NO313467B1 - Anordning ved hydraulisk slagverktøy - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning ved hydraulisk slagverk-tøy, særlig for bruk i undergrunns brønner, hvor slagverktøy-et er montert i en rørstreng som er ført ned i brønnen, og slik innrettet at for eksempel en fastsittende gjenstand i brønnen kan løsgjøres eller knuses ved hjelp av oppover eller nedover rettede slag fra slagverktøyet, hvor slagverktøyet omfatter en husdel, en skjøtehylse og et slagstykke, idet husdelen og skjøtehylsen er forsynt med hver sin langsgående, gjennomgående boring, mens slagstykket er forsynt med en boring, slik at hydraulisk væske kan passere i slagvektøyet, og hvor slagverktøyet er forsynt med et stempel som er tilordnet en ventil innrettet til å stenge og åpne en boring under slagsyklusen, idet stempelventilen er innrettet til å stenges av den tilførte hydrauliske væske, henholdsvis åpnes av en spennfjær som spennes under slagsyklusen, når fjærkraften i spennfjæren overstiger trykket fra den tilføre hydrauliske væske, slik at stempelet vil forskyve slagstykket i forhold til husdelen for utøvelse av slaget.

Slike slagverktøy brukes ofte i forbindelse med forankring av ventiler, måleutstyr og annet utstyr nede i en brønn. Slag-verktøyet anbringes i en rørstreng, for eksempel en borerør-streng eller et kveilrør, og utstyr som skal plasseres i brønnen monteres til slagverktøyets nedre ende. Slagverktøyet har som nevnt gjennomløp, slik at tilført væske kan passere før slagverktøyet aktiveres for slag. Utstyret som skal plasseres i brønnen kan forsynes med gripere, fjærende knaster eller annet som vil gripe i for eksempel riller eller sete-flater i brønnveggen. For å sikre at utstyret ikke løsner, er dette ofte forsynt med en låseanordning som aktiveres når i det minste én skjærpinne brytes. I de tilfeller hvor rør-strengen ikke kan overføre nødvendig mekanisk kraft til å bryte i det minste en skjærpinne, kan denne brytes ved hjelp av slagverktøyet. Slagverktøyet anvendes dessuten ofte som en ren foranstaltning, slik at utstyret kan løsgjøres dersom det skulle sette seg fast.

Slike hydraulisk slagverktøy forspennes gjerne ved hjelp av

en ytre fjær over slagverktøyet. Eventuelt kan en lang bore-streng eller et kveilrør utgjøre den fjærende del. Slaget ut-føres ved at slagflater på slagverktøyet forskyves fra hverandre, hvoretter den forspente fjær sender slagflåtene tilbake mot hverandre. Slagverktøyet omfatter som nevnt et hydraulisk stempel forsynt med et gjennomløp og en tilordnet ventil. Ventilen er normalt åpen, slik at væske kan passere gjennom stempelet i slagverktøyet når dette ikke er aktivert for slag. Gjennomløpet stenges ved å øke gjennomstrømnings-mengden i den tilførte hydrauliske væske når slagverktøyet skal aktiveres for slagbevegelse, slik at ventilen stenges på angjeldende tidspunkt under slagsyklusen. Alternativt kan verktøyet i en utførelse aktiveres ved å trykke slagstykket inn i husdelen. Dermed vil stempelet, og samtidig slagflåtene

i slagverktøyet, forskyves i forhold til hverandre under forberedelse til slaget. Samtidig spennes fjæren ytterligere på grunn av bevegelsen i slagsverktøyet. Stempelventilen åpnes når slagverktøyet er brakt til den aktuelle endestilling under slagsyklusen, slik at væsken på nytt kan passere gjennom stempelet. Den hydrauliske kraft mot stempelet avtar da brått, og den ytre, tilordnede fjær over slagverktøyet vil sende slagflåtene mot hverandre for utøvelse av slaget, hvoretter slagsyklusen gjentas.

Det er kjent å anvende en fjær som kan forspennes utenfra til å drive slaget i slagverktøyet. Det er videre kjent å inn-rette fjæren slik at den kan forspennes enten ved å trekke rørstrengen i retning fra slagverktøyet, eller ved å skyve rørstrengen i retning mot slagverktøyet. Slagkraftens stør-relse kan varieres ved hjelp av fjærens forspenning. Når den forspente fjær over slagverktøyet er i nøytral stilling, kan hydraulisk væske føres gjennom rørstrengen uten at slagverk-tøyet aktiveres. Slagverktøyet aktiveres for slagbevegelse ved trykkøkning i den hydrauliske væske som står i slagverk-tøyet, og dette vil resultere i periodisk stengning og åpning av stempelventilen, slik at slagverktøyet klargjør og utfører slaget i slagsyklusen ved hjelp av forskyvning av vedkommende bestanddeler i slagverktøyet, hvoretter prosedyren gjentas for nye slag. Slagverktøyet kan i en utførelse, slik det er nevnt ovenfor, aktiveres ved at slagstykket trykkes inn i husdelen.

