NO831219L - Boreinnretning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en boreanordning omfattende et borehode med et rotasjonslegeme gjennom hvilket forløper en kanal for tilførsel av luft og vann eller annet borefluidum og som bærer minst ett roterende skjærelement.

Eksisterende boreanordninger omfatter et borehode med tre skjærelementer utformet konisk eller i form av en avkuttet kjegle og som har vært benyttet siden 30-årene. De tre teo-retiske spisser av skjærelementene stemmer overens med et punkt på borehodets rotasjonsakse. Siden av hver kon har tenner med en størrelse og skarphet som er i overensstemmelse med den type jord som skal bores. Hver kon er montert på borehodet på en slik måte at den hvilér. på grunnen og følger en av sine genera-trisér og tennene på en kon passer inn i mellomrommene mellom tennene på tilstøtende kon. Påvirkningen av de tre koner i grunnen er den samme som tre ruller med tenner. Hver kon hol-des radialt av en aksel på hvilken er montert et kulelager som holder konen aksialt. Under boring, især i tilfelle ved fjell-boring, må det påføres stort trykk for å bryte fjellet og der-etter å skjære det opp og rense det bort. Med de tre koner som arbeider langs en av deres generatriser, er arbeidsflaten stor og det må påføres stor vekt på borehodet for å oppnå nødvendig trykk. Grunnen opptar stor kompresjon som resulterer i ut-bryting av fjellet, spesielt i tilfelle av en fjellsprekk, over én radialt større flate enn selve boringen og det dannes således en irregulær boreprofil og en ustabil vegg.

Den kontinuerlige innføring av et borefluidum til bunnen av hullet sikrer fjerning av den utbrudte grunn og fjell som skjæres opp av de tre koner. Diameteren av overflaten av hullets bunn er tilnærmet den samme som borehodets diameter og fjerningen av utbrudt grunn sikres kun dersom deres dimen-sjoner tillater dem å passere mellom periferien av hodet og hullets vegg. Fjellkaksen må derfor brytes opp inntil denkan passere mellom hullets vegg og periferien av borehodet, noe som sinker boreprosessen og gjør det mulig for mindre partik-ler fra det brudte fjell, som overføres ved borefluidet, å nå borekronens lagre slik at disse kan beskadiges.

Å erstatte en kon i tilfelle brudd tar lang tid fordi lageret må fjernes for å ta av konen.

Oppbygningen av et borehode med en semisfære festet til en aksel tilnærmet perpendikulært til rotasjonslegemets akse,

er allerede foreslått. Skivens omkrets har anordninger for å skjære ut og gi veggen en profil mens den sfæriske flate som hviler mot bunnen av hullet bryter ved kompresjon av bunnen stykker som skjæres ut av skivens kant.

Oppfinnelsens mål er å "muliggjøre fremstilling av en boreanordning som drives ved lite kraftforbruk, hvor skjærelementet enkelt kan monteres på borehodet og som muliggjør fjerning av store bruddstykker.

Boreinnretningen ifølge oppfinnelsen er .karakterisertved at skjærelementet er en skive anordnet med minst én ringformet skjærdel og hvor det roterende legeme ligger an, på motsatt side av skivens rotasjonsaksel, med minst ett motvirkende element og som er slik plassert at elementet hviler mot bor-ingens vegg for å sentrere borehodet ved å kompensere for den radiale reaksjonskomponent på grunn av skiven, og for å styrke veggen.

Det motvirkende element tjener til å stabilisere borekronen som kunne ha en tendens til å vibrere rundt boreakselen og videre til å forsette-idet nedre punkt av skjærflaten i forhold til boreaksen.

Fordi denne skive virker mot veggen som skal skjæres ut med en ringformet flate som har skjæranordninger, vil skivens påvirkning skjære veggen,og ikke komprimere den for å oppnå dens oppknusing. Der vil riktignok foreligge en liten kompresjon fra skiven i hullets bunn, men dette er ikke vesentlig for innretningens arbeidsmåte. Tvertimot tillater det motvirkende element som hviler mot den motsatte vegg, en senterering av verktøyet og kompenserer.for radial påvirkning av veggen som har en tendens til å motvirke skiven. Den kraft som behø-ves for å bore er relativt liten, idet boringen oppnås ved skjæ-ring og ikke ved kompresjon. På denne måte oppnås en stabi-lere vegg. På grunn av at veggen har en mindre tendens til å

gi etter enn ved bruk av et konvensjonelt borehode, kan kost-nadene ved installering av rør for å hindre at: veggen faller sammen, reduseres. Skjærskiven hviler kun på en del av bunnen, mindre enn halvdelen og den gir stort rom for fjerning av store stykker med utsprengt fjell.

