FI95616B - Hydrauliskt sänkborraggregat - Google Patents

Description

χ 95616

Hydrauliskt sänkborraggregat

Denna uppfinning avser ett hydrauliskt sänkborraggregat för borrning i jord och berg, som uppvisar en ovan-5 för borrschaktet befintlig rotationsmotor som driver ett till en borrkrona kopplat borrör för rotation av borrkro-nan, och en i anslutning till borrkronan anordnad hydraul-hammare för ästadkommande av slagverkan pä borrkronan, varvid en hydraulpump anordnats att driva hydraulhammaren, 10 vilken hydraulpump befinner sig i börröret i anslutning till hydraulhammaren.

För borrning av häl i jord och berg används olika metoder, säsom rotationborrning eller rotation/släende borrning. Till dessa borrmetoder tillkommer mänga olika 15 spolförfaranden för transport av borrkaxet upp till ytan. För borrning i härda bergarter har släende borrning visat sig vara den mest ekomomiska. Utvecklingen av hydraulham-mare har förbättrat verknigsgraden och borrsjunk.

En hydraulhammare är toppmatad eller hammaren är 20 placerad uppe pä ytan, varvid slagenergi och rotation överförs med borrstänger som skarvas ner till borrkronan. Detta medför begränsningar vid djupa häl, eftersom effek-tiviteten dä avtar. Förluster uppstär speciellt i gäng-skarvar och borrstänger.

25 Vid djupare borrhäl använder man sänkborrhammare som vanligtvis drivs med luft. Sänkborrhammaren slär di-rekt pa borrkronan nere i borrhälet och rotation och spol-ning sker frän markytan. Borrning med sänkborr ger mänga fördelar: rakare häl, minskade kostnader för borrstänger 30 och enklare borrmaskin.

Vid toppmatad borrning gör hammarslagen, vibratio-ner och krokiga häl att borrstängerna utmattas. Detta har förbättras med yttre borrör, vilka mäste göras tjockväggi-ga för att hälla för päfrestningarna.

« 95616 2

Borrning djupare än 40 - 50 tn ned görs i dag med sänkborrhammare eller med rotationsborrning. Sänkborrham-maren är i dag luftdriven. Kombinationen av en kompressor och en sänkborrhammare har en dälig verkningsgrad. Härav 5 blir borrmaskinerna Stora, tunga och energikrävande. En hydraulisk sänkborrhammare, med vilken man kan borra häl frän 0 - 300 m, skulle säledes vara konkurrenskraftig mot en toppmatad och vanlig sänkborrhammare.

Ett modernt luftdrivet djupborrningsaggregat 10 (brunnsborragregat) väger 25-30 ton och har i dag en ef- fekt pä 300 kW med ett borrsjunk ρέ c. 0,5 m/min i granit. Nackdelen med dessa aggregat är deras vikt och storlek, vilket gör dem svärhanterliga, i förhällande tili deras effekt.

15 Avsikten med den nu föreliggande uppfinningen är att ästadkomma ett hydrauliskt sänkborraggregat som är mindre, lättare och effektivare än kända motsvarande aggregat. För att uppnä detta kännetecknas det uppfinnings-mässiga sänkborraggregatet av att hydraulpumpen drivs med 20 ett inuti borröret befintligt inre rör, som roteras me-delst en andra, ovanför borrschaktet befintlig rotations-motor.

Uppfinningens föredragna utföringsformer finns ätergivna i bifogade patentkrav 2-9.

25 En hydraulhammare kräver för ett borrsjunk pä 1 m/min en effekt om endast c. 100 kW, vilket betyder att effekten ökas tili det dubbla jämfört med luftdrivna aggregat. Med en hydraulisk sänkborrhammare uppnäs säledes en bättre verkningsgrad och förlusterna i borrstängerna kan 30 minskas. Med det uppfinningsmässiga hydrauliska sänkborraggregatet kan borrmaskinens vikt sänkas betydligt, ifali den behövliga effekten kan minskas frän 300 kW tili 100 -150 kW.

Det uppfinningsmässiga aggregatet kan även användas 35 för styrd borrning, varvid borröret är böjt eller vinklat 11 « 95616 3 efter behov och, borren styrs i önskad riktning med borröret. Vid styrd borrning roterar det inre röret medan borröret styr hammaren i rätt läge. Hanunaren roterar och tkr energi genom det inre rörets rotation.

5 Det uppfinningsmässiga hydrauliska sänkborraggrega- tet kan även användas bl.a. till vägunderföring och för styrd borrning frän en punkt till en annan i böjda eller raka häl.

Uppfinningen beskrivs i det följande i detalj med 10 hjälp av ett exempel och med hänvisning till bifogade rit-ning, i vilken figur 1 visar en borrkrona med hydraulhammare för en uppfinningsmässig hydrauliskt driven sänkborrhammare, figur 2 visar ett borrör för anslutning till hyd-15 raulhammaren enligt figur 1, och figur 3 visar ett ovanför borrschaktet befintlig rotationsenhet för anslutning till borröret enligt figur 2.

