NO752475L - - Google Patents

Description

" Boreverktøy"

Foreliggende oppfinnelse angår et forbedret boreverktøy eller en borkrone.

Mer bestemt angår foreliggende oppfinnelse et boreverktøy eller en borkrone som skal festes ved nedre ende av et borerør og omfatter i det minste to kutteelementer. Disse elementer kan være koniske ruller som er roterbart montert på ruilelageret hvis

akser danner en vinkel med boreverktøyets akse.

Tidligere har en søkt å forbedre ytelsen til slike verktøy for boring i grunnen ved hjelp av samvirkende stråler av borefluidum som treffer bunnen i hullet eller arbeidsoverflatsn i det frie rom mellom kutteelementene. I høyde med borkronen har borefluidét som vesentligste funksjoner å avkjøle borkronen, rense borkronen og bunnen i hullet, samt hurtig å drive kaks (betegnelse for de partikler som skjæres ut når borkronen roterer mot bunnen) som dannes ved bruk av verktøyet, mot det ringformede rom mellom borerøret og veggene i det borede hull.

I en utføringsform av tidligere kjente verktøy springer fluidumstrålene ut vesentlig over rullenes nivå. Før de når arbeidsoverflaten må strålene derfor løpe gjennom borefluidét med kaks som fyller bunnen i den borede brønn. Følgelig vil strømnings-hastigheten til fluidumstrålene i høyde med arbeidsf&ftten bli vesentlig redusert, hvilket minsker effektiviteten til sliké fluidumstråler. Videre fører fluidumstrålene med seg en del av borefluidét med kaks mot arbeidsoverflaten hvor kaksen oppmales eller knuses av borkronen, slik at det på arbeidsoverflaten dannes et overtrykk som pakker grunnen, og en har funnet at berøringssonen mellom borkronen og hullbunnen hvor kaksen dannes blir utilstrekkelig oversprøytet av spylefluidet.

Forskjellige forbedringer er tidligere foreslått, særlig er verktøy av ovennevnte type blitt modifisert på en slik måte at spylefluidumstrålene har sitt utspring så nær arbeidsflaten som mulig, og i visse tilfeller har en også benyttet et aksialt rettet stråle. Slike forbedringer har likevel ikke vært helt tilfredsstillende ettersom man hverken har unngått oppmaling av kaksen eller overtrykk ved arbeidsoverflaten.

Hovedformålet ved foreliggende oppfinnelse er følgelig

å tilveiebringe et boreverktøy av ovennevnte type som ikke opp-viser ulempene ved tidligere kjente verktøy.

Mer bestemt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et boreverktøy som letter fjerningen av kaks, hindrer oppmaling av denne og minsker trykket i nivået ved arbeidsoverflaten.

Effektiviteten til spylefluidumstrålene blir således forbedret, slik at verktøyets kuttevirkning opprettholdes over et maksimalt tidsrom, slik at boreverktøyet gir større ytelse og trenger bedre ned i grunnen, samtidig som det kreves færre ut-skiftinger av verktøy under en boreopprasjon.

En utføringsform av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmBre under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av et boreverktøy ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 er et riss av dette verktøy sett nedenfra,

Fig. 3 og 4 er snitt gjennom verktøyet langs henholdsvis linjene III-III og IV-IV i fig. 2, og Fig. 5 viser en modifikasjon av fig. 4, som er spesielt, men ikke utelukkende, anvendbar ved borkroner med stor diameter.

Boreverktøyet illustrert på tegningen omfatter en hoveddel 1 forsynt méd tre armer 2, 3 og 4, som hver bærer et kutte-element, bestående f.eks. av ruller, spesielt koniske ruller 5, 6

og 7, som er roterbart montert på rullelageret, ikke vist, hvis aksler f.eks. er skråttliggende i forhold til verktøyets vertikale akse. Hvert av disse roterbare elementer kan være av hvilken som helst kjent type og er forsynt med tenner, som vist i fig. 2,

eller hvilke som helst andre kutteorganer som kan angripe og nedbryte grunnen i nivået ved arbeidsoverflaten.

Det øvre parti 8 på hoveddelen 1 er gjenget for tilkobling av verktøyet til en verktøyholder som er beliggende i verktøyets forlengelse, idet denne verktøyholder driver boreverktøyet i rotasjonsbevegelse.

Verktøyholderen som er angitt med henvisningstallet 9

i fig. 3, 4 og 5 kan bestå av borerøret i rotasjonsboreprosessen. Når boreverktøyet roteres direkte ved hjelp av an motor ved bunnen av hullet utgjøres verktøyholderen av rotoren i denne, motor.

I verktøyets hoveddel 1 er utformet en utsparing 10 som direkte kommuniserer med det indre rom i borerøret. Tre åpninger 11, 12 og 13 (to av hvilke er vist på tegningen) kommuniserer med utsparingen 10 og munner ut mellom armene som bærer kutte-elementené.

