NO137913B - Apparat anordnet p} en installasjon som er utsatt for vekslende bevegelser, for ut¦velse av en tiln{rmet konstant trekk-kraft p} et langstrakt element som er forbundet med installasjonen - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat anordnet på en installasjon som er utsatt for vekslende bevegelser, for utøvelse av en tilnærmet konstant trekk-kraft på et langstrakt element som er forbundet med installasjonen, omfattende i det minste en hovedsylinderinnretning som påvirker det nevnte langstrakte element og hvis sylinder inneholder et fluidum levert av i det minste én akkumulatorinnretning med komprimert gass, og en regulatorinnretning for den kraft som utøves på det langstrakte element og med to regulatorsylindre hvis akser danner en innbyrdes vinkel og som er innbyrdes forbundet ved hjelp av leddorganer, hvilke regulatorsylinderinnretninger komprimerer et hjelpefluidum under et trykk som er forskjellig fra trykket i den komprimerte - gass i akkumulatorinnretningen.

I det følgende skal det betraktes et ikke begrensende eksempel

på anvendelse av oppfinnelsen ved boreoperasjoner utført til vanns fra en flytende installasjon, der apparatet ifølge oppfinnelsen blir "brukt til å utøve en forutbestemt kraft på den øvre del av borestrengen, idet denne kraft er uavhengig av de vertikale bevegelser av den flytende installasjon.

Det er tidligere foreslått et apparat for utøvelse av en be-stemt kraft på et langstrakt element forbundet med en installasjon som er utsatt for vekslende bevegelser. Dette tidligere kjente apparat omfatter minst en hydraulisk hovedsylinder og en regulatorinnretning som benytter en trykkilde for et fluidum

- som står i forbindelse med et kammer med varierbart volum, f.

eks. en hydraulisk sylinderinnretning, der trykket i dette fluidum varierer omvendt proporsjonalt med volumet i kammeret.

Denne tidligere kjente anordning omfatter en gruppe sylinderinnretninger med sylinder- og stempelstang-elementer, der et element i minst en sylinderinnretning i gruppen via et forskyvbart leddpunkt er koblet til et element i minst en av de andre sylinderinnretninger i gruppen, der minst en sylinderinnretning i gruppen via det element som ikke er koblet til det forskyvbare leddpunkt, er svingbart montert om et stasjonært punkt i installasjonen, der det forskyvbare leddpunkt blir tvunget til å bevege seg langs en forutbestemt, i forhold til installasjonen fast bane, idet aksen for den svingbare sylinderinnretning får en varia-bel helningsvinkel i denne bane under dreiningen, der minst en av sylinderinnretningene i gruppen blir tilført et trykkfluidum fra fluidumkilden og danner et kammer med varierbart volum og der minst en av sylinderinnretningene i gruppen leverer et hjelpefluidum under trykk.

I en anordning av denne tidligere foreslåtte type består trykk-fluidumkilden av en eller flere olje-luft-akkumulatorer og regulatorinnretningen er koblet i serie mellom denne trykkfluidumkilde og sylinderen i hovedsylinderinnretningen og forsyner denne med et arbeidsfluidum under trykk.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat av ovennevnte art, men omfattende elementer som har meget reduserte dimensjoner og som er mindre plasskrevende og billigere enn de tidligere kjente apparater for den samme nøyaktige regulering.

Dette oppnås ved hjelp av en spesiell "parallell"-kobling av elementene i apparatet, idet dette arrangement erstatter den konven-sjonelle "serie"-kobling som er blitt anvendt i de tidligere foreslåtte arrangementer. Nærmere angivelse av de nye og særegne trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen er opptatt i patentkravene.

Oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av ikke begrensende utførelser som er skjematisk vist på de med-følgende tegninger hvor: Fig. 1 viser en første utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. IA viser en modifikasjon av denne første utførelse.

Fig. 2 viser en annen utførelse.

Fig. 2A viser en modifikasjon av denne andre utførelse.

Fig. 3 og 4 viser andre typer regulatorinnretninger som kan

anvendes i apparatet.

Fig. 5 viser en tredje utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 5A viser en alternativ utførelse for regulatorinnretningen som anvendes i apparatet ifølge fig. 5 og

fig„ 6 representerer en fjerde utførelse av oppfinnelsen.

på de forskjellige tegningsfigurer vil de samme henvisningstall bli brukt for å betegne de samme elementer.

