NO347533B1 - Anordning ved radelt variabel rulleborekrone - Google Patents

Description

ANORDNING VED RADIELT VARIABEL RULLEBOREKRONE

Denne oppfinnelsen omhandler en roterende borekrone av det slaget som benyttes til boring i fjellformasjoner. Nærmere bestemt dreier det seg om en borekrone der diameteren på borekrona kan varieres og tilpasses forskjellige diametere på borehullet.

Framføring av nye infrastrukturer som vannavløp og elektrisk kraftforsyning med jordkabler, blir etter hvert mer krevende når slike infrastrukturer skal graves ned i områder med tettbebyggelse, eller med restriksjoner på grunn av miljøhensyn. Det er nå et sterkt økende behov for nye teknologier som kan løse disse utfordringene på en økonomisk og miljømessig tilfredsstillende måte.

Utfordringer med boring for nye infrastrukturer er i hovedsak knyttet til boring av lange retningsstyrte borehull med diameter ca. 1 m og opp mot 2 km lengde.

For å kunne bore slike borehull på en sikker måte er det, i de fleste tilfeller, nødvendig med kontinuerlig utforing av borehullet etter hvert som boringen foregår for å sikre at ikke borehullet raser sammen.

I områder der grunnvannstanden er kritisk faktor må utforingen av borehullet sikre at ikke grunnvannstanden påvirkes av boringen.

Kjent teknikk omfatter US 1944556 A, som beskriver en hydraulisk underrømmer. Underrømmeren mangler senterkrone og har ikke midler som kan overføre en aksialkraft fra formasjonen foran verktøyet og inn i verktøyet. Verktøyet beveges i et allerede eksisterende borehull, og er helt og holdent væskedrevet.

En boremaskin med tilhørende roterende borekrone som er anbrakt i front av utforingen må bore et hull i formasjonen som er større enn utforingen, slik at utforingen kan trekkes etter. En borekrone som borer i fjellformasjoner blir utsatt for stor slitasje og må med jevne mellomrom kunne trekkes ut for å bytte slitedeler, uten at hele foringen må trekkes ut. Dette betinger at borekrona kan trekkes sammen radielt, slik at den kan trekkes ut gjennom foringen.

Utfordringen er å frembringe en robust og driftssikker løsning for radielt ekspandert borekrone, uten bruk av fjernkontroll fra overflaten.

Det finnes borekroner som dekker noen av utfordringene, men ikke på tilfredsstillende måte for rulleborekroner med rulleskjær.

Med foreliggende oppfinnelse har en kommet frem til en anordning for rulleborekrone som løser utfordringene med radielt ekspanderbar rulleborekrone, uten fjernkontroll fra overflaten.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de tekniske løsninger som er beskrevet i etterfølgende beskrivelse og patentkrav med henvisning til figurer.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere med henvisning til et foretrukket utførelseseksempel og med henvisning til etterfølgende figurer.

Fig 1 Viser roterende variabel borekrone tilkoblet boremaskin

Fig 2 Viser «eksplodert» tegning av komponenter i borekrona

Fig 3 Viser roterende rulleborekrone sett fra siden

Fig 4 Viser snitt A-A fra fig 3

Fig 5 Viser variabel rulleborekrone i utkjørt posisjon

Fig 6 Viser variabel rulleborekrone i innkjørt posisjon

Med henvisning til figurene angir henvisningstallet 1 en boremaskin hvortil det er koblet en roterende radielt variabel borekrone 2 med rotasjon 12 i forhold til ikke-roterende boremaskin 1. På roterende borekrone 2 er det anordnet to eller flere radielt bevegelige kuttere 4 og to eller flere faste kuttere 6 samt senterkrone 5.

Kutterne 4 og 6 med senterkrone 5 roterer og blir presset mot formasjonen 3, slik at materiale brytes løs fra formasjonen 3. Masse som brytes løs blir fraktet med vannstrøm 9 gjennom en knuseanordning 11, mellom roterende borekrone 2 og ikke-roterende boremaskin 1, og ut gjennom hullåpninger 14.