I mange av de kjente slagverktøy, se for eksempel US patent nr. 4.807.709, 3.570.611, 3.379.261 og 3.361.220, er vekten av utstyr som henger i slagverktøyet ofte tilstrekkelig til å aktivere stempelventilen, slik at gjennomløpet for den hydrauliske væske stenges og dermed igangsetter slagvirkning. Dette medfører at det ikke er mulig å sirkulere væske gjennom rørstrengen når slagverktøyet føres inn i eller ut av brøn-nen. Dersom det er påkrevd med langvarig sirkulasjon, kan utstyret ta skade av slagvirkningen. De hydrauliske deler i slagverktøyet, slik som stempel og ventildeler, slites når de arbeider og de må derfor byttes ut med jevne mellomrom. Ved langvarig betjening, hvor det er nødvendig å sirkulere væske, kan deler av slagverktøyet slites betydelig før slagverktøyet skal tas i bruk i de ønskede operasjoner. Dette kan føre til redusert slagvirkning og funksjonsfeil. Dette er imidlertid forhold som i alt vesentlig er avhjulpet ved slagvektøyet ifølge NO patent 304199. Her er det med forholdsvis enkle og rimelige midler fremskaffet et effektivt, driftsikkert og robust hydraulisk slagverktøy av den ovennevnte art. Det er dessuten mulig med sirkulasjon av væske, for eksempel bore-væske, gjennom slagverktøyet uten at dette aktiveres når fjæren forspennes, og det er mulig å initiere slagvirkning ved økning av trykket i den tilførte væskemengdé, idet stempelventilen først kan stenge ved trykkøkning i tilført væske.

US patentene 5 168 931 og 4.474 234 omhandler en fluid-styringsventil for anvendelse i brønnutstyr, respektive et sikkerhetsventilsystem for anvendelse i en hydrokarbon-produksjonsbrønn. Begge dokumenter viser en føringsholder som med klaring mot en ventilkule er anordnet for å begrense ven-tilkulens vandring i ventilens radielle retning.

De kjente slagverktøy lider imidlertid av den svakhet, særlig slagverktøy med oppover rettede slag, at de angjeldende slagflater er plassert på utvendig side av slagverktøyet. Dermed kan slagvirkningen begrenses av påvirkning fra utvendig side av slagverktøyet eksempelvis ved at forurensninger legger seg mellom slagflåtene. En annen ulempe ved kjente slagverktøy er at den hydrauliske væske kan avstenge stempelventilen før slagflatene er kommet til fullt anslag mot hverandre under den avsluttende periode av slagsyklusen. Dette innebærer at væsken over slik en for tidlig avstengt stempelventil vil bremse opp slaget og gi redusert slagvirkning.

Et formål med oppfinnelsens er følgelig å fremskaffe et slag-verktøy av ovennevnte type, hvor disse svakheter ved tid-ligere kjente slagverktøy er avhjulpet. Et annet formål er å fremskaffe et slagverkøy med så enkel og driftsikker konst-ruksjon som mulig. Disse og eventuelle andre formål er reali-sert på den måte som fremgår av karakteristikken i det foreliggende selvstendige patentkrav. I henhold til oppfinnelsen er en stempelventil slik utformet at ventilens tettelegeme som i en foretrukket utførelsesform er en kule, via en nøy-aktig ventilføring styres mot et ventilsete hvor ventillegemet også i lukkeposisjonen støttes radialt av ventil-føringen. Ventilen er derved sikret mot utilsiktet åpning eksempelvis når slagverktøyet utsettes for store sideveis akselerasjoner. En boring i stempelet holdes åpen med fri passasje for den hydrauliske væske gjennom stempelet i det minste inntil slaget som utløses under slagssyklusen ved åpning av ventilen er fullført. Dermed vil ikke slaget bremses opp av innestengt hydraulisk væske og således gi redusert slagvikning. Andre gunstige trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene og beskrivelsen for øvrig.

Oppfinnelsen som foreligger i to utførelsesformer, hvorav en beskriver et oppoverslående slagverktøy og en beskriver et nedoverslående slagverktøy, vil i det etterfølgende forklares nærmere med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor:

Fig. 1 viser et lengdesnitt av det foreliggende oppoverslående slagverktøy som omfatter en husdel, en nedre skjøtehylse og et slagstykke, hvor nedre ende av slagstykket er forsynt med et forskyvbart stempel anbrakt i en langsgående, gjennomgående boring i husdelen, og som er tilordnet en ventil i form av en ventilkule, en mellomliggende seteflate og et nedre ventillegeme, hvor slagverktøyet befinner seg i ikke akti-verbar stilling med fritt gjennomløp for hydraulisk væske gjennom husdelen, slagstykket og skjøtehylsen; Fig. 2 viser i større målestokk et lengdesnitt av slagverk-tøyets midtparti hvor slagskulderen er brakt til anslag mot mot endehylsen. I denne stilling er slagverktøyet klar til å starte en slagsyklus, men har fremdeles fritt gjennomløp for hydraulisk væske gjennom husdelen, slagstykket og skjøtehyl-sen; Fig. 3 viser det samme lengdesnitt idet ventillegemet er for-skjøvet som følge av en øket volumgjennomstrømning av væske slik at ventilkulen stenger mot seteflaten. Væsketrykket mot stemplet og ventilkulen forskyver stemplet nedover samtidig som stemplet spenner en nedre spennfjær ved hjelp av ventillegemet; Fig. 4 viser det samme lengdesnitt idet stempelet og ventillegemet som følge av væsketrykket er fullt forskjøvet i opp-spenningsretningen, slik at ventillegemet ligger an mot skjø-tehylsen. Væsketrykket mot ventilkulen spenner spennfjæren ved hjelp av ventillegemet; Fig. 5 viser det samme lengdesnitt, men her er ventilkulen løftet fra seteflaten slik at væske kan strømme gjennom stemplet hvorved slagstykket er fritt til å forskyves i slag-retningen; Fig. 6 viser ulike snitt gjennom slagverktøyet ved snitt-linjene A-A, B-B i fig. 2; Fig. 7a-b viser et lengdesnitt av det foreliggende nedoverslående slagverktøy som omfatter en husdel, et slagstykke og et skjøtestykke, hvor husdelen omfatter en langsgående, gjennomgående boring forsynt med et forskyvbart stempel som er anbrakt i en gjennomgående stempelboring, og som er tilordnet en ventil i form av en seteflate, en øvre ventilkule og et nedre ventillegeme henholdsvis over og under seteflaten, hvor slagverktøyet befinner seg ikke aktivert stilling med fri passasje for hydraulisk væske gjennom husdelen, slagstykket og skjøtestykket; Fig. 8a-b viser det samme lengdesnitt som i fig. 7a-b, men her er slagvertøyet ytterligere sammenskjøvet og stempelet er forskjøvet til en stilling i slagsyklusen hvor ventilkulen er brakt til tettende kontakt mot stemplets skulder. Trykkolje strømmer til stemplets overside og starter den nedoverrettede stempelforskyvning; Fig. 9a-b viser det samme lengdesnitt som i fig. 7a-b, men her er stemplet og ventillegemet forskjøvet til en nedre endestilling under slagsyklusen, samtidig som en spennfjær tilordnet ventillegemet spennes, slik at slagverktøyet er klargjort for slag; Fig. 10a-b viser det samme lengdesnitt som i fig. 7a-b, men her er slaget utløst ved at ventillegemet har løftet ventilkulen fra seteflaten idet fjærkraften i den tilordnede spenn-