I henhold til en annen - utførelse og for de tilfeller hvor det er vesentlig å benytte rør for å støtte veggen i det borede hull, er skivens aksel montert til en hengslet arm slik at borehodet kan innsettes eller fjernes gjennom rørene. Heng-sélets bevegelse .er rundt en .akse som er perpendikulær til borehodets rotasjonsakse. For å kunne innsette eller fjerne borehodet gjennom rørene, fjernes skjærskivens rotasjonsakse ved å dreie den hengslede arm til en stilling som danner en forlengelse av borehodets rotasjonsakse, idet rørenes diameter er i det minste lik skivens. Elastiske anordninger trekker skivens dreieakse tilbake til skråstilling etter at borehodet har passert gjennom rørene. Ved hjelp av denne anordning kan borehodet fjernes for reparasjon eller sliping uten å måtte fjerne rørene, noe som ville forårsake at veggen kunne falle sammen og delvis blokkere hullet. Denne anordning gjør det også mulig å forandre skjærskiven ved en spesiell dybde dersom grunnforholdene forandres f.eks. fra et lag med sand til et meget hardere lag. På denne måte spares tid. I dette tilfelle er det motvirkende element montert på en radialt forlengbar arm.

Ifølge en annen versjon har borehodet minst to skjærskiver anordnet på hver side med lik avstand langs rotasjonslegemet. Da hodet vanligvis benyttes for å forstørre diameteren av tidligere borede hull, er størrelsen av en skjærskive og/eller lengden av.dens rotasjonsaksel større enn den foregående skive og mindre enn den etterfølgende skive, sett fra den nedre ende mot den øvre ende av rotasjonslegemet. Endelig, itilfellet med forstørrelse av hullets diameter, kan den nedre boreanordning tjene kun som en føring og være en konvensjonell borekrone. Skivens skjærflate kan tilnærmet ha form.av en kon eller en sfærisk-ring.

Ifølge en annen utførelse av konstruksjonen drives skjærskiven i rotasjon uavhengig av hovedakselens rotasjon for således å øke dens skjæreffekt, noe som gjør det mulig både å aksellerere borearbeidet og til ytterligere å senke det trykk som påføres parallelt med bbreretningen.

Ifølge en variasjon er kompensasjonselementet en rull med elliptisk tverrsnitt perpendikulært til boreaksen. For-delen med denne rull som i virkeligheten ikke ruller kontinu- erlig, men som river motden utskårede vegg, er at.den tillater automatisk sentrering av kronen også på steder hvor hullets vegg skjæres dypere på' grunn av grunnforholdenes ustabile forhold eller på grunn av at et større stykke fjell er skåret ut.

I virkeligheten kan en anta at rullen river mot veggen, under normale forhold, med en del av sin sideflate perpendikulært til ellipsens lille akse og at når rullen, på grunn av en uregelmessighet i veggen,,ikke'lenger vil være i kontakt med veggen, vil borekronen bringes ut fra sentrum under påvirkning av veggen mot skjærskiven inntil rullen igjen kommer i kontakt med veggen og samtidig således vil tilbakeføre kronen til sentrum ved rulling av sideflaten og presse.skiven mot veggen. Naturligvis må dybden av uregelmessigheten ikke være større

enn forskjellen i lengde mellom ellipsens lille og store halv-akser. Rullens bevegelse er mindre enn 90°. Så snart skiven kommer i kontakt med veggen, vil rullen ikke lenger rulle men kun gni mot veggen med en del av sin sideflate som befinner seg lenger bort fra rullens akse enn delen under normale betin-gelser .

Fortrinnsvis er rullen fremstilt av fleksiblet materiale og dens sideflate i et hårdt materiale. En rull med sirkelfor-met tverrsnitt montert radialt på en forlengbar arm kan benyttes.

I henhold til en foretrukket utførelse er det motvirkende element en enkel friksjonsflate'montert på en radial arm.

