulle porareiälle. Mitään varmaa ja määrättyä radan ohjausta ei voida saada tällaisella laitteella, koska porakruunun teoreettisesti katsoen täytyy jatkaa tangentin suunnassa. Se poikkeama, joka esiintyy, on samojen syiden pakottama, jotka aiheuttavat poikkeamat porattaessa tavanomaisilla laitteilla, esim. epä-homogeenisuudet kallioperässä.

US-patenttijulkaisussa 2 498 192 kuvataan ohjauslaitetta porakruunun asettamiseksi vinoon, jolloin ohjauslaite viedään kiertämättä alas porareikään, jonka suunta on korjattava. Porakruunun ohjauslaite on suunnattu määrättyyn suuntaan ja lukittu porakruunuun murtosokalla, joka myöhemmin työnnetään pois. Porakruunua ohjaava elin pitää estää kiertymästä ja siten porakruunu säilyttää asetetun suunnan kitkan avulla porareiän pohjaan ja seiniä vasten. Kun porakruunu aloittaa poraamisen, tulee se puristumaan ohjauselimen sylinterimäistä sisäseinää vasten ja synnyttää silloin vääntö-momentin irroitettuun ohjauselimeen, joka silloin kiertyy sattumanvaraisesti eli porakruunun suunta muuttuu kontrolloimattomasti.

US-patenttijulkaisussa 2 173 309 esitetään laite, joka on tarkoitettu porareikäsuunnan muuttuessa pystysuunnasta aikaansaamaan palautuksen pystysuoraan poraukseen. Porakruunun vino asento, jota kuvataan, perustuu kahden kumikappaleen käyttöön, joita epäkeskon avulla puristetaan porareiän seinämää vasten käyttöakselin ja siten porakruunun asettamiseksi vinoon. Mitään tarkkuutta ei voida 3 67602 saada aikaan porakruunun poikkeamaan ja laitetta ei voida käyttää porattaessa kalliota tällöin esiintyvien suurien sivuvoimien johdosta .

Poratankorakenteet porakruunuineen, jotka on säteettäisesti siir-tymättömästi ja pyörivästi laakeroitu ohjausputken ensimmäiseen päähän ja joissa käyttöakselin toinen pää on samankeskinen pora-kruunun kanssa, ovat tunnettuja esimerkiksi FI-patenttijulkaisuista 52388 ja 40998, mutta näissä ei ole esitetty mitään kulman-siirtoa porakruunun ja ohjausputken välillä, ja siten ei myöskään voida saada aikaan keksinnön mukaisia korjattuja porauksia.

Täten keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada edellä mainittua tyyppiä oleva laite, joka mahdollistaa reikien poraamisen määrättyä rataa ja sallii siten ei-tarkoitettujen poikkeamien korjaamisen aloitetuissa porarei'issä. Lisäksi on tarkoituksena aikaansaada laite, jonka välityksellä keskeisestä porareiästä ulosmene-vät porareiät voidaan tehdä aivan määrättyihin suuntiin esimerkiksi hiekkakerrosten tms tutkimuksen yhteydessä öljyn etsinnässä.

Nämä päämäärät toteutetaan täysin laitteella, joka määritellään patenttivaatimuksissa.

Korjattaessa mutkistunutta porareikää tämän suuntaamiseksi tarkoitettua maalia kohti viedään keksinnön mukainen laite porareikään porakruunun kiertoakse1in ollessa suunnattuna maalia kohti ja sen jälkeen porataan reikää edelleen, kunnes sen tarvittava, korjaava poikkeama on saatu, minkä jälkeen porausta jatketaan tavanomaisella varustuksella. Myöhemmin ilmestyvät poikkeamat korjataan vastaavalla tavalla.

Keksintöä kuvataan seuraavassa sovellutusesimerkin avulla oheisiin piirustuksiin liittyen, joissa

Kuva 1 esittää porareikää, joka on tehty tavanomaisilla varusteilla ja joka poikkeaa määrätystä, suorasta linjasta reiän aukosta maaliin,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen kiinnitystä kuvan 1 mukaiseen porareikään, 67602

Kuva 3 esittää suoritettua korjausporausta keksinnön mukaisella lait-tee 11a ja

Kuva 4 esittää läpileikattua keksinnön mukaista laitetta.