fjær som er spent under slagsyklusen overstiger trykket fra den tilførte hydrauliske væske; og

Fig. lla-c viser ulike snitt gjennom slagverktøyet ved snitt-linjene A-A, B-B, og C-C i fig. 8a-b.

Først beskrives under henvisning til fig. 1 til 6 en utførel-sesf orm hvor slagverktøyet er innrettet til å slå oppover.

Det foreliggende slagverktøy som er innrettet til å slå oppover omfatter en rørformet husdel 1 som har en langsgående, gjennomgående boring 2, slik at hydraulisk væske kan passere gjennom husdelen 1. Nedre ende av husdelen 1 er koplet til en skjøtehylse 3 som har en langsgående, gjennomgående boring 4 for passasje av hydraulisk væske. Koplingen mellom husdelen 1 og skjøtehylsen 3 kan for eksempel utgjøres av en gjengeforbindelse 5 som er tildannet innvendig i husdelboringen 2, og som er gjort trykktett på formålstjenlig måte. Dermed kan slagverktøyets nedre ende forbindes med angjeldende ikke vist verktøy, rørstreng, etc. ved hjelp av for eksempel en nedre, utvendig gjengeforbindelse 6 på skjøtehylsen 3.

Øvre ende av husdelen 1 er slik innrettet at et slagstykke 7 kan forskyves oppover i forhold til husdelen 1 når slagverk-tøyet er aktivert for slagvirkning ved volumstrømsøkning i den hydrauliske væske som tilføres. For å muliggjøre den ak-siale forskyvning av slagstykket 7, er husdelen 1 utstyrt med en aksialt splittet endehylse 8. Husdelen 1 og endehylsen 8 er fastgjort til hverandre med for eksempel en gjengeforbindelse 9 som befinner seg innvendig i øvre ende av husdelboringen 2, og som er trykktett. Videre er et nedre parti 10 av slagstykket 7 under slagsyklusen forskyvbart ført i en langsgående, gjennomgående boring i endehylsen 8. Det nedre

slagstykkeparti 10 ligger glidende an mot et øvre endehylseparti 11 som er trykktettet med en egnet pakning 12, henholdsvis et nedre endehylseparti 13 som er trykktettet med for eksempel en presspakning 14. Det er dessuten anbrakt en pakning 15 som trykktetter mellom husdelboringen 2 og det nedre endehylseparti 13.

Ellers har slagstykket 7 en øvre boring 16 forsynt med en innvendig gjengeforbindelse 17, slik at slagverktøyet på trykktett måte kan koples til en ikke vist rørstreng, kveil-rør, etc. Den øvre slagstykkeboring 16 går over i en langsgående boring 18 som munner ut i en vertikal port 19 i avstand over slagstykkepartiets 10 nedre ende, slik at hydraulisk væske har passasje gjennom slagstykket 7 og videre ut i husdelboringen 2, slik det er vist i fig. 1.

Dessuten omfatter slagstykket 7 en utvendig utragende flens-lignende slagskulder 20. Dermed danner det nedre, utvidede parti av slagskulderen 20 en oppover vendt slagflate 21 innrettet til å slå an mot en nedover vendt slagflate 22 i et midtområde av endehylsen 8 på husdelen 1. Den oppover vendte slagflate 21 på slagskulderen 20 befinner seg i et ringrom 23 dannet av en forsenkning i endehylsen 8 mellom den nedover vendte endehylseslagflate 22, henholdsvis det nedre endehylseparti 13. Videre har slagskulderen 20 dimensjoner som med-fører at det nedre, utvidede parti av slagskulderen 20 kan ligge glidende an mot innerveggen i ringrommet 23. Som det fremgår av fig. 1, er slagflåtene 21, 22 på slagstykket 7 og endehylsen 8 i avstand fra hverandre når slagverktøyet er i uvirksom tilstand.

Videre er slagskulderen 20 forsynt med i det minste én vertikal kanal 24 som strekker seg fra undersiden av slagskulderen 20 opp til en tilordnet kanal 25 i øvre endestykkeparti 11. Kanalen 25 munner i en port 26. Dette medfører at hydraulisk væske i ringrommet 23 mellom det nedre slagstykkeparti 10 og endehylsen 8 har utløp fra slagverktøyet via denne i det minste ene kanal 24 i slagskulderen 20, samt kanalen 25 og porten 26 i endehylsen 8.

