NO760119L - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår jordboringsapparater.

Ved boring av vertikale og ikke-vertikale hull i jorden for plasering av bærekonstruksjoner såsom peler, er vanlig praksis å anvende vertikalt drevne dreiebor (auger) for boring i jordfor-masjoner. Disse dreiebor er vanligvis roterbart opplagret i en boremast festet til bakparten på et kjøretøy. En vesentlig ulem-

pe ved dreieborsystemet er dets unøyaktighet ved boring av pel-hull i skrånende og ujevn grunn. ved oppføring av broer og andre . kompliserte prosjekter såsom rørledningen gjennom Alaska, må bære-hull for peler bores gjennom grunnen i kupert terreng samtidig som en vertikal nøyaktighet på 75 em må overholdes i et 15 meter dypt borehull. Ved oppføringen av rørledningen.gjennom Alaska må dessuten borehullene utføres slik at jordformasjonene som gjennom-trenges skades i minst mulig grad. Når f.eks. hullene bores i tundra og hardfrosset grunn må man omhyggelig unngå opptining av grunnen som omgir borehullet og unngå at bore-kjøretøyet oppriver tundraens overflate.

Den teknikk som idag benyttes ved dreieboring.gir ikke

på langt nær den nødvendige borenøyaktighet på 7 5 cm i et 15 meter dypt borehull. Dessuten virker denne boreteknikk meget øde-leggende på tundraformasjonen ved at den tiner opp tundraen og spiralboret må hyppig trekkes opp for fjerning av borekaks som akkumuleres i sporene eller rillene i dreieboret.

Foreliggende oppfinnelse overvinner disse vanskelighe-ter ved å tilveiebringe et transportabelt riggsystem som er roterbart montert på et beltekjøretøy med kraftdrevne innstillingsorga-ner for oppnåelse av meget nøyaktig innstilling av boret og masten over borestedet. Figur 1 er et sideriss av det transportable riggsystem montert på beltekjøretøyet. Figur 2 er et grunnriss av apparatet i figur 1 med mas-

ten.i hevet stilling.

Figur 3 er et sideriss av apparatet i figur 1 også med masten i hevet stilling. Figur 4 er et skjematisk grunnriss av boreapparatet orientert i bevegelsesretningen langs arbeidsbanen. Figur 5 viser et skjematisk grunnriss av samme apparat dreiet på tvers av bevegelsesretningen. Figur 6 til 9 viser forskjellige orienteringer av apparatet for oppnåelse av ønskede borehullplaseringer langs arbeidsbanen. Figur 10 viser skjematisk innstilling av riggen på en oppover-skråning. Figur 11 viser skjematisk innstilling av riggen på en nedover-skråning.

På figur 1 er det transportable boresystem 10 vist i sideriss og består av et hovedunderstell 11, en hengslet bevege-lig boremast 12 dreibart montert på understellet 11 ved hjelp av bærearmer 13. Understellet 11 er roterbart montert på et belte-kjøretøy 14 ved hjelp av et dreiebord 15. Et drivhus 16 er montert på understellet il mellom et par boreluftkompressorer 17. Drivhuset 16 omfatter et hoved-drivorgan. såsom en dieselmotor 18 som via vekselkassen 19 driver de hydrauliske hovedpumper 20 og 21, hydrauliske hjelpepumper 22, 23, og en elektrisk generator 24.

Hoved-drivorganet 18 er driftsmessig forbundet med vekselkassen 19, de hydrauliske pumper 20og 21, og generatoren 24

ved hjelp av drivaksler 25 og elastiske koplinger 26. I drivhuset 16 er videre anordnet lagertanker 27 for hydraulisk olje samt et styrepanel 28. Beltekjøretøyet 14 omfatter en hovedramme 29 rundt hvilken er montert et par endeløse belter 30 opplagret på et an-tall ruller 31 som er anordnet i rammen 29. Et drev 32 som er driftsmessig forbundet med beltene 30 drives ved hjelp av et organ såsom en kjede 33 som igjen står i inngrep med et drivkjedehjul 34 montert på en drivmotor 35 som kan være hydraulisk eller elektrisk dreve.t, eller en annen kjent dr ivinnretning.Drivmotoren 35 er fortrinnsvis av hydraulikktypen og forbundet med en av de hydrauliske hovedpumper 20 eller 21 via tilpassede styresystemer.