Oppmerksomheten skal først rettes mot den på fig. 1 viste ut-førelse som skjematisk viser et apparat ifølge oppfinnelsen anvendt for boreoperasjoner utført til vanns. Apparatet anvendes til å utøve en i hovedsaken konstant trekk-kraft på et borerør, slik som en konvensjonell borestreng (ikke vist) som for eksempel via kabler er opphengt i en blokk 1, til tross for vertikale bevegelser av installasjonen, slik at det utøves en forutbestemt belastning på boreverktøyet (denne belastning er lik differansen mellom vekten av borestrengen over verktøyet og trekk-kraften som utøves mot borestrengen via blokken 1).

Blokken 1 er festet til et opplagringsstykke 2 som er opphengt i et element (for eksempel stempelstangen 4) i en hovedsylinderinnretning 3, der det andre element (dvs. sylinderen 5 i denne innretning er festet til toppen av boretårnet 6.

Apparatet omfatter også en regulatorinnretning som generelt er gitt henvisningstallet 7 og som er koblet til en trykkfluidumkilde,

for eksempel en olje-luft-akkumulator 8 (det er mulig å benytte en eller flere luft- eller olje-luft-akkumulatorer).

I stedet for luft- eller olje-luft-akkumulatorer kan det også benyttes en fluidumkilde som settes under trykk ved hjelp av et eftergivende organ, for eksempel én fjær som virker på et stempel.

I den på fig. 1 viste utførelse består regulatorinnretningen 7

av en gruppe på tre sylinderinnretninger 9, 10 og 11 som hver har et element (i dette eksempel stempelstangen) koblet til et av elementene på de andre sylinderinnretningene ved det forskyvbare leddpunkt 12.

Sylinderinnretningene 9 og 10 er svingbart montert ved stasjonære punkter 13 og 14 på installasjonen.

Aksen på sylinderinnretningen 11 strekker seg i denne utførelse langs symmetriaksen mellom punktene 13 og 14, idet det forskyvbare leddpunkt 12 forskyves langs symmetriaksen som antydet med pilene.

Sylinderinnretningene 9 og 10 tilføres fluidum under et trykk P

fra akkumulatoren 8, og sylinderinnretningen 11 leverer et hydraulisk hjelpefluidum under et trykk P^ til et rør 15.

I de tidligere foreslåtte apparater er regulatorinnretningen koblet i "serie" mellom sylinderen 5 i hovedsylinderinnretningen 3 og akkumulatoren 8.

I arrangementet ifølge oppfinnelsen oppnås det en vesentlig reduksjon av volumet (med derav følgende reduksjon av plassbehov og pris) av akkumulatoren 8 ved å koble hovedsylinderinnretningen 3

og regulatorinnretningen 7 i parallell med akkumulatoren.

Hovedsylinderinnretningen 3 er via røret 16 koblet til akkumulatoren 8, og røret 15 leverer hjelpefluidum under trykk til innretninger som justerer kraften som utøves av hovedsylinderinnretningen 3,

slik at det på blokken 1 utøves en kraft F med en nøyaktig forutbestemt verdi.

I denne første og på fig. 1 viste utførelse av oppfinnelsen består denne justeringsinnretning av to sylinderinnretninger 17 og 18

som utøver en kraftvirkning i motsatt retning av hovedsylinderinnretningen 3.

Den forutbestemte verdi av kraften F som utøves av apparatet for hver stilling av stemplet i hovedsylinderinnretningen 3, kan velges efter ønske ved via ventilen 19 å variere den fluidum-mengde som mates inn i den krets som er koblet til akkumulatoren 8.

Fig. IA viser en modifikasjon av den foran angitte utførelse,

der to sylinderinnretninger 5A og 5B erstatter hovedsylinderinnretningen 3. Disse sylinderinnretninger 5A og 5B er plassert under justeringsinnretningene 17 og 18. Kraften F overføres via en aksel 2o til blokkskivene 21.

Fig. 2 viser en annen utførelse der stempelstangen 4 i hovedsylinderinnretningen 3 er hul og er glidbar på en føringsstang 22 som er festet i sylinderen 5 på sylinderinnretningen 3.

Akkumulatoren 8 er via et rør 16 koblet til et i sylinderinnretningen 3 anordnet kammer 23 som ligger utenfor den hule stempelstang 4, og trykket i dette kammer er derfor i hovedsaken lik trykket P i akkumulatoren 8, og til det indre av den hule stempelstang leveres det hjelpefluidum under et trykk Pu via røret 15 fra-en regulatorinnretning_(ikke vist) , som for eksempel kan være av den type som er vist på fig. 1.

Det fremgår at apparatene på fig. 1, IA og 2 virker i hovedsaken på samme måte, idet trykket P og Pu som utøves i motsatte retninger frembringer en resulterende kraft F.