Tegningen viser eksempelvis fem ulike utførelser av oppfinnelsen hvor figur 1 viser et lengdesnitt av en utfør-else, figur 2 viser en samme utførelse som figur 1, idet -skjærskiven og rullen er ulik. Figur 3 viser et lengdesnitt av en hengslet anordning, figur 4 viser et grunnriss av den nedre del av anordningen på figur 3, figur 5 viser et lengdesnitt av anordningen vist på figur 3 i tilbaketrukket stilling, figur 6 viser skjematisk et borehode konstruert for forstørrelse av en eksisterende boring, figur 7 viser et lengdesnitt og profil av en borekrone festet til anordninger for drift av skjærskiven i rotasjon, figur 8 viser et grunnriss av en kompensasjonsrull med en spesiell form og figur 9 viser et perspektivriss av et kompensasjonselement av en spesiell form.

Den nedre del av legemet 1 har en sylindrisk del 4 med en akse som er skråstilt nedover i forhold til rotasjonslegemets 1 akse. En skive 5 er festet til den sylindriske del 4. Skivens skjærflate har form av en kon, eller som vist på figur 1, den er sammensatt av to motstående koniske flater 6 og 7. Den ringformede flate 7 har skjæranordninger. Den sylindriske del 4 tjener som en rotasjonsakse for skiven 5 og har et kulelager 8 som forenkler skivens 5 rotasjon. En skulder 9 på den sylindriske del 4 tjener som trykklager for skiven og kan også ha et kulelager 10...En mutter 12 fester skiven 5 på akselen 4, en tetningsforing,11 beskytter kulelageret 8 og er plassert mellom mutteren 12 og kulelageret 8. En rull på akselen 14

er parallell med borehodets rotasjonsakse og er montert mellom to horisontale plater 15 og 16 som danner en del av legemet 1. Rullens 13 og skivens 5 generatriser 17 og 7, lengst borte fra anordningens rotasjonsakse, er anordnet diametralt motsatt.

Det er mulig å gi anordninger andre ruller plassert i en vinkel eller aksialt... En kanal 18 forløper gjennom legemet 1 og ut gjennom et hull 19 i det borede hull. Kanalen 18 tjener til å transportere luft, vann eller slam til bunnen av hullet for å smøre og avkjøle skiven og å fjerne utbrudt stein. Akselen 4 på skiven 5 kan også ha et grenrør fra kanalen 18 som forløper gjennom den.og har en åpning gjennom et hull i mutteren 12. På denne måte oppnås bedre kjøling av de holdbare kulelagre 8 og trykklager 10. Skivens arbeidsflate kan utsty-res med kanaler gjennom hvilke væske kan sprøytes ut under høyt trykk mot den flate som skjæres. Avhengig av bunnforholdenes natur, vil denne væske trenge inn i veggen og forenkle skjæ-ring. Boring foregår på følgende måte: Legemet 1 drives i rotasjon på kjent måte og en mindre last påføres borehodet. Skivens 5 sideflate som har tenner eller som ganske enkelt er tilspisset avhengig av bunnforholdene, skjærer jordsmonnet og danner et hull hvis bunn i aksialt snitt har en tilnærmet para-belformet profil 20.

I det etterfølgende betraktes tilfellet med en skive som har tenner på siden og er låst til sin dreieakse slik at tennene, når hodet dreies, vil skjære ut flere trinn. På grunn av den belastning som hviler på borehodet, vil skiven trenge ned i forhold til rotasjonen og den horisontale side av trin- net som er fremstilt av en tann, skjæres ut av en tilstøtende tann som beskriver.en omkrets som er større enn omkretsen av den beskrevne foregående tann. Dersom imidlertid skiven 5 befinner seg i fri rotasjon rundt sin aksel og den vektorielle sum av kreftene som hviler på dens skjærflate ikke er null,

vil det resulterende dreiemoment drive skiven 5 i rotasjon rundt sin aksel 4. På denne måte skjæres hvert punkt i veggen ut under .påvirkning av en kraft som tydelig er perpendikulær til borehodets. rotasjonsakse og som en tangent til veggen 20 og en kraft som er perpendikulær til skivens 5 rotasjonsaksel 4. De tre krefter fremkommer hhv. fra borehodets rotasjon og fra skivens 5 frie rotasjon.

Tidligereavhengig av grunnforholdene, måtte et hull

på flere cm bores-ved andre anordninger slik at en stor del av den aktive flate av skjærskiven 5 befinner seg i kontakt med uten denne forholdsregel ved begynnelsen av boringen. Især ved hårde bunnforhold, har skiven 5 en tendens til å rulle rundt sin aksel 4 slik at kun en liten del av dens omkrets befinner seg i kontakt med formasjonen. For å sikre at skiven 5 roterer rundt sin aksel .4 under boringen, må bunnpunktet 21 på den laveste skjærkant befinne seg minst 1 mm bort fra den geome-triske rotasjonsakse- 23. Under boring hviler rullen 13 mot siden av hullet og '.tjener til å avbalansere påvirkningen fra formasjonen mot skiven og å styrke veggen.