På toppen av hovedrammen 29 er festet en topplate 37 som strekker seg over rammen 29 mellom beltene 30. Et ringtannhjul 36 med utvendige tenner er festet på oversiden av topplaten 37 nær dennes midtpunkt. En motor (ikke vist) er festet til hovedunder-

stellet 11 og omfatter et tannhjul i inngrep med ringtannhjulet

36. Motoren er fortrinnsvis en hydraulisk motor som er driftsmessig forbundet med en av hydraulikkpumpene 20 eller 21 via tilpassede styresystemer såsom styrepanelet.28. Når hydraulisk kraft tilføres motoren vil motoren i samvirke med ringtannhjulet 36 virke til å dreie hovedunderstellet rundt på beltekjøretøyet 14 slik det skal beskrives nedenfor i forbindelse med figur 2.

På. figur 2 er vist et dreiepunkt 40 beliggende tilnærmet midt i ringtannhjulet 36 som er vist med stiplet linje. Driv-motoren 41 (vist med stiplet linje) danner inngrep med ringtannhjulet 36 slik at hovedunderstellet 11 kan dreie på beltekjøretøyet. Midtlinjen eller lengdeaksen til hovedunderstellet er angitt med x. HOvedunderstellets bevegelse på beltekjøretøyet finner sted innen-for det område som er antydet ved bevegelse av X-aksen tilX'-aksen eller x"-aksen. Dette innebærer en bue på omtrent 200° omkring midtpunktet 40.

. Hovedunderstellet 11 har et forlenget frontparti lia på hvilket er skyvbart montert et hjelpeunderstell 42 méd et par foroverrettede, langsgående elementer av hvilke ett er vist i siderisset på figur 1. Ett eller flere tverrelementer strekker seg på tvers mellom de to foroverrettede, langsgående elementer

for å gi hjelpeunderstellet-den nødvendige stivhet. Et par ruller 43 er plasert på hver side av de langsgående elementer for føring og innstilling og hindrer at hjelpeunderstellet skilles fra hovedunderstellet. De langsgående side&ementer i hjelpeunderstellet 42 omfatter fortrinnsvis I-bjelker med øvre og nedre flenser. Rulle-ne 43 ligger an mot den nedre flens 42a på I-bjelkene for innstilling og føring.

På figur 2 er med stiplet linje vist en kraftsylinder 44 som er forbundet med et tverrelement 45 i hjelpeunderstellet. 42 med en forbindelse ved 44b.Kraftsylinderen 44 er ved•44a også forbundet med hovedunderstellet 11.Hensikten med kraftsylinderen 44 er å bevirke sideveis forlengelse av hjelpeunderstellet 42 langs partiet lia på hovedunderstellet.Kraftsylinderen 44 påvirkes fortrinnsvis av trykk-hydraulikkfluidum som tilføres fra hoved-hydraulikkpumpene 20 og 21.

Bærearmkonstruksjonen består av et par oppad og utad rettede bærearmer 13' som er fast montert på en bunnplate 46 som strekker seg stort sett tversover og parallelt med hjelpeunderstellet 42.Bunnplaten 46 er dreibart montert på. oversiden av hjelpeunderstellet 42 ved hjelp av hengselbolter 47 og 48. Hengselboltene 47 og 48 er koaksialt innstilt langs en linje 56 som løper stort sett parallelt med bunnplatens 46 midtlinje, som igjen er stort sett sentralt beliggende mellom de langsgående bæreelementer i hjelpeunderstellet 42.

To oppadragende.boltlagre 49 og 50 er montert ovenpå hjelpeunderstellet 42.Boltlagrene 49 og 50 har tilnærmet sentralt beliggende bolthull som hengselboltene 47 og 48 løper gjennom. Nedadragende boltører 51.til 54 er festet til undersiden av bunnplaten 46 og anordnet for innstilling på linje med boltlagrene 49 og 50. I ørene 51 til 54 er.anordnet bolthull for innstilling på linje med bolthullehe i boltlagrene 49 og 50. Boltene .47 og 48 løper gjennom bolthullene i de nedadragende ører og de oppadragen-de boltlagre slik at det dannes en hengslet befestigeIse for bærekonstruksjonen 13 på hjelpeunderstellet 42.