Kanaler eller rør 14, 15 og 16 er i sin ene ende festet på hoveddelen 1 og kommuniserer med utsparingen 10 gjennom henholdsvis åpningene 11, 12 og 13. Ved andre ende av rørene

14, 15 og 16 er anordnet kalibrerte åpninger 14a, 15a og 16a av grunner som nedenfor skal forklares.

Rørene 14 og 15 har en slik lengde at de kalibrerte åpninger 14a og 16a ligger tett inntil arbeidsoverflaten eller så nær denne som mulig (fig. 3). Videre er disse rør forsynt med sideåpninger 17 (fig. 2) hvis formål skal forklares ved beskrivelse av verktøyets virkemåte.

I åpningen 12 er anordnet et rørformet element 15 med en kalibrert åpning som munner ut i en retning stort sett parallelt med verktøyaksen, og motsatt retningen til armene 2, 3 og 4 som bærer kutteelementene.

Mellom armene er verktøyet forsynt med strømlinjeorganer bestående av plater 18, 19 og 20 som er festet til verktøyets hoveddel ved hjelp av egnede midler, f.eks. ved hjelp av lodding.

Platene 18 og 20 hindrer direkte kommunisering mellom rommet i den umiddelbare nærhet av kutteelementene 5, 6 og 7 og rommet nær det øvre parti på borkronen, mens strømlinjeplaten 19 etablerer en kommunikasjon mellom rommet i nærheten av elementene 5, 6 og 7 og øvre parti på verktøyet, ved mellom armene 3 og 4,

å avgrense en utløpsåpning 19a med gitt tverrsnitt S som har stort sett samme akse som rørelementet 15.

Som spesielt vist i fig. 1 utgjør de sammensatte plater et skjørt som danner en forlengelse av hoveddele^ Dette skjørt

har en ytre diameter som er noe mindre enn diameteren til den borede brønn, for å unngå stempelhevingseffekt når verktøyet forskyves i brønnen, hvorved hindres skraping av borehullveggen,

hvilket ellers, kunne medføre tilstopping av rommet som avgrenses av

skjørtet når verktøyet gjeninnføres i brønnen, samt for å lette sammenkoblingen av boreverktøyet og verktøyholderen 9 ved hjelp av et spesielt verktøy som kan opplagres på armene 2, 3 og 4. Virkemåten til denne innretning skal beskrives i det følgende med spesiell henvisning til fig. 2, 3 og 4.

Verktøyet ifølge oppfinnelsen er tilkoblet den ende av verktøyholderen 9 som drives i rotasjon. Borefluidum vinder trykk Ægr irrigering av hullbunnen eller arbeidsoverflaten tilføres gjennom borerøret og inn i utsparingen 10 og strømmer i retning av pilene vist i fig. 3. Dette borefluidum strømmer gjennom utsparingen 10 og rørene 14 og 16 i borkronens fremføringsretning og irrigerer herunder arbeidsoverflaten, avkjøler boreverktøyet og driver kaksen inn i rommet som avgrenses av skjørtet mellom

armene 2, 3 og 4. Én del av spylefluidet som strømmer gjennom rørene 14 og 16 kastes ut gjennom åpningene 17 som er hensikts-messig orientert slik at de danner fluidumstråler (fig. 2) som renser kuttéelementene når disse ikke berører hullbunnen.

Samtidig vil en del av borefluidét©om innføres i verktøyets utsparing 10 evakueres direkte, gjennom rørelementet 15 og utløps-åpningen 19a, inn i det ringformede rom 21 som dannes mellom bore-røret og hullveggen (fig. 4), dvs. i en retning motsatt verktøyets fremføringsretning. Spylevæsken som inneholder kaks som fyller rommet som avgrenses av skjørtet utsettes således for sterk sug-virkning og føres til det ringformede rom 21 gjennom en fcfcnal S hvis tverrsnitt minsker ettersom avstanden fra hullbunnen eller arbeidsoverflaten øker.

De fordeler som oppnås ved det forebedrede verktøy ifølge oppfinnelsen fremgår klart av ovenstående beskrivelse.

For det første, ettersom de kalibrerte åpninger 14a og 16a ligger en kort avstand fra hullbunnen er styrefluidumstråléhe fullt virksomme fordi de ikke nedbremses av væsken med kaks som har overrislet verktøyets roterende elementer og fyller rommet som omkranses av skjørtet. Videre unngår man at det kaks-inneholdende fluidum av strålene drives mot hullbunnen, og kaks vil i liten grad bli oppmalt av de roterende kutteelementer.

Det skal også bemerkes at rørelementet 15 utgjør sugeorganer for spylefluidet, hvorved man unngår eller i det minste vesentlig minsker overtrykket som dannes av spylestrålene i nivået ved arbeidsoverflaten.