I den alternative utførelse på fig. 2A er føringsstangen 22 utformet med en aksial kanal 22A for tilførsel av hjelpefluidum til den hule stempelstang 4 i sylinderinnretningen 3.

Arrangementet av sylinderinnretningene 9 og 10 i regulatorinnretningen 7A er valgt noe annerledes enn innretningen 7 på fig. 1 (disse sylinderinnretninger er leddet om de faste punkter 13A

resp. 14A), slik at stempelstangen i sylinderinnretningen 11A utsettes for strelck i stedet for trykk, slik som ved regulatorinnretningen 7 på fig. 1.

Dette arrnagement kan monteres i stedet for innretningen 7 på

fig. 1 i et hvilket som helst av apparatene ifølge oppfinnelsen

som er vist på figurene 1, IA og 2.

I disse apparater er det også mulig å erstatte regulatorinnretningene 7 og 7A med en hvilken som helst av de innretninger som er vist i patent nr. 131.616 og 131.617.

Figurene 3 og 4 viser to utførelser av en regulatorinnretning som kan benyttes i et hvilket som helst av de ovenfor beskrevne apparater i kombinasjon med en trykkfluidumkilde 8 i stedet for innretningen 7 på fig. 1 eller innretningen 7A på fig. 2A.

Disse regulatorinnretninger omfatter to sylinderinnretninger (23 og 24 på fig. 3 og 23A og 24A på fig. 4) med elementer som ved hjelp av koblingsstenger er koblet til hjørnene i et firkantsystem med diagonaler som står loddrett på hverandre (ledd-punktene 25 til 28 på fig. 3 og 25A til 28A på fig. 4), idet aksene for sylinderinnretningene strekker seg langs disse diagonaler i firkantsystemet.

En sylinder i en av sylinderinnretningene er koblet til akkumulatoren 8 som står under et trykk P, og sylinderen i den andre sylinderinnretning inneholder et hjelpefluidum under et trykk Pu som varierer som funksjon av trykket P i akkumulatoren 8 efter følgende ligning:

S og s er de respektive stempelarealer i sylinderinnretningene-23 og 24, 4 = halwinkelen ved hjørnet 25 (eller 25A) i firkantsystemet og = halwinkelen ved hjørnet 27 (eller 27A) i firkantsystemet, og disse vinkler varierer som funksjon av trykket P, hvilket resulterer i en forskyvning av punktene 27 resp. 27A i de retninger som er antydet med piler og av punktene 26, 28, 26A og 28A på fig. 3 og 4. I disse på fig. 3 og 4 viste utførelser er firkantsystemene 25, 26, 27, 28 og 25A, 26A, 27A og 28A romber. Dette vil si at

Fagfolk på området blir derved for hvert enkelt brukstilfelle

i stand til å bestemme de konstruktive parametere for regulatorinnretningen (innretningen 7 på fig. 1, 7A på fig. 2 eller inn-retningene på fig. 3 og 4) , dvs. tverrsnittene og slag-

lengdene for de svingbare sylinderinnretninger samt grenseverdiene for vinklene, f.eks. a (fig. 1), aA (fig. 2A), ^ og ^ (fig. 3 og 4). For hver stilling av stemplet i hovedsylinderinnretningen 3 blir det derved (som funksjon av den vertikale forskyvning av den flytende installasjon) for hver verdi av trykket P i akkumulatoren 8, mulig å frembringe et slikt leveringstrykk Pu i hjelpefluidet til justerings-sylinderinnretningene at det oppnås en kraft F som ligger så nært som mulig opp til den forutbestemte verdi som er blitt fastsatt under hensyn til det spesielle opphengningssystem som er plassert mellom borerøret og hovedsylinderinnretningen 3.

Fig. 5 viser en utførelse av oppfinnelsen der det i kombinasjon med hovedsylinderinnretningen 3 benyttes to justerings-sylinderinnretninger 17A og 18A hvor kraftvirkningen utøves i samme retning som for hovedsylinderinnretningen 3.

Disse sylinderinnretninger mates med hjelpefluidum via et rør 15 og trykket i dette fluidum oppnås ved hjelp av en regulatorinnretning som er koblet til akkumulatoren 8 og kan være av lignende type som innretningen 7 på fig. 1 eller som innretningen 7A på fig. 2A. Fig. 5A viser en modifikasjon av den ovenfor beskrevne utførelse, der kammeret 29 i sylinderinnretningen 11A i regulatorinnretningen leverer hjelpefluidum til et rør 15, og kammeret 30 i denne sylinderinnretning er koblet til akkumulatoren 8 ved hjelp av et rør 31. Fig. 6 viser en annen utførelse av oppfinnelsen, der sylinderinnretningen 3A har et stempel med hul stempelstang 4A som er glidbart montert på en føringsstang 22A som er festet til sylinder-bunnen i sylinderinnretningen.