Et par vertikale, kraftdrevne reguleringssylindre 55 er i sine nedre endepartier fast festet til hjelpeundersteHet 42 og . i sine øvre ender til sideflaten på bærearmene 13. Regulerings-sylindrene 55 er fortrinnsvis hydraulisk drevet ved hjelp av driv-fluidum fra de hydrauliske hovedpumper 20 og 21. Sylindrene 55 er orientert med motsatt arbeidsforløp slik at når den ene går pluss går den andre minus. Sylindrene 55 kan således påvirkes samtidig, for å frembringe en styrt dreiebevegélse av bærekonstruksjonen 13 om midtlinjen 56 som løper gjennom hengselboltene 47 og 48. Styring av trykkvæsken til sylindrene 55 ligger fortrinnsvis i styrepanelet 28, men kan være plasert på hvilket som helst fordelaktig punkt på apparatet.

Rotasjonsmidtlinjen gjennom hengselboltene 47 og 48 er

i figur 3 vist som et rotasjonsmidtpunkt 56. En vertikal akse Y som løper gjennom midtpuktet 56 faller tilnærmet sammen med verti-kalaksen til mastkonstruksjonen 12. En styrt dreiebevegélse av mastkonstruksjonen 12 om dreieaksen 56 er mulig opp til omtrent 20° på hver side av aksen Y. Utsvinget til aksen Y er angitt ved akseneY<1>ogY", som hver er dreiet tilnærmet 20° fra aksen Y.

Det skal bemerkes at grunnrisset på figur 2 viser apparatet med mastkonstruksjonen fjernet.

På figur 1 er mastkonstruksjonen 12 vist festet til bærearmer 13a og 13b ved hjelp av et par hengselbolter 57 og 58 som løper gjennom bærearmene 13a og 13b og inn i sideavstivere 59 på masten. Et boltøre 60 er|estet til toppen av hver av bærearmene 13 og opptar en hengselbolt 61 til.hvilken er festet en mastheve-sylinder 62 (én på hver side av mastkonstruksjonen) festet til hver av bærearmene. Sylindrene 62 er boltet til en øvre mastav-stiver 60 ved hjelp av hengselbolter 63. Sylindrene 62 påvirkes av hydraulisk trykkvæske fra hovedpumpene 20 og 21. Storing av sylinderen 62 oppnås ved styring av tilførsel av trykkvæske som strømmer gjennom et styrepanel.

En hovedstøtte 64 som er festet til vertikale bæreelementer 65 som igjen er festet til hovedunderstellet, utgjør et fremre bærebord for den vertikale mast 12 når denne er i senket stilling. Et førerhus 66 er festet til de forlengede armer 67 og 68 ved hjelp av hengsler 69. Førerhuset 66 er fortrinnsvis for-skjøvet fra apparatets midtpunkt en avstand stor nok til at masten kan heves og senkes uten å berøre førerhuset. Førerhuset 66

er anordnet nær mastens vertikale akse Y slik at operatøren kan være meget nær borestedet under boreoperasjonen. Ved at førerhuset 66. er festet til de fremmadragende armer 67 og 68 ved hjelp av hengselbolter 69, kan førerhuset svinges inn under transport av apparatet og svinges ut for senking av masten over borestedet etter at masten er hevet til vertikal stilling. Førerhuset 66 er fortrinnsvis forsynt med passende styrepaneler inneholdende hydrauliske styresystemer for drift av de forskjellige drivsylindre, driv-beltet 14, dreieringen 15, samt tilhørende drivboresystemer som skal beskrives i det følgende.