Selvsagt utvelges tverrsnittet S og den kalibrerte åpning 15a i rørelementet 15 slik at strømningshastigheten til fluidet som suges inn i det ringformede rom 21 er lik, eller noe lavere enn strømningshastigheten til borevæsken som overrisler arbeidsoverflaten.

Fig. 5 viser et vertikalt snitt av en alternativ utføringsform av verktøyet ifølge oppfinnelsen, omfattende ytterligere organer for oppsuging av det kaksinneholdende borefluidum.

Disse ytterligere organer består av et element 22 over verktøyet, forsynt med en konvergerende-divergerende dyse 23. Elementet 22 omfatter videre spor 24 for statisk og dynamisk ut-balansering av elementet 22, hvilket hindrer stempelheveeffekt når verktøyet forskyves i borehullet.

Elementet 22 er festet til verktøyholderen 9 ved hjelp av hvilke som helst egnede midler, f.eks. med skruer, slik at dysen 23 har stort sett samme akse som den kalibrerte åpning 15a i rørelementet 15. På denne måte oppnår man vesentlig bedre suge-effekt på det kaksinneholdende borefluidum.

I praksis er de ytterligere sugeorganer spesielt nød-vendige når boreverktøy med stor diameter benyttes.

Endringer kan utføres uten å avvike fra rammen til foreliggende oppfinnelse slik den er ådjfinert i kravene. Spesielt kan antall kanaler eller rør som munner ut i nærheten av arbeidsoverflaten være en eller flere og antall rørelementer 15 som utgjør sugeorganene kan økes. Aksen til strålene som dannes av rørene 14, 15 og 16 behøver ikke nødvendigvis være parallell med verk-tøyets vertikale akse og de ytterligere sugeorganer trenger ikke nødvendigvis være utformet i ett med verktøyholderen.

Claims (5)

1. Boreverktøy omfattende en roterbar hoveddel (1) utformet i ett med en verktøyholder (9), et antall rotasjonsorganer (5, 6, 7) opplagret i hoveddelen (1) og forsynt méd kutteelementer, spyleorganer (14frl4a) innrettet til i høyde med rotasjonsorganene å danne en spylefluidumstråle stort sett i verktøyets fremførings-retning, karakterisert ved at verktøyet omfatter et skjørt (18, 19, 20) i forlengelse av hoveddelen (1) og utformet i ett med denne, hvilket skjørt har en ytre diamfeter som er noe mindre enn diameteren til den borede brønn, og hvilket skjørt umiddelbart over rotasjonsorganene avgrenser et rom fyllt med fluidet som har overrislet rotasjonsorganene, og hvilket skjørt har i det minste én utløpsåpning for uttømming av fluidet som fyller rommet i en retning som har i det minste én komponent parallell med boreverktøyets fremføringsretning, samt organer (15, 15a) for å suge fluidet som fyller rommet gjennom utløps-åpningen, hvilke sugeorganer (15, 15a) er innrettet til å sette fluidet i sirkulasjon i en retning motsatt verktøyets fremførings-retning.

2. Boreverktøy som angitt i krav 1 og med en utsparing i hoveddelen for opptagelse av et fluidum under trykk som til-føres gjennom verktøyholderen, karakterisert ved at sugeorganene omfatter et rørelement hvis ene ende er festet til verktøyholderen og kommuniserer med utsparingen i hoveddelen, og hvis frie ende har en kalibrert innvendig diameter, idet den frie ende ligger nær utløpsåpningen i skjørtet, slik at det langs åpningens akse dannes en fluidumstråle stort sett i retning motsatt boreverktøyets fremføringsretning, hvorved fluidet i rommet utsettes for sug-virkning.

3. Boreverktøy som angitt i krav 2, hvor rotasjonsorganene er opplagret i armer som strekker seg ut fra hoveddelen, karakterisert ved at spyleorganene omfatter i det minste ett rørelement hvis ene ende er festet til hoveddelen og kommuniserer med utsparingen og hvis frie ende er beliggende i rommet mellom to nabo-rotasjonsorganer i kort. avstand fra rotasjonsorganenes arbeidsflater, hvilket rørorgan er forsynt med sideåpninger som er slik anordnet at en del av et fluidum som strømmer gjennom rørelementet overrisler kutteelementene på rotasjonsorganene når sistnevnte ikke er i berøring med grunnen, idet sugeorganene er beliggende i rommet mellom to naboarmer, idet strømningshastigheten til fluidet som oppsuges av sugeorganene er i det minste lik strømningshastigheten til fluidet som tilføres gjennom spyleorganene.

4. Boreverktøy som angitt i krav 3, karakterisert ved at det omfatter ytterligere sugeorganer.

5. Boreverktøy som angitt i krav 4, karakterisert ved at de ytterligere sugeorganer omfatter en konvergerende-divergerende dyse med samme akse som åpningen i skjørtet som kommuniserer direkte med dysen, og at dysen er forsynt med et element utformet i ett med verktøy-holderen.