Slagverktøyet omfatter i tillegg et stempel 27 som bevirker at bl.a. slagstykket 7 kan forskyves når slagverktøyet er aktivert ved væskestrømsøkning i den tilførte hydrauliske væske. Stempelet 27 er fastgjort til nedre ende av slagstykket 7 under porten 19 ved enden av slagstykkeboringen 18, og fast-gjøringen kan skje med for eksempel en gjengeforbindelse 28. Et nedre parti 29 av stempelet 27 ligger glidende an mot husdelboringens 2 innervegg under slagsyklusen, og er trykktettet med for eksempel en øvre presspakning 30 og en nedre forholdsvis bred pakning 31. Et øvre parti av stempelet 27 er noe mindre i tverrsnitt enn husdelboringen 2, slik at det dannes et ringrom 32 på utsiden av og over det øvre stempel-parti 27 for passasje av hydraulisk væske. I det minste én port 33 fører fra stempelringrommet 32 og videre inn til en nedre boring 34 sentralt plassert i stempelets nedre parti 29. Stempelboringen 34 har et øvre parti, ventilføringen 34', med noe større diameter enn et midtparti av stempelboringen 34, og midtpartiet går over i et nedre parti som skråner utover mot en nedre stempelflate 35. Stempelet har en øvre stempelflate 36, likeledes vil øvre ende av det nedre stem-pelparti 29 danne en mellomliggende stempelflate.

Passasjen for hydraulisk væske gjennom stempelboringen 34 kan avstenges med en ventil som består av en ventilkule 37, en mellomliggende seteflate 38 og et nedre ventillegeme 39. Stempelkulen 37 befinner seg i det øvre parti av stempelboringen 34 og har tilnærmet samme diameter som ventilføringen 34'. Seteflaten 38 er dannet i overgangssonen mellom det øvre og det midtre parti av stempelboringen 34. Videre har seteflaten 38 en utforming som bevirker at ventilkulen 37 kan tette mot denne under de aktuelle perioder av slagsyklusen. Ventillegemet 39 har et øvre parti som forløper inn i stempelboringen 34, og et nedre parti forløper utenfor stempelet 27 nedover mot en øvre endeflate 40 på skjøtehylsen 3. En øvre seteflate på ventillegemet 39 vil normalt ligge an mot nedre side av ventilkulen 37. Ellers har det nedre parti av ventillegemet 39 noe større tverrsnitt enn det øvre parti. Overgangssonen mellom disse partier av ventillegemet 39 skråner tilsvarende det nedre parti av stempelboringen 34, og er utstyrt med oppover vendte finner 41. Finnene 41 på ventillegemet ligger an mot det nedre, utover skrånende parti av stempelboringen 34, dels når slagverktøyet ikke er i aktiverte tilstand, dels når slaget er utløst etter åpning av ventilen 37, 38, 39 i stempelboringen 34, slik det kan sees av fig. 1, 2 og 5.

Ventillegemet 39 er utstyrt med en sleide 42 som er forskyv-bar i en forsenkning 43 i nedre ende av ventillegemet 39, slik det er vist i fig. 1 og 2. Videre er sleiden 42 tilordnet en nedre spennfjær 46 som spennes under slagsyklusen ved forberedelse til slaget mellom slagflaten 21 på slagringen

20, henholdsvis slagflaten 22 på slagstykket 7. Oppspenningen av den nedre spennfjær 46 skjer, slik det kan sees av fig. 3, via ventillegemet 39 når stempelet 27 forskyves nedover i husdelboringen 2 under den aktuelle periode av slagsyklusen. Ellers forløper den nedre spennfjær 46 mellom en nedre anleggsflate 45 på sleiden 42 og en utover vendt anleggsflate 45' i en forsenking ved øvre ende av skjøtestykket 3.

For å bevirke at ventillegemet 39 skal holde ventilkulen 37 i en øvre endestilling klar av seteflaten 38, dels under den ikke aktiverte tilstand av slagverktøyet, dels under de aktuelle perioder av slagsyklusen, er ventillegemet tilordnet en ventilfjær 47. Ventilfjæren 47 forløper mellom en nedre endeflate på finnene 41 til ventillegemet 39 og en øvre anleggsflate 44 på sleiden 42. Videre har ventillegemet 39 i det minste én port 48 som muliggjør at hydraulisk væske kan passere fra husdelboringen 2 inn i en boring 49 i nedre ende av ventillegemet 39 og videre ut av dette blant annet til boringen 4 i skjøtestykket 3.

Den spesielle utforming av stempelventilen 37, 38, 39 bevirker at ventilen ikke uønsket stenger passasjen i stempelboringen 34 før slagflaten 21 på slagringen 20 har kommet til fullt anslag mot slagflaten 22 på endehylsen 8. Følgelig vil hydrauliske væske ikke kunne innestenges på oversiden av stempelet 27, idet slik for tidlig avstengning ville ha brem-set opp stempelet 27 og gitt redusert slageffekt under slagsyklusen.

I det etterfølgende skal det med henvisning til tegningene kortfattet redegjøres for slagverktøyets virkemåte.

I ikke aktivert tilstand av slagverktøyet befinner slagflaten 21 på slagskulderen 20 seg, slik det er vist i fig. 2, i

umiddelbar nærhet til slagflaten 22 på slagstykket 7. Videre løfter ventilfjæren 47 og ventillegemet 39 ventilkulen 37 opp fra seteflaten 38, slik at stempelventilen er åpen. Dermed er det fri passasje for hydraulisk væske via boringene, henholdsvis boringen og porten (19) i de respektive bestanddeler i slagverktøyet. Videre holdes slagverktøyet i denne ikke aktiverte tilstand og tilføres dessuten oppover rettet kraft

fra en ikke vist forspent fjær som befinner seg på egnet sted i rørstrengen.