Kuva 1 esittää porareikää 1, joka on porattu tavanomaisella poravarus-tuksella ja joka poikkeaa halutusta suorasta linjasta 2 porareiän aukon 3 ja tarkoitetun maalin 4 välillä. Reiän 1 poikkeaman korjaamiseksi viedään reiän sisään keksinnön mukainen laite, joka esitetään hyvin yksinkertaistetusti kuvassa 2. Laite käsittää käyttöakse1i1la 6 varustetun, tavanomaista tyyppiä olevan käyttöaggregaatin. Käyttö-akseli 6 menee sy1interimäisen ohjausputken 7 läpi ja sen alapäässä on porakruunu 8, joka muodostuu esimerkiksi timanttiporakruunusta tai muusta sopivan tyyppisestä porakruunusta ja jolla on jonkin verran suurempi halkaisija kuin sylinterimäisellä o hjausputke 1la 7. Porakruunu 8 saatetaan toisaalta kiertoliikkeeseen ja toisaalta puristusvoiman alaiseksi ohjausputken aksiaalisessa suunnassa käyttö-akselin 6 välityksellä. Keksinnön mukaan porakruunun 8 kiertoakseli 9 on vinoasentoinen olennaisesti jäykän ohjausputken 7 keskiakselin 10 suhteen ja muodostaa tämän kanssa kulman CK. Kulma voi vaihdella riippuen halutusta poikkeamasta ja se voi olla esimerkiksi alueella 0,1-1,5°, mutta myöskin muita kulmia voidaan ajatella. Käyttöakse1 in 6 ympärille ja kiinteästi kytkettynä ohjausputkeen 7 esitetään vaip-paputki 11, jonka yläpää pidetään liikkumattomana ja tässä tapauksessa ajatellaan kiinnitetyksi käyttöaggregaatin 5 esittämättä jätettyyn syöttölaitteeseen. Vaippaputken 11, joka voi muodostua toisiinsa liitetyistä osista, tarkoituksena on toisaalta estää kiviä tms. pääsemästä käyttöakse1iin ja toisaalta estää ohjausputken 7 kiertyminen. Pitämällä ohjausputkea 7 kiertymättömänä varmistetaan, että porakruunun kiertoakseli 9 on aina pidettynä määrätyssä suunnassa. Vietäessä laitetta porareiän 1 sisään suunnataan porakruunun kiertoakseli 9 sellaiseen määrättyyn suuntaan, että porareiän 1 mutka poistetaan ja saadaan oikea suuntaus maalia 2 kohti tietyn lisäporauksen jälkeen. Kuva 3 havainnollistaa porareikää sen jälkeen kun on tapahtunut poraaminen keksinnön mukaisella laitteella. Käy ilmi, että porakruunu 8 on porareikäosan poraamisen aikana kääntynyt sisään linjaa 2 koh ti kulman CX määrittämä 1lä, hyvin määritellyllä, mutkistetulla radalla ja että keksinnön mukaisen laitteen poistamisen ja tavanomaisen pora-varustuksen viemisen jälkeen reikään 1, 1', ts. varustuksen, jossa porakruunun kiertoakseli sattuu yhteen ohjausputken keskiakselin kanssa, voidaan odottaa suoraa reikää 1". Jos myöskin porattaessa reikä- 67602 osaa 1” esiintyisi poikkeamia suorasta linjasta, viedään jälleen sisään keksinnön mukainen laite porakruunu niin suunnattuna, että poikkeama poistetaan.

Esimerkkinä valittu sove1lutusmuoto esitetään kuvassa 4. Ohjausputki 7 ja käyttöakseli 6 esitetään kuvassa jaettuna kolmeen osaan. Ohja-usputkella 7 voi olla mikä tahansa sopiva pituus, esimerkiksi 1,5 m, mutta se voi olla myös pienempi tai suurempi kuin tämä valittu arvo. Käyttöakseli 6 muodostuu valitussa esimerkissä nk. sydänputkesta, joka on toisesta päästään liitetty kiertymättömästi karaan 12, joka on laakeroitu kiertymättömästi ohjausputken 7 päähän ja joka vaikuttaa yhdessä aksiaa 1ilaakeri n 13 kanssa. Kara 12 voi olla puristettu kiinni tai kierteitetty tai muulla sopivalla tavalla kiinteästi sovitettu sydänputken 6 päähän. Karaan 12 on tässä esittämättä jätetyillä elimillä kiinnitetty kiertymättömästi porakruunu 8, joka tässä tapauksessa oletetaan muodostuvan timanttiporakruunusta. Porakruunussa 8 on keskiaukko 14, joka on yhdistetty sydänputken 6 sisustaan. Sydänputken 6 sisustan läpi johdetaan vettä materiaalin huuhtomiseksi pois porakruunun 8 ympäriltä. Sydänputken 6 vastakkaiseen päähän on varustettu hoikilla, jossa on esimerkiksi kuusikulmainen onkalo, käyttöaggregaattiin 5 kytketyn poratangon 17 pään 16 vastaanottamiseksi. Kun poratanko 17 pyörii, tulee niin muodoin sydänputki 6 samoin pyörimään ja käyttämään karaa 12 ja porakruunua 8, samalla kun ohjausputki 7, joka on kytketty kiertymättömästi vaippaputkeen 11, pysyy liikkumattomana. Esitetyssä sovellutusesimerkissä aikaansaadaan porakruunun 8 vino asento kuormittamattomassa tilassa suoran ohjaus-putken 7 keskiakselin 10 suhteen siten, että sydänputki 6 pidetään laakeroinnin kautta ohjausputkessa käyristettynä niin, että karan 12 ja sen mukana porakruunun 8 pyörimisakseli 9 muodostaa mainitun kulman cXohjausputken keskiakselin 10 kanssa.