På figur 3 er vist et enderiss av apparatet med masten i vertikal stilling. I dette riss fremgår klart det forskyvbare rotasjonsdrivhode 70 gjennom hvilket rotasjonsborekraft tilføres borstrengen (ikke vist) og som videre er anordnet for tilsetting av nedadrettet kraft eller vekt på borstrengen. Rotasjonskraft tilføres borstrengen ved hjelp av en hydraulisk påvirket motor 71 som ved hjelp av rørledninger er forbundet med hovedpumpene 20 og 21. Styring av væske til motoren 71 oppnås ved å føre rørlednin-gene gjennom et styresystem i førerhuset 66.Drivhodet 70 er forskyvbart montert i masten på skinner eller føringer, slik at det kan beveges opp og ned i boremasten når borstrengen bores ned i jorden og bringes ut av borehullet etter avsluttet arbeid. Nedadrettet kraft tilsettes borstrengen ved hjelp av en trekkjede (ikke vist) montert over drivhodet og ved hjelp av kjedehjul forbundet med en trekkvekt-drivmotor montert på hovedunderstellet 11 eventu-elt på hjelpeunderstellet 42. Drift av trekkvekt-motoren er for trinnsvis hydraulisk via styrepaneler i førerhuset 66 ved hjelp av hydraulpumpene 20 og 21.

Ved bunnen av masten 12 er anordnet en bære- eller støttekonstruksjon 71 med en foring eller rotasjonslager 72 som utgjør en roterbar støtte for.borstrengen. Rotasjonsdrivhodet 70

har videre festeorganer 73 for befestigelse av borstrengen i ro-tas jonsdrivhodet . Festeorganene 73 er fortrinnsvis roterbart opplagret i drivhodet 70 ved hjelp av organer såsom rullelagre.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet for boring av borehull for plasering av bærepeler i forbindelse med oppføringen av den påtenkte rørledning gjennom Alaska. Boreapparatet 10 kan transporteres til borestedet ved hjelp av innretninger såsom trarsportf ly. Oppfinnelsen monteres på en arbeidsbane 80 som er oppført forut for anbringelsen av boreapparatet 10 på stedet. Det forutsettes at arbeidsbanen 80 oppføres langs rørledningsruten forut for oppføring av selve rørledningen og arbeidsbanen ligner en jernbane med tilnærmet plan arbeidsflate.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for bevegelse langs denne arbeidsflate samt for boring og plasering av borehullene for pelstøttene ved de nøyaktig ønskede steder på og rundt arbeidsbanen. Apparatets 10 bevegelse fremskaffes ved påvirkning av endeløse belter 30 rundt hovedrammen 29 ved hjelp av hydrauliske eller elektriske motorer 35. I en spesiell utføringsform av oppfinnelsen beveges beltekjøretøyet langs arbeidsbanen med en hastighet på ca. 40 meter pr. minutt. Når boreapparatet 10 nær-mer seg borestedene påvirkes de forskjellige regulerings- og inn-stillingssystemer i boreapparatet 10for å frembringe den nøyaktig ønskede plasering av borehullet, og den tilnærmet fullstendig vertikale plasering av hullet i grunnen.

Bevegelse av kjøretøyet på de endeløse beiter kan foregå enten forover eller bakover etter operatørens ønske. På figur 4 er boreapparatet 10 vist skjematisk på arbeidsbanen 80 idet kjøretøyets lengdeakse faller sammen med retningen til arbeidsbanen 80. Forskjellige borehullsteder er anmerket ved 81

og bevegelse av boreapparatet i figur 4 langs arbeidsbanen 80 langs den prikkede linje 82, plaserer boreapparatet i stilling for boring av disse hull.

Figur 5 viser hvorledes boreapparatet kan dreies om ringen 15 for plasering av boremasten over et borehullsted 82 beliggende i avstand fra bévegelseslinjen til siden for arbeidsbanen.

Det skal bemerkes at de endeløse belter 30 holdes innrettet stort sett parallelt med lengderetningen til arbeidsbanen 80. Dette be-tyr en betydelig innsparing av tid og anstrengelser, idet kjøre-tøyet kan fortsette i en rettlinjet bevegelse mens borepartiet kan dreie til hver side for boring av hullene på siden av arbeidsbanen samt hull langs bévegelseslinjen til boreapparatet 10.