For å tilveiebringe radiell bevegelse av kutterne 4 er disse opplagret med aksel 15 dreibart om akse 19 i sylindrisk enhet 23 og festet til akslingen 15 med adapter 17. Ved å dreie akslingen 15 en rotasjon 20 inntar kutterne 4 en inntrukket posisjon som vist i fig 6. Akslingene 15 er tilordnet fortanning 16 og opplagret til sylindrisk enhet 23 med foringer 22. Fortanningen 16 går i inngrep mot fortanningen 21 på sylindrisk strengdel 24, slik at en rotasjon av sylindrisk strengdel 24 vil rotere kutterne 4 om akse 19. Rotasjon av sylindrisk strengdel 24 tilveiebringes ved at skråspline 27 går i inngrep mot motsvarende skråspline 26 på sylindrisk enhet 23. Sylindrisk strengdel 24 er låst for aksialbevegelse med hylsen 28 slik at en aksial bevegelse 32 av sylindrisk enhet 23 vil, gjennom skråspline forbindelsen 26, 27 bevirke rotasjon av fortanningen 21 og derigjennom rotasjon av akselen 15 med påmonterte kuttere 4. Sylindrisk adapter 18 roterer og er rotasjonsstivt forbundet til sylindrisk enhet 23 gjennom splines forbindelsen 29 og opplagret med lagerflater til sylindrisk enhet 23 slik at den kan beveges aksielt i forhold til sylindrisk adapter 18.

Ved å påføre kuttere 4 en aksial kraft 36 presses sylindrisk enhet 23 aksielt i forhold til sylindrisk adapter 18. Dette bevirker relativ forskyvning av skrå splines forbindelsene 26, 27 og rotasjon av sylindrisk strengdel 24 som igjen roterer akselen 15 påmontert kuttere 4.

Radiell sammentrekking av kutterne 4 aktiveres når aksialkraften 36 på kutterne er mindre enn fjærkraften på fjærene 37.

Claims (3)

Patentkrav

1. Anordning ved radielt ekspanderbar rulleborekrone (2) med to eller flere radielt bevegelige kuttere (4), der hver kutter (4) er roterbart opplagret om en akse (19) med en aksling (15) tilordnet en første fortanning (16) i inngrep mot en andre fortanning (21) på en sylindrisk strengdel (24), karakterisert ved - en roterbar senterkrone (5) innrettet for å bli presset mot en formasjon (3), sammen med kutterne, for derved å generere en aksial kraft (36);

- at den roterbare senterkrona (5) og kutterne er innrettet for å gi en relativ aksial bevegelse (32) mellom en sylindrisk enhet (23) og et roterende adapter (18) ved påføring av nevnte aksiale kraft (36);

som tilveiebringer rotasjon av den sylindriske strengdelen (24) ved relativ aksial bevegelse mellom en skråspline forbindelse (26, 27) og videre rotasjon av akslingen (15) gjennom fortanninger (16, 21), og

- at den sylindriske strengdelen (24) er låst for aksialbevegelse med en hylse (28) slik at en aksial bevegelse (32) av den sylindriske enheten (23) vil, gjennom skråspline forbindelsen (26, 27) bevirke rotasjon av fortanningen (21) og derigjennom rotasjon av akselen (15) med påmonterte kuttere (4), og

at anordningen omfatter fjærer (37) anbrakt i det roterende adapteret (18) og i anlegg mot akslingen (15), hvorved radiell sammentrekking av kutterne (4) aktiveres når aksialkraften (36) på kutterne er mindre enn fjærkraften på fjærene (37).

2. Anordning som beskrevet i patentkrav 1, der det mellom det roterende adapteret (18) og den ikke-roterende boremaskinen (1) er anordnet en knuseanordning (11).

3. Anordning som beskrevet i et hvilket som helst av patentkravene 1-2, videre omfattende to eller flere faste kuttere (6) som er innrettet for å bli presset mot en formasjon (3) for derved å generere en aksial kraft (36).