NO20111041A1

NO20111041A1 - Anordning ved rengjoringsverktoy

Info

Publication number: NO20111041A1
Application number: NO20111041A
Authority: NO
Inventors: Stig Bakke; Rune Fjetland
Original assignee: Algard Cnc As
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-01-21
Also published as: EP2734704A4; CA2842235A1; WO2013012341A1; EP2734704A1; US20150034136A1

Abstract

Anordning ved rengjøringsverktøy (1) for anvendelse i borehull og rør hvor rengjøringsverktøyet (1) omfatter en stator (2) og en rotor (16) som er dreibar omkring statoren (2), og hvor det i rotoren (16) er anordnet minst en rotoråpning (32) for væske-gjennomstrømning, og hvor en statorsektorvinkel (30) mellom nærliggende statoråpninger (28) er ulik en rotorsektorvinkel (34) mellom nærliggende rotoråpninger (32).

Description

ANORDNING VED RENGJØRINGSVERKTØY

Denne oppfinnelse vedrører et rengjøringsverktøy. Nærmere bestemt dreier det seg om et rengjøringsverktøy for anvendelse i borehull og rør hvor rengjøringsverktøyet omfatter en stator og en rotor som er dreibar omkring statoren, og hvor det i rotoren er anordnet minst en åpning for væskegjennomstrømning.

Det er vanlig å rense borehull og rør ved å pumpe væske ved relativt høy strømnings-rate ned gjennom et rør i borehullet og ut mot for eksempel en rørvegg via en statisk eller roterende dyse. Det er nødvendig å anvende en nokså høy strømningsrate for å sikre renseeffekt samt nødvendig løftekapasitet til å føre avfall ut fra borehullet under og etter rensing.

Det er velkjent at roterende dyser gir en effektiv rensing, men også at en sentral problemstilling ved roterende dyser er at dysens rotasjonshastighet øker med strøm-ningsraten inntil den blir så høy at dysen ikke lenger er effektiv.

Det er kjent å bremse en roterende dyses rotasjonshastighet. US 5909848 beskriver således en høytrykks vaskedyse med en relativt komplisert spiralfjæraktivert bremse. Ved å bremse rotasjonshastigheten vil det oppnås en bedret renseeffekt. Det er avgjø-rende at rotasjonshastigheten avbremses uten å redusere væskestrømningen i bety-delig grad da dette vil påvirke evnen til å løfte uønsket materiale ut fra brønnen.

US 5195585 og WO 99/54590 viser begge eksempler på roterende dyser hvor dysene er anordnet i en sylinderformet rotorhylse som omkranser en stator, men uten en effektiv rotasjonsbremse.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt et rengjøringsverktøy for anvendelse i borehull og rør hvor rengjø-ringsverktøyet omfatter en stator og en rotor som er dreibar omkring statoren, og hvor det i rotoren er anordnet minst én rotoråpning for væskegjennomstrømning, og hvor rengjøringsverktøyet kjennetegnes ved at en statorsektorvinkel mellom nærliggende statoråpninger er ulik en rotorsektorvinkel mellom nærliggende rotoråpninger.

Statoren og rotoren har derved normalt ulikt antall statoråpninger henholdsvis rotoråpninger eller aksielle sett av rotoråpninger for væskegjennomstrømning fordelt omkring sine omkretser.

Når rotoren dreier om statoren, vil bare en andel av rotoråpningene korrespondere med statoråpninger. Nye rotoråpninger bringes tilnærmet kontinuerlig til å korrespondere med statoråpninger og en nærliggende rotoråpning i forhold til den aktive rotoråpning blir normalt aktivert først.

En slik alternerende aktivering og deaktivering av rotoråpninger resulterer i at rotoren under drift kan være forskjøvet radialt og dreier eksentrisk i forhold til statoren. En aktivering medfører at tilførselen til den aktuelle rotoråpning åpnes, mens en deaktivering medfører at tilførselen til rotoråpningen, i det minste i det alt vesentligste, stenges.

Det har overraskende vist seg at en sylindrisk rotor som dreier noe eksentrisk i forhold til den sylindriske stator, øker sin omdreiningshastighet med økende strømnings-mengde, hvoretter hastigheten forblir tilnærmet konstant selv om væskemengden øker ytterligere.

Det antas at årsaken til denne gunstige virkning er at rotoren i en posisjon som under drift følger den til enhver tid aktiverte rotoråpning, ligger an mot statoren og meka-nisk avbremses. Det antas også at væskens viskositet påvirker avbremsingen, men forholdet er enda ikke utredet.

Rotorens rotoråpninger kan ha en radial resultantvinkel som er ulik null uansett hvil-ken posisjon rotoren har i forhold til statoren. Det vil si at summen av vinklene mellom hver aktive rotoråpnings senterlinje og rotorens radielle akse gjennom rotoråpningen er ulik null, noe som bevirker at reaksjonskraften fra væske som strømmer gjennom rotoråpningene gir rotoren et dreiemoment for start og drift.