Ved økning av væskestrømmen i den hydrauliske væske, forskyves det nedre ventillegemet 39 og derved ventilkulen 37 nedover ved at ventilfjæren 47 sammentrykkes, slik det fremgår av fig. 3. Ventilkulen 37 stenger passasjen for væske gjennom stempelet 27 ved å tette mot seteflaten 38. Væsketrykket som virker blant annet mot stempelets 27 øvre flate 36 og ventilkulen 37, forskyver stempelet 27 og slagstykket 7 til en nedre endestilling like før slaget utløses ved åpning av stempelventilen, se fig. 4. I denne nedre endestilling har fjærkraften fra den nedre spennfjær 46 mot sleiden 42 nådd en verdi som overstiger trykket fra den tilførte hydrauliske væske mot ventilkulen 37. Dermed vil fjærkraften via sleiden 42 og ventillegemet 39 forskyve ventilkulen 37 fra seteflaten 38, slik at ventilen igjen åpnes, se fig. 5. Alternativt kan stempelventilen åpnes når nedre ende av sleiden 42 støter an mot den øvre endeflate på skjøtestykket 3. Ved det sistnevnte alternativ vil en fortsatt tilførsel av væske bidra til at ventillegemet 39 forskyver ventilkulen 37 opp fra seteflaten 38 for å åpne ventilen.

Trykkfallet som følger av åpningen av stempelventilen(37, 38,

39) medfører at væsken på nytt kan strømme gjennom stempelboringen 34. Dermed vil fjærkraften fra spennfjæren 46 forskyve sleiden 42 oppover, samtidig som ventillegemet 39 forskyver

ventilkulen 37 fra seteflaten 38, og stempelet 27 oppover i husdelen 1, hvorved fjærkraften fra den ikke viste forspente fjær vil bidra til at slagflaten 21 på slagringen 20 føres til slag mot slagflaten 22 på endehylsen 8 ved øvre ende av husdelen 1.

Stempelet 27 i enden av slagstykket 7 og ventilkulen 37 i stempelboringen 34 må forsynes med stempelflater som kan bevirke at stempelventilen stenges og åpnes på tilsiktet måte. Likeledes må fjærkraften i ventil- og spennfjærene 46, 47 velges i overensstemmelse med trykkforholdene i den hydrauliske væske som tilføres slagverktøyet. I den viste utførelse reguleres stengningen og åpningen av ventilen i stempelet 27 av en ventilkule 37 og et ventillegeme 39, dvs. to separate deler. Disse kan imidlertid utgjøres av én eneste del som er en enhetlig kombinasjon av disse med et øvre parti som er tilpasset for tetning mot seteflaten 38 i stempelboringen 34.

I det etterfølgende beskrives under henvisning til fig. 7 til II en utførelsesform hvor slagverktøyet er innrettet til å slå nedover.

Det foreliggende slagverktøy for nedoverrettede slag omfatter en rørformet husdel 1 som har en langsgående, gjennomgående boring 2, slik at hydraulisk væske kan passere gjennom husdelen 1. Øvre ende av husdelen 1 er på egnet måte forbundet med et skjøtehylsen 3, for eksempel med en trykktett gjengeforbindelse 5 som er tildannet innvendig i boringen 2. Dermed kan slagverktøyets øvre ende på egnet måte kobles til en ikke-vist rørstreng, for eksempel ved hjelp av en trykktett gjengeforbindelse 6 som befinner seg innvendig i en øvre boring 16 i det øvre skjøtehylse 3. En nedenforliggende boring 4 strekker seg videre nedover gjennom skjøtehylsen 3 i forlengelse av den øvre boring 16, slik at hydraulisk væske fra rørstrengen kan passere gjennom den øvre skjøtehylse 3.

Nedre ende av husdelen 1 er slik innrettet slik at husdelen 1 kan forskyves utvendig langs et slagstykke 7. Slagstykket 7 har en utvendig slagflate 109 som fortrinnsvis strekker seg vinkeltrett i forhold til slagstykket 7 rundt hele periferien av dette. Over slagflaten 109 har slagstykket 7 et øvre parti 110 som strekker seg oppover i husdelboringen 2. Ytterdiameteren av det øvre slagstykkeparti 110 er betydelig mindre enn både ytterdiameteren av slagstykket 7 under slagflaten 109 og diameteren av husdelboringen 2. Øvre ende av slagstykkepartiet 110 er utstyrt med en hylse 111 som er fastgjort til det øvre slagstykkeparti 110 med for eksempel en gjengeforbindelse 112, slik at arealet av en øvre anleggsflate 113 ved øvre ende av det øvre slagstykkeparti 110 kan økes. Ytterdiameteren av slagstykkehylsen 111 er noe mindre enn diameteren av husdelboringen 2, slik at hydraulisk væske kan passere forbi en endeflate 114 på slagstykkehylsen 111. Slagstykket 7 og det øvre slagstykkeparti 110 har en langsgående, gjennomgående boring 18 som muliggjør at hydraulisk væske kan passere gjennom slagstykket 7. Dessuten er slagstykket 7 trykktett forbundet med vedkommende verktøy, rørstreng, etc ved hjelp av f.eks. en nedre, utvendig gjengeforbindelse 116.