Jotta aikaansaataisiin sydänputken 6 haluttu taipuminen, tämä on laakeroitu ohjausputken 7 kolmeen kohtaan. Ensimmäisen ja lähinnä karaa 12 ja porakruunua 8 sijaitsevan kohdan määrittelee kuulalaa-keri 13, joka tukee sydänputken ulkopäätä. Sydänputken toinen pää on laakeroitu kuulalaakeriin 18. Kumpikin kuulalaakeri 13 ja 18 pitää’ sydänputken päitä keskistettyinä ohjausputken suhteen. Sydänputken 6 keskiosa on laakeroitu epäkeskiseen liukulaakeriin 19, joka pitää sydänputkea käyristettynä tarkoitetulla tavalla ja siten määrää porakruunun pyörimisakselin 9 suunnan ohjausputken 7 keskiakselin suhteen .

6 67602

Porattaessa yllä kuvatulla laitteella tulee porakruunu ö tekemään mutkistetun porausradan siinä tasossa, joka kulkee akseleiden 9 ja 10 kautta ja joka poikkeaa kulman CX ohjausputken keskus1injasta jokaisella hetkellä.

Keksinnön kuvattua sove1lutusmuotoa voidaan muunnella monin tavoin patenttivaatimusten puitteissa ja niin muodoin on mahdollista käyttää mitä tahansa muuta sopivaa porakruunun tyyppiä ja muita rakenteita kuin kuvattuja porakruunun pitämiseksi vinoasentoisena ohjausputken suhteen. Esimerkiksi on mahdollista laakeroida porakruunu ohjaus-putkeen vinoasentoon ja käyttää taipuisaa käyttöakse lia kiertoliikkeen ja puristusvoiman aikaansaamiseksi porakruunu1le. Esitetty ja kuvattu vaippaputki 11, jonka olennaisena tehtävänä on pitää ohjaus-putkea kiertymättömänä, voidaan korvata itse syöttöputkessa olevilla tartuine 1 imi 1lä, jotka tarttuvat porareiän seinämään ja estävät kier-tymisen, samanaikaisesti kun ohjausputken pitkittäisliike on mahdollinen.

Claims (4)

67602 7

1. Laite porakruunun (8) ohjaamiseksi määrättyä käyrää rataa pitkin porattaessa kai 1ioporareikiä (1), joka laite käsittää ulomman, porattaessa kiertymättcmän ohjausputken (7), tähän kiertyvästi järjestetyn käyttöakselin (5), jonka ensimmäinen pää on liitettävissä käyttölähteeseen (5) ja jonka toinen pää on liitetty pora -kruunuun (8), jonka pyörimisakseli (9) muodostaa kulman (ck) ohjaus-putken keskiakselin (10) kanssa, tunnettu siitä, että pora-kruunu (8) on säteettäisesti siirtymättömästi ja pyörivästi laakeroitu ohjausputken (7) ensimmäiseen päähän sekä että käyttöakselin (6) mainittu toinen pää on samankeskinen porakruunun (8) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausputken (7) sisäpuolella sijaitseva käyttöakselin (6) akseliosa on keskeisesti laakeroitu ohjausputken sisäpuolella tämän molemmissa pääteosissa ja että välissä sijaitseva osa akselista on epäkeskeis esti laakeroitu o hjausputkeen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että käyttöakseli (6) on taipuisa.

4. Jonkin pate n11ivaatimuksis ta 1-3 mukainen laite, tunnet- t u siitä, että käyttöakselin (6) kanssa yhteistoiminnassa olevat eli met (12, 13, 18, 19) on järjestetty pitämään porakruunu paikallaan ohjausputken mainitussa ensimmäisessä päässä. > , I