Rotoren kan ha rotoråpninger som er rettet på skrå i forhold til rengjøringsverktøyets lengdeakse. En rotoråpning kan således være anordnet slik at åpningens senterakse har et vinkelavvik både i radiell og aksiell retning i forhold til rotorens radielle akse gjennom rotoråpningen.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen løser et lenge følt problem hvor ønsket strøm-ningsmengde for uttransport av løsgjort masse fra borehullet eller røret vanskelig kunne oppnås uten å redusere virkningen av væskestrålene fra renseverktøyet.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 perspektivisk og i snitt viser et renseverktøy i overensstemmelse med oppfinnelsen; Fig. 2 viser skjematisk et snitt I-l i fig. 1 hvor eksentrisiteten mellom en stator og en rotor er sterkt forstørret; Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men etter at rotoren har dreid en vinkel a; og

Fig. 4 viser det samme som i fig. 2, men etter at rotoren har dreid en vinkel b.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et renseverktøy som omfatter en stator 2 som er koplet til en adapter 4 ved hjelp av en gjengeforbindelse 6 og en tetning 8. Statoren 2 og adapteren 4 er forsynt med gjennomgående aksielle boringer 10 samt henholdsvis en innvendig påkoplingsgjenge 12 og en utvendig påkoplingsgjenge 14 ved sine frie endepartier.

En rotor 16 i form av en sylindrisk hylse omkranser statoren 2 og er ved hjelp av lager 18 dreibar om statoren 2.

Rotoren 16 er opplagret om statorens 2 senterakse 20. Rotorens 16 senterakse 22 dreier derved om statorens 2 senterakse 20 når rotoren 16 dreier om statoren 2, se fig. 2-4. I fig. 2-4 er rotorens 16 eksentrisitet av illustrative årsaker sterkt overdrevet.

Mellom lagrene 18 er det anordnet et ringrom 24. Under drift er det grunnet drifts-messige årsaker som forklares nedenfor, ulik klaring 26 i ringrommet 24, se fig. 2-4.

Statoren 2 er forsynt med et antall statoråpninger 28 som er fordelt om statorens 2 omkrets med en statorsektorvinkel 30. Statoråpningene 28 er innrettet til å kunne lede væske fra den gjennomgående åpning 10 og ut til rotoren 16. I det viste utførel-seseksempel er statoråpningene 28 avlange og fordelt med tre rekker å tre statoråpninger 28 omkring statorens senterakse 20.

Rotoren 16 er forsynt med et antall rotoråpninger 32 som er fordelt om rotorens 16 omkrets med en rotorsektorvinkel 34. Et antall rotoråpninger 32, her fire, er fordelt om rotorens 16 senterakse 22 i snittet I-l som vist i fig. 2. Disse rotoråpninger 32 er tildelt en vinkel a i forhold til en radiell senterlinje 36 for at reaksjonskraften fra den strømmende væske gjennom rotoråpningene 32 skal gi et rotasjonsmoment til rotoren 16.

Andre rotoråpninger 32, se for eksempel i snittflaten i fig. 1, kan være skråstilt relativt senteraksen 20.

Rotoråpningene 32 har normalt en dysefunksjon.

I fig. 2 korresponderer én av rotoråpningene 32 med én av statoråpningene 28. Når væske under trykk strømmer til den gjennomgående boring 10, vil reaksjonskraften fra væske som strømmer ut fra den gjennomgående boring 10 bidra til å dreie rotoren 16 samtidig som rotoren 16 forskyves noe radialt. Klaringen 26 synes å være minst i området bak den aktive rotoråpning 32 sett i rotasjonsretningen.

Etter at rotoren 16 har dreid en vinkel b, se fig. 3, er en nærliggende rotoråpning 32 i forhold til den aktive rotoråpning 32 i fig. 2, aktivert, idet en posisjon hvor klaringen 26 er minst har flytter seg med rotasjonsretningen.

Tilsvarende viser fig. 4 at rotoren 16 har dreid en vinkel c og en nærliggende rotoråpning 32 i forhold til den aktive rotoråpning 32 i fig. 3, aktivert, idet en posisjon hvor klaringen 26 er minst igjen har flytter seg med rotasjonsretningen.

I og med at rotoråpningene 32 aktiveres og deaktiveres kontinuerlig dekker hver rotoråpning 32 hver gang den er aktivert bare en sektor av et ikke vist rensobjekt, noe som bevirker at renseverktøyet 1 også gir væsken en pulserende effekt.

Claims

1. Anordning ved rengjøringsverktøy (1) for anvendelse i borehull og rør hvor rengjø-ringsverktøyet (1) omfatter en stator (2) og en rotor (16) som er dreibar omkring statoren (2), og hvor det i rotoren (16) er anordnet minst én rotoråpning (32) for væskegjennomstrømning,karakterisert vedat en statorsektorvinkel (30) mellom nærliggende statoråpninger (28) er ulik en rotorsektorvinkel (34) mellom nærliggende rotoråpninger (32).

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat statoren (2) og rotoren (16) har ulikt antall statoråpninger (28) henholdsvis rotoråpninger (32) eller aksielle sett av rotoråpninger (32) for væskegjennomstrømning fordelt omkring sine omkretser.

3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat en nærliggende rotoråpning (32) i forhold til den aktive rotoråpning (32) blir aktivert først.

4. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat rotoren (16) under drift er forskjøvet radialt og dreier eksentrisk i forhold til statoren (2).

5. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat rotorens (16) rotoråpninger (32) i hver rotasjonsposisjon har en radial resultantvinkel som er ulik null.

6. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat rotoren (16) har en rotoråpning (32) som er rettet på skrå i forhold til rengjøringsverktøy-ets (1) senterakse (20).