For å muliggjøre forskyvning av husdelen 1 langs det øvre slagstykkeparti 110, er nedre ende av husdelen 1 utstyrt med en endehylse 117. Husdelen 1 og endehylsen 117 er fastgjort til hverandre med for eksempel en gjengeforbindelse 118 som er trykktett. Dessuten er endehylsen 117 innrettet til å ligge glidende an mot ytterperiferien av det øvre slagstykkeparti 110 når slagstykket 7 forskyves langs dette under slag-syklusene. Endehylsen 117 kan forsynes med innvendige langsgående spor som komplementært passer i spor i ytterperiferien av det øvre slagstykkeparti 110, hvorved innbyrdes rotasjon mellom slagstykket 7 og endehylsen 117 forhindres. Endehylsen 117 er trykktettet mot det øvre slagstykkeparti 110 ved hjelp av f.eks. en øvre, presspakning 119 og en nedre, forholdsvis bred pakning 120. Videre er nedre ende av endehylsen 117 utstyrt med en slagflate 121 som befinner seg over slagflaten 109 på slagstykket 7, og som er innrettet for å slå mot slagflaten 109 på slagstykket 7 under slagverktøyets slagsyklus.

Under et nedre parti 123 av skjøtehylsen 3 er husdelen 1 utstyrt med et stempel 27 som bevirker at husdelen 1 kan forskyves oppover langs det øvre slagstykkeparti 110 forut for hvert enkelt slag med slagverktøyet. Nedre ende av skjø-testykkepartiet 123 er forsynt med en forsenkning 124 som har slik pasning at et øvre parti av en langsgående ventilføring 34' som sammen med en boring 34 utgjør en gjennomgående boring i stempelet 27, kan befinne seg i forsenkningen 124, dels når slagverktøyet ikke er aktivert for slagbevegelse, dels under perioder av slagsyklusen, slik det er vist i fig. 7a og 8a. Nedre ende av skjøtehylsens 3 nedre boring er utstyrt med et endestykke 125 hvor hydraulisk væske kan passere fra boringen 4 til i det minste ventilføringen 34' via et antall åpninger 126 som forløper skrått nedover i en overgangs-sone mellom veggen i forsenkningen 124 i skjøtehylsepartiet

123 og endestykket 125.

Et midtområde av stempelboringen 34, 34' er utstyrt med en skulder 130 som rager innover i stempelboringen 34, 34'. En ventilkule 37 er anbrakt i ventilføringen 34' over skulderen 130. Skulderen 130 har en øvre seteflate 38 som muliggjør at ventilkulen 37 kan tette mot stempelskulderpartiet 130 før hvert enkelt slag under slagsyklusen. Dermed vil seteflaten 38 på skulderen 130 og ventilkulen 37 danne en ventil som kan avstenge, henholdsvis gjenåpne passasjen for den hydrauliske væske i stempelboringen 34, 34' under respektive perioder av slagsyklusen. Ellers har ventilkulen 37 en diameter som hovedsakelig tilsvarer diameteren av ventilføringen 34<1>, se fig 11b, hvorved det oppnås en nøyaktig og sikker styring av ventilkulen 37 inn mot seteflaten 38 under lukking. Ventilmeka-nismen 37, 34', 38 er relativt lite følsom for sideveis akselerasjoner. Hydraulisk væske kan passere forbi ventilkulen 37 via et antall kanaler 129 som forløper utenfor ventilføringen 34' over skulderen 130, dels når slagverktøyet ikke er aktivert for slagbevegelse, dels under perioder av slagsyklusen, slik det er vist i fig. 7a og 10a. En ventilkule 37 har i forhold til andre arter av ventillegemer en liten masse og derved lavt massetreghetsmoment. Et lavt massetreghetsmoment sammen med en kules 37 gunstige væskestrømningsmotstand bevirker at slagverktøyet kan arbeide ved en høyere slag-frekvens enn slagverktøy ifølge kjent teknikk.

Ytterflaten av stempelet 27 er slik innrettet at den vil ligge glidende an mot husdelboringens 2 innervegg under slagsyklusen, og stempelet 27 er trykktett mot husdelboringen 2 ved hjelp av en midtre presspakning 30, henholdsvis relativt bre-de øvre og nedre pakninger 31, 133. Dessuten er stempelet 27 utstyrt med i det minste én øvre boring 135 som strekker seg hovedsakelig vertikalt nedover fra stemplets øvre endeflate og videre inn i kanalen 129. Denne i det minste ene boring 135 muliggjør at hydraulisk væske på en styrt måte kan tilfø-res et ringrom 151 over stempelets 27 toppflate 27', eventuelt at hydraulisk væske som uønsket befinner seg i det samme ringrom 151 kan unnslippe via boringen 135 og videre ut gjennom kanalene 129 i stempelet 27.

Slagverktøyet omfatter dessuten et forskyvningstykke 136 som forløper mellom nedre ende av stempelet 27 og den øvre anleggsflate 113 på slagstykkepartiet 110 med den tilordnede slagstykkehylse 111. Forskyvningstykket 136 bevirker at husdelen 1 kan forskyves oppover langs slagstykkepartiet 110 når stempelet 27 forskyves nedover i forhold til husdelen 1 før slaget i hver enkelt slagsyklus. Forskyvningsstykket 136 har en ytterdiameter som er betydelig mindre enn husdelboringens 2 diameter, og dessuten en langsgående, gjennomgående boring 137 for passasje av hydraulisk væske gjennom forskyvningstykket 136. Øvre ende av forskyvningstykket 136 er ført inn i en utvidelse av det nedre parti av stempelboringen 34. Nedre ende av forskyvningsstykket 136 har et utvidet parti 138 som ligger an mot den øvre anleggsflate 113 på det øvre slagstykkeparti 110 og den tilordnede slagstykkehylse 111.