Akkumulatoren 8 er via et rør 16 koblet til det kammer 31 i sylinderinnretningen 3A som ligger på motsatt side av den hule stempelstang. Trykket i dette kammer blir derved i det vesent-

lige lik trykket P i akkumulatoren, og det indre av den hule stempelstang blir tilført et hjelpefluidum under et trykk P uvia røret 15 fra en regulatorinnretning, som for eksempel kan være av den type som er vist på fig. 1 eller 5A.

Med de på fig. 5 og 6 viste apparater blir det mulig å benytte

en regulatorinnretning av den på fig. 4 viste type i stedet for den innretning 7 som er vist på fig. 1 eller innretningen 7A på

fig. 2A. I forbindelse med disse apparater er det imidlertid ikke mulig å benytte en regulatorinnretning av den på fig. 3

viste type.

Dette er lett å forstå fordi, når blokken 1 er i den nederste stilling, er trykket P som leveres fra akkumulatoren 8 høyt, og kraften F vil derved nå sin maksimale verdi.

I denne stilling av blokken 1 er sylindrene i justerings-sylinderinnretningene 17A og 18A tomme og stemplet i sylinderinnretningen 24 i regulatorinnretningen ifølge fig. 3 vil da være i den øverste posisjon som tilsvarer den maksimale verdi for vinkelen ^. Trykket P som tilføres sylinderinnretningen 24 og er proporsjonalt med produktet P tg ^ vil da være svært høyt, og virkningen av dette vil legges til virkningen av trykket P, slik at kraften F

vil øke ytterligere.

Claims (6)

1. Apparat anordnet på en installasjon som er utsatt f,or ,.y,ek-s- a lende bevegelser, for utøvelse av en tilnærmet konstant trekk-; y^ kraft på et langstrakt element som er forbundet med installas.jpnen, omfattende i det minste en hovedsylinderinnretning som påvirker det nevnte langstrakte element og hvis sylinder inneholder..,e^? g fluidum levert av i det minste én akkumulatorinnretning,.med,.-kpm-,,/. primert gass, og en regulatorinnretning for de^n.kraft som utøyes på det langstrakte element og med to régulatorsylindre..hvis,.akser danner en innbyrdes vinkel og som er ^innbyrdes forbundet., ved Jijelp av leddorganer, hvilke regulator sylinderinnretninger komprimerer...., et hjelpef luidum under et trykk som er forskjellig fra( trykket, i; \ den komprimerte gass i akkumulatorinnretningen, karakterisert ved at regulatorinnretningen (7 på figur 1, 7A på figur 2A samt figurene 3 og 4) avgir hjelpefluidet gjennom en ledning (15) til i det minste en justeringssylinderinnretning (17, 18 på figurene 1 og IA, 4 på figurene 2 og 2A, 17A og 18A på figurene 5 og 5A samt 4A på figur 6), hvilken justeringssylinderinnretning har en fast orientering i forhold til hovedsylinderinnretningen og på det langstrakte element utøver en kraft som er komplementær til kraften fra hovedsylinderinnretningen (3), hvilken kraft bibeholder samme orientering over hele bevegelsesområdet for hovedsylinderinnretningen (3).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at justeringssylinderinnretningen er slik anordnet at den utøver en kraft.som er motsatt rettet av kraften fra hovedsylinderinnretningen.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at justeringssylinderinnretningen er slik anordnet at den utøver en kraft med samme retning som kraften fra hovedsylinderinnretningen.

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at justeringssylinderinnretningen utgjøres av et i hovedsylinderinnretningen anordnet stempel med en hul stempelstang (4; 4A) som er glidbart montert på en føringsstang (22; 22A) som er festet til hovedsylinderen.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at føringsstangen omfatter en langsgående kanal. (22A) for innføring av hydraulisk hjelpefluidum til den hule stempelstang.

6. Apparat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at regulatorinnretningen omfatter sammenleddede koblingsstenger som danner et firkantsystem, hvor de to regulatorsylindre (23,24; 23A,24A) er leddforbundet med hjørnene slik at deres akser ligger langs diagonalene i firkantsystemet, og hvor et leddpunkt (25; 25A) er stasjonært mens motstående leddpunkt (27; 27A) er forskyvbart langs en diagonal i firkantsystemet.