Mens figur 4 og 5 er skjematiske grunnriss av borekjøre-tøyet, viser figur 6 til 9 skjematiske frontriss av kjøretøyet i arbeidsbanens 80 nivå. På figur 6 og 7 er hjelpeunderstellets 42 forlengelse vist for å illustrere boreapparatets evne til å utføre borehull på begge sider av apparatet.

På figur 7 kan et borehull som er beliggende temmelig nær boreapparatet bore ved at drivsylinderen 44 utfører en minus bevegelse til det punkt hvor hjelpeunderstellet 42 ligger tilnærmet på hovedunderstellet lia. På figur 6 kan et påtenkt borehull som ligger vesentlig lenger fra boreapparatet nåes ved å aktivere drivsylinderen 44 til pluss bevegelse og det forskyvbare hjelpeunderstell 42 utover langs hovedunderstellet lia inntil boremasten er beliggende direkte over borestedet 83. Figur 8 viser drift av dreieapparatet på ringen 15 for boring av et borehull 84 beliggende like inntil boreapparatets midtlinje. Figur 9 viser boring av et borehull 81 som ligger direkte langs apparatets midtlinje som også er linjen for apparatets bevegelsesretning. Figur 10og 11 viser drift av boreapparatet når kjøre-tøyet befinner seg på en skråning og det er ønskelig å oppnå fullkomment vertikale borehull på skråningen. På figur 10 arbeider boreapparatet på en oppover-skråning med tilnærmet 15° stigning med masten plasert i en fullkomment vertikal orientering ved påvirkning av de vertikale reguleringssylindre 62. Figur 11 viser apparatet under arbeid på en .15°'s nedover-skråning med fullkomment vertikal innstilling av masten 12 som også her oppnås ved manipulering av drivsylindrene 62.

Det fremgår således at der er tilstrekkelig innstil-lingssystemer til å tilveiebringe uendelig , fleksibilitet for plasering av borehull i de påtenkte boresteder, samtidig som boreapparatets bevegelsessystem forblir innrettet på linje med boresys-temets bevegelsesretning.F.eks. oppnås regulering av masten på boreapparatet fra forut til bakut ved påvirkning av sylinderen 44 for bevegelse av hjelpeunderstellet 42 på hovedunderstellet lia.

Dreining av boremasten i sideplanet oppnås ved bevegelse av boreapparatet på tannhjulet 15 i forhold til beltekjøretøyet 14.Vertikal innstilling fra venstre mot høyre om midtlinjen 56 oppnås ved samtidig påvirkning av sylinderene 55.Vertikal innstilling av masten fra forut til bakut oppnås ved påvirkning av sylindrene 62. Ved hjelp av dette apparat kan således borehullet plaseres. nøyaktig ved den ønskede boreposisjon med en feil som er mindre enn 75 cm fra det valgte punkt.

Videre er det ved boring av et 15 meter dypt borehull mulig å oppnå en borenøyaktighet fra topp til bunn som innebærer en borefeil på mindre enn en halv prosent. Ved drift av boresys-temet som anvendes med dette boreapparat er et vakuumboresystem som f.eks. vist i US patentsøknader 517 708, 517 720 og 517 661.

I disse søknader er beskrevet en fremgangsmåte for yakuumboring under anvendelse av et dobbeltvegget borerør med et indusert vakuum i ett parti av borerøret, mens trykkluft føres gjennom et annet parti -i borerøret, idet begge samvirker for bortføring av borekaks fra grenseflaten mellom boret og formasjonen. Drift av dette system avhenger av en rikelig trykkluftkilde, som tilveiebringes ved hjelp av boreluftkompressorene 17 på boreapparatet 10.

Selvom visse utføringsformer av oppfinnelsen er beskrevet ovenfor for å gi en forståelse av de generelle prinsipper ved oppfinnelsen, skal det forståes at forskjellige endringer og modifikasjoner kan utføres i det beskrevne boreapparatur uten å avvike fra disse prinsipper. F.eks. er det mulig å anvende dette boreapparat for boring av andre hull enn for bærepeler. videre kan det være mulig å benytte andre motortyper der elektriske og hydrauliske drivmotorer er antydet. Også pneumatiske sylindre eller elektriske motorer kan brukes istedenfor de hydrauliske sylindre som er vist i denne søknad. Oppfinnelsen skal dekke alle endringer og modifikasjoner i det spesifiserte eksempel av oppfinnelsen som her er vist i illustrasjonsøyemed, som ikke avviker fra oppfinnelsens idé og ramme.