Det øvre parti av forskyvningstykket 136 har et antall langsgående slisser 139 som muliggjør at hydraulisk væske kan passere fra boringen 137 og videre ut i ringrommet 152 mellom forskyvingstykket 136 og husdelboringen 2. Videre befinner et ventillegeme 39 seg i husdelboringen 2 i tilknytning til stempelet 27. Et øvre parti 141 av ventillegemet 39 er ført oppover i stempelboringen 34. Ytterdiameteren av det øvre ventillegemeparti 141 er noe mindre enn åpningen gjennom skulderen 130 i stempelet 27, slik at væskepassasjen ikke hindres. Øvre ende av ventillegemepartiet 141 har en seteflate som normalt vil ligge an mot ventilkulen 37. Likeledes har nedre ende av endestykket 125 ved utløpet av skjøtestykkebo-ringen 4 en tilsvarende seteflate som kan ligge an mot oversiden av ventilkulen 37, slik det er vist i fig. 7a og 8a.

Et nedre parti 142 av ventillegemet 39 forløper nedover i øvre ende av boringen 137 i forskyvningsstykket 136, og ytterdiameteren av det nedre ventillegemeparti 142 er slik utformet at det dannes et gjennomløp 143 for den hydrauliske væske mellom det nedre ventillegemeparti 142 og forskyvningsstykket 136. Det nedre ventillegemeparti 142 er dessuten utstyrt med utover forløpende finner 144 som er ført ut gjennom slissene 139 i øvre ende av forskyvningstykket 136. Side-flater på finnene 144 til ventillegemet 39 ligger glidende an mot tilstøtende flater i slissene 139 i forskyvningsstykket 136, og endeflater 153 på finnene 144 ligger glidende an mot innerveggen i husdelens 1 boring 2. Dermed kan ventillegemet 39 forskyves i forhold til forskyvningsstykket 136 under slagsyklusen, slik det er vist i fig. 8a og 9a. Finnene 144 har en øvre anslagsflate 145 for stempelets 27 nedre endeflate 154, og en nedre anleggflate 45 for en spennfjær 46 som er tilordnet ventillegemet 39.

Spennfjæren 46 muliggjør at ventilen 39 i stempelet 27 kan åpnes for å utløse hvert enkelt slag under slagsyklusen, dvs. ved å forskyve ventilkulen 37 oppover fra seteflaten 38 på stempelskulderen 130. Spennfjæren 46 er plassert i ringrommet mellom forskyvningsstykkets 136 utvendige sidevegg og husdelboringens 2 innervegg. Videre forløper spennfjæren 46 mellom den nedre anleggsflate 45 på finnene 144 til ventillegemet 39 og en øvre anleggsflate 149 på en skulder 148 som forløper innover i husdelboringen 2 ved et område nær stedet hvor den øvre anleggsflate 113 på slagstykkepartiet 110 med den tilordnede slagstykkehylse 111 vil befinne seg når slagverktøyet ikke er aktivert for slagbevegelse. Boringen gjennom skulderen 148 har slik pasning at hydraulisk væske kan passere uhindret forbi denne i husdelboringen 2. Ellers er spennfjæren 46 slik innrettet at spennfjæren 46 først vil trykkes sammen for å spennes av ventillegemet 39 når ventilkulen 37 er tettende anbrakt i stempelets 27 skulder 130 og det hydrauliske trykk over ventilkulen 37 i slagverktøyet overstiger en forutbestemt verdi, mens spennfjæren 46 først åpner ventilen i stempelet 27 når spennfjæren 46 har nådd en annen forutbestemt, høyere verdi som overstiger det hydrauliske trykk som tilføres i slagverktøyet.

Ved å velge hensiktsmessig lengde på forskyvningsstykket 136 og posisjon av seteflaten 38 på skulderen 130 for ventilkulen 37, samt avstand mellom den nedre anleggsflate 45 på ventil-legemets 39 finner 144 og seteflaten 38 for ventilkulen 37, kan det sikres mot at ventilen 37, 38 i ventilføringen 34<* >uønsket stenger før slagflaten 121 på endehylsen 117 er kommet til fullt anslag mot slagflaten 109 på slagstykket 7. Følgelig vil det alltid i denne fase av slagsyklusen sørges for at hydraulisk væske som står over ventilkulen 37 ikke kan presse denne mot seteflaten 38 på skulderen 130, slik at ventilen vil lukke seg og innestenge hydrauliske væske. Dermed unngås at slik eventuelt innestengt hydrauliske væske på nedre side av stempelet 27 kan bremse opp stempelslaget og gi redusert slagvirkning under slagsyklusen.

I det etterfølgende skal det med henvisning til tegningene redegjøres kortfattet for det nedoverslående slagverktøys virkemåte.

I ikke aktivert tilstand av slagverktøyet befinner slagflaten 121 på endehylsen 117 seg, slik det er vist i fig. 7a og 7b, i liten avstand fra over slagflaten 109 på slagstykket 7. Videre løfter ventillegemet 39 ventilkulen 37 opp fra seteflaten 38 på skulderen 130, slik at stempelventilen er åpen og ventilkulen 37 ligger an mot seteflaten på endestykket 125 i nedre ende av skjøtestykket 3. Dermed er det fri passasje for hydraulisk væske via boringene og kanalene i de respektive bestanddeler i slagverktøyet. Slagverktøyet holdes i denne ikke aktiverte tilstand ved hjelp av kraft fra minst én ikke-vist forspent fjær eller tilsvarende som er plassert på egnet sted i rørstrengen.

Slagverktøyet aktiveres ved en ytterligere sammentrykking av verktøyet, se fig. 8. Det nedre slagstykke 7 forskyver via forskyvningsstykket 136 stemplet 27 oppover i boringen 2 i forhold til ventilkulen 37, slik at stemplets 27 seteflate 38 tetter mot ventilkulen 37. Ventilkulen 37 holdes i denne fase av slagsyklusen på plass i seteflaten 38 av skjøtestykkets 3 endestykke 125. Væsketrykket utøver samtidig en kraft mot ventilkulen 37 som trykker den mot stemplets 27 seteflate 38. Væske strømmer i denne fase av slagsyklusen gjennom den relativt trange boringen 135 til stemplets 27 overside. Ved at trykkvæske fylles relativt sakte inn i ringrommet 151, redu-seres stempelets 27 akselerasjon i startøyeblikket slik at ventilkulen 37 forblir i sin tettende kontakt med seteflaten 38.