Hänvisande nu till figurerna 1-3, visas en hydrau-20 lisk sänkborrhammare för borrning i jord och berg, som bestär av en ovanför borrschaktet befintlig rotationsenhet 14, säsom en hydraulmotor, som driver ett tili en borrkrona 1 kopplat borrör 13 för rotation av borrkronan 1. I anslutning tili borrkronan finns en hydraulhammare 3 för äs-25 tadkommande av slagverkan pä borrkronan 1. Hydraulhamma-ren 3 drivs av en i borröret 13 i anslutning tili eller fast vid hydraulhammaren 3 anordnad hydraulpump 5,6 som företrädesvis drivs med ett inuti borröret 13 befintligt inre rör 12, som roteras medelst en andra ovanför borr-30 schaktet befintlig hydraulisk eller elektrisk motor 15.

Rotationsenheten ovanför borrschaktet bestär i det-ta exempelfall av tvä hydrauliskt drivna rotationsmotorer, en hydraulmotor 14 med läg rotationshastighet och högt moment för att rotera borrkronan, och en med ett högre 35 varvtal för att medelst det inre röret 12 driva hydraul-pumpen 5,6, i samma eller motsatt riktning som borrkronan.

4 95616

Hydraulpumpen 5 kan ocksä drivas med en till denna kopplad elektrisk motor, varvid det inre röret kan ersät-tas av en elkabelskena eller -rör.

Ovanför hydraulpumpen finns en hydrauloljetank mon-5 terad, som förhindrar att det uppstär kävitation i pumpen. Behällaren är försedd med en tryckutjämningskammare 8. Företrädesvis är hammarens uppbyggnad sädan, att hydraul-hammarens slagkolv 2, pumpen 5,6 och hydraultanken 7 är inbyggda i samma maskindel. I hammaren kan även ingä en 10 tryckackumulator 4 för att höja slagkolvens 2 slagenergi (hastighet) och utjämna tryckstötar i hydraulsystemet. Ackumulatorns funktion kan ocksä vara att ästadkomma hela slaget (slagenergin) och hydraulikpumpen 5,6 endast den ätergäende rörelsen av slagkolven.

15 Hydraulpumpen 5,6 driver hydraulhammarens 3 slag kolv 2 direkt eller genom en hydraulisk ventil. En vinklad pumpskiva 6 driver pumpkolvarna 5, och kan utformas med olika vinklar för att fä olika hastigheter pä slagkolven 2 (slag/tillbakagäng).

20 Som spolmedium kan användas luft, vatten eller t.ex. slam. Spolkanalerna utgörs av det inre röret 12 (in-lopp vid 16) och/eller av kanalen mellan det yttre borrö-ret 13 och inre röret 12 (inlopp vid 17), varvid dubbla spolkanaler lätt kan anordnas. Pä utsidan av hammare och 25 borrsträng leds spolmedlet sedan med borrkax upp tili ytan. Hammaren kan förses med centralspolning genom hammaren.

För en fackman pä omrädet är det klart, att uppfin-ningen inte är begränsad tili de ovan angivna exemplen, 30 utan dess olika tillämpningar kan variera inom ramen för de bifogade patentkraven.

li

Claims (9)

1. Ett hydrauliskt sänkborraggregat för borrning i jord och berg, som uppvisar en ovanför borrschaktet be-5 fintlig rotationsmotor (14) som driver ett tili en borr-krona (1) kopplat borrör (13) för rotation av borrkronan (1), och en i anslutning tili borrkronan anordnad hydraul-hammare (3) för ästadkommande av slagverkan pä borrkronan (1), varvid en hydraulpump (5, 6) anordnats att driva hyd-10 raulhammaren (3), vilken hydraulpump befinner sig i börrö-ret (13) i anslutning tili hydraulhammaren, k ä n n e -tecknad av att hydraulpumpen (5, 6) drivs med ett inuti borröret (13) befintligt inre för (12), som roteras medelst en andra, ovanför borrschaktet befintlig rota-15 tionsmotor (15).

2. Sänkborraggregat enligt patentkravet 1, k ä n -ne tecknad av att rotationsmotorn drivs med en elektrisk motor (15).

3. Sänkborraggregat enligt patentkravet 1, k ä n -20 netecknad av att rotationsmotorn (15) drivs med en hydraulmotor.

4. Sänkborraggregat enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknad av att hydraulpumpen (5, 6) är monterad fast vid eller i omedelbar närhet av hyd- 25 raulhammaren (3).

5. Sänkborraggregat enligt nägot av ovanstäende patentkrav, kännetecknad av att hydraulpumpen bestär av en eller flere hydrauliska kolvar som driver en slagkolv (2), vilka kolvar i sin tur drivs av en roterande 30 och vinklad pumpskiva.

6. Sänkborraggregat enligt patentkravet 5, kännetecknad av att den vinklade pumpskivan som driver hydraulkolvarna är utformad att anta olika vinklar för att uppnä olika hastigheter (slag/tillbakagäng) pä slag- 35 koiven (2). • 95616

7. Sänkborraggregat enligt nägot av ovanstäende pa-tentkrav, kännetecknad av att borröret (13) roterar med borrkronans rotationshastighet och att det Inre röret (12) roterar snabbare än borröret (13) i samma 5 eller motsatt rotationsriktning.

8. Sänkborraggregat enligt nägot av ovanstäende pa-tentkrav, kännetecknad av att hydraulhamma-rens slagkolv (2), hydraulpumpen (5, 6) och dess hydraul-tank (7) är inbyggda i samma maskindel. 10

9. Sänkborraggregat enligt nägot av ovanstäende pa- tentkrav, kännetecknad av att det inre röret och/eller kanalen mellan borröret (13) och det inre röret (12) används som spolkanal för ett spolmedium för transport av borrkax upp tili ytan. ti 95616