Claims (10)

1.J ordboringsapparat omfattende en boremast (12) som skal danne vertikal avstytting for en langstrakt borstreng, et understell (11) anordnet for å danne vertikal og horisontal opplagring for masten, samt en forbindelsesanordning for å forbinde masten med understellet, karakterisert ved at forbinde lsesanordningen innbefatter en innstillingsanordning (47, 48, 55) ved hjelp av hvilken masten kan rettes inn i vertikalplanet fra venstre mot høyre.

2. Jordboringsapparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at forbindelsesanordningen omfatter bærearmer (13) samt en andre innstillingsanordning (62) mellom masten og bærearmene, ved hjelp av hvilken andre innstillingsanordning masten kan heves og senkes samt rettes inn i vertikalplanet fra forut til bakut.

3 Jordbor ingsapparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved en forskyvbar forlengelse (42) ved hjelp av hvilken masten kan beveges horisontalt fra forut til bakut i forhold til underlaget.

4.J ordboringsapparat som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved et kjøretøy som er konstruert for beltebevegelse langs en grunnflate, og en opplagring (15) på kjøretøyet som opptar understellet i en horisontalt roterbar befestigelse.

5. Jordboringsapparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at innstillingsanordningen omfatter hengsler (49 til 54) som forbinder masten med understellet og driv-organer (55) driftsmessig festet til masten og understellet for delvis dreining av mastorganene om hengslene.

6.J ordboringsapparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at bærearmene omfatter et par bærearmer (13) som i sin ene ende er festet til hengslene og strekker med inn-byrdes avstand i stort sett parallelle retninger, samt dréiefor-bindelser (57) mellom bærearmene og masten nær bærearmenes andre ender, og at den andre innstillingsanordning omfatter drivorga-ner (62) som.er svingbart forbundet med mastorganet og bærearm-organene og innrettet til delvis å dreie mastorganet om dreiefor-bindelsene.

7. Mobil jordboringsrigg, karakterisert ved et kjøretøy innrettet for å beveges langs en grunnflate, et hovedunderstell montert på kjøretøyet og innrettet for delvis omdrei-ning på kjøretøyet i et stort sett horisontalt plan, et hjelpeunderstell som er sideveis forskyvbart montert på hovedunderstellet, en mastopplagringsenhet dreibart montert på hjelpeunderstellet og innrettet til å dreie om en horisontal akse som løper tilnærmet parallelt med hjelpeunderstellets lengdeakse, forlengelsesorganer innrettet til å bevege hjelpeunderstellet på hovedunderstellet, en boremastenhet dreibart festet til mastopplagringsenheten og innret-ret for å dreie om en horisontal akse generelt på tvers av lengdeaksen, organer for innstilling i sideretningen plasert mellom mastopplagringsenheten og hjelpeunderstellet innrettet til å fremskaffe styrt dreiebevegélse for mastopplagringsenheten på hjelpeunderstellet , samt organer for innstilling i lengderetningen forbundet med boremasten og mastopplagringsenheten og innrettet til å fremskaffe forut-til bakut-dreiebevegelse for boremasten på mastopplagringsenheten.

8. Jordboringsrigg som angitt i krav 7, karakterisert ved at kjøretøyet drives av et motororgan plasert på kjøretøyet og at et hoved-drivorgan er montert på hovedunderstellet og driftsmessig forbundet med motororganet.

9. Jordboringsrigg som angitt i krav 8, karakterisert ved at forlengelsesorganene, organene for innstilling i sideretningen og organene for innstilling i lengderetningen er kraftdrevne.

10 .J ordboringsrigg som angitt i krav 8, karakterisert ved at den videre omfatter panelorganer driftsmessig forbundet mellom hoveddrivorganet og motororganet og mellom hoved-drivorganet og forlengelsesorganene, organene for innstilling i sideretningen og organene for innstilling i lengderetningen.