Væsketrykket forskyver stemplet 27 og ventilkulen 37 nedover i husets 1 boring 2, se fig. 9, hvor stemplet 27 er i/nær sin nedre endestilling. Ventillegemet 39 under ventilkulen 37 trykker samtidig spennfjæren 46 sammen, og slagverktøyet for-lenges ved at stemplet 27 via forskyvningstykket 136 forskyver endehylsen og husdelen 1 oppover i forhold til slagstykket 7. Denne forlengelse sammen med væsketrykkøkning oppstrøms slagverktøyet, bevirker en oppspenning av den ikke viste ovenforliggende fjærpakke.

Under den videre forskyvning av stemplet 27 sammen med ventillegemet 39 i husdelboringen 2, holder væsketrykket ventilen avstengt inntil spennfjæren 46 når en fjærkaft som overstiger væsketrykket, slik det kan sees av fig. 9a og 9b. Når denne fjærkraft nås, forskyver spennfjæren 46, via ventillegemet 39, ventilkulen 37 opp fra seteflaten 38 på ventil-skulderen 130, slik at stempelventilen igjen åpnes for å ut-løse slaget, se fig. 10. Alternativt vil ventillegemet 39 skyve ventilkulen 37 opp fra setet 38 dersom spennfjæren 46 bunner.

Trykkfallet ved åpningen av ventilen i stempelet 27 medfører at væsken på nytt kan strømme gjennom stempelboringen 34. Dermed vil fjærkraften i spennfjæren 46 forskyve ventillegemet 39 og stempelet 27 som ligger an mot den øvre anslagsflate 145 på finnene 144 til ventillegemet 39, tilbake i husdelboringen 2. Samtidig bevirker bevegelsen av stempelet 27 at slagflaten 121 på endehylsen 117 slår mot slagflaten 109 på slagstykket 7 ved hjelp av kraften fra den ikke-viste forspente fjær i rørstrengen.

Lengden av bl.a. forskyvningstykket 136 relativt seteflaten 38 i stemplet 27 for ventilkulen 37 vil dessuten bevirke at ventilen i stempelet 27 holdes åpen inntil slagflaten 121 på endehylsen har slått mot slagflaten 109 på slagstykket 7. Den hydrauliske væske vil eventuelt ha en mulighet til passasje via gjennomløpet 135 ved stempelets 27 øvre ende.

Fagfolk innen området vil forstå at stempelet 27 i husdelboringen 2 og ventilkulen 37 i ventilføringen 34' må utstyres med stempelflater som bevirker at stempelventilen avstenges og åpnes på tilsiktet måte. Likeledes må fjærkraften i spennfjæren 46 velges ut fra trykkforholdene i den hydrauliske væske som tilføres slagverktøyet. I den viste utførelse reguleres stengningen og åpningen av ventilen i stempelet 27 av en ventilkule 37 og et ventillegeme 39, dvs. to separate deler. Disse kan imidlertid utgjøres av én eneste del som en enhetlig kombinasjon av disse med et øvre parti som er tilpasset for tetning mot seteflaten 38 på skulderen 130 i stempelboringen 34.

Borefluid strømmer også under slagsyklusen tilnærmet kontinu-erlig gjennom slagverktøet ved at stemplet 27 forskyves nedover og fortrenger fluid fra stemplets 27 underside i den del av slagsyklusen som ventilkulen 37 stenger for gjennomstrøm-ning i stemplet 27.

Claims (2)

1. Anordning ved hydraulisk slagverktøy, særlig for bruk i undergrunnsbrønner., hvor slagverktøyet er montert i en rørstreng som er ført ned i brønnen, og slik innrettet at for eksempel en fastsittende gjenstand i brønnen kan løsgjøres eller knuses ved hjelp av oppover eller nedover rettede slag fra slagverktøyet, hvor slagverktøyet omfatter en husdel (1), en skjøtehylse (3) og et slagstykke (7), idet husdelen (1) og skjøtehylsen (3) er forsynt med hver sin langsgående, gjennomgående boring (2, 4), mens slagstykket (7) er forsynt med en boring (18) og eventuelt en port (19), slik at hydraulisk væske kan passere i slagverktøyet, og hvor slagverktøyet er forsynt med et stempel (27) som er tilordnet en ventil omfattende et tettelegeme (37) i form av en kule, et ventilsete (38) og et nedre ventillegeme (39), som er innrettet til å stenge og åpne en boring (34) under slagsyklusen, idet stempelventilen (37, 38, 39) er innrettet til å stenge for den tilførte hydrauliske væske, henholdsvis åpnes av en spennfjær (46) som spennes under slagsyklusen, når fjærkraften i den nedre spennfjær (46) overstiger trykket fra den tilførte hydrauliske væske, slik at stempelet (27) vil forskyve/utløse slagstykket (7) i forhold til husdelen (1) for utøvelse av slaget, karakterisert ved at en føring (34' ) er anbrakt i umiddelbar nærhet av ventilsetet (38), og innrettet til å forhindre at tettelegemet (37) kan forskyves i slagverktøyets radielle retning selv når slagverk-tøyet er under kraftig sideveis akselerasjon.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at føringen (34') og ventilsetet (38) utgjøres av overflatedeler i samme materialstykke.