Den utførelse som er vist på figur 2 adskiller seg fra den tidligere utførelse, kun ved formen av rullen og av skjærflaten.

Således .har rullen 13' form av en avkortet parabel som stemmer overens med veggen ved bunnen av hullet. Tydeligvis kunne denne rull erstatte rullen 13 i den tidligere utførelse. For denne utførelse har sideflaten 7 på skiven form av en sfærisk ring. Skjærflaten som befinner seg i kontakt med veggen har en maksimal diameter som kan ses av figuren ved lengden av det segment som forbinder punktene 21' og 22'. Rullens punkt 22' og punkt 17.' kan ha samme nivå, rullens stilling i forhold til skiven bør være slik at kronen forblir i likevekt under boring, med andre ord at den oscillerer rundt boreakselen. Punktet 17' er det høyeste punkt av rullen 13 som er i kontakt med veggen. Det synes som om den optimale lengde av skjærfla- tens største diameter er den som tilsvarer lengden av siden i et likebenet triangel innskrevet i en sirkel med samme diameter som borediameteren. Denne lengde er vist på figur 1 og 2 med segmentene 21,. 22, hhv. 21*, 22*.

For resten av figur 2 indikerer samme henvisningstall de samme elementer som tidligere er beskrevet. Avstanden fra punktet 21' til hullets sentrum er sterkt overdrevet på tegningen. I virkeligheten er denne noen få mm og punktet som hviler på hullets bunn knuses av skivens sideflater. Dette punkt tjener videre til å holde borehodet sentrert og i dette tilfelle.befinner det motreagerende element seg ikke kontinu-erlig i kontakt med boreveggen. Skjærflaten kan være profi-lert slik at de ringformede skjærflater (med eller uten tenner) slites gradvis, idet.de tilstøtende flater overtar arbeidet mens de fortsatt medvirker til å påføre den samme profil til borehullet. Hele profilen tilnærmet i form av en dobbelt para-bol, på figur 2, er. ønskelig nettopp fordi midtpunktet gjør det mulig. f or. kronen 'automatisk å stabiliseres, idet skiven befinner seg i en stilling noe ut fra sentrum.

De avrundede former både av rullen og dens støtte og

av skjærskiven,forenkler tilbaketrekningen av kronen.

I tilfeller hvor borehullets vegger må avstives med rør 27 (figur 3) er skivens 29 aksel 28 del av en arm 30 som er hengslet rundt ena aksel 31 perpendikulært til borehodets rotasjonsakse. Akselen.. 31 er montert på et roterende sylindrisk legeme 32 gjennom hvilket en kanal 33 forløper med åpning inn i akselen 31 som er hul. På akselens 31 side er anordnet to hull 34 og 34' (figur 4) med åpning inn til kanalen 33 ved et bøyd rør (ikke vist) som danner en omvendt U, idet endepunk-tene av U-en er forbundet, med de to hull 34 og 34' og bunnen av U-en, som har et hull, er forbundet med kanalen 33. To andre hull på siden av akselen 31 forbinder kanalen 33 med kanalen 35 som forløper gjennom akselen 28 i skiven 29 og en andre kanal 36 i armen 30 når borehodet befinner seg i arbeidsstilling som vist .på figur 3. Den leddede arm 30 har et sylindrisk hode gjennom hvilket akselen.31 passerer. På en del av sin sideflate har hodet en sylindrisk tapp 39. Den øvre del av hodet på armen 30 er anordnet i et hus tilsvarende det roterende legeme 32.

I arbeidsstillingen banker en av den sylindriske tapps 39.flåte sider mot.én tilsvarende flate på rotasjonslegemet

for.således å sikre skjærskivens. 29 vinkelstilling. I et hus 38 mellom den leddede arms hode -og boreakselen hviler en fjær 37 på en side mot en flate 41 i boreakselen og på den annen

side mot den andre plane side 42 av. tappen 39 og trekker akselen 30 tilbake til arbeidsstilling. En liten tunge 43 befinner seg horisontalt i arbeidsstillingen og slår mot rotasjonslegemet 32 for således også å sikre skivens 29 vinkelstilling og slår i tillegg mot rørets 27 nedre ende og trekker skivens 29 aksel 28 inn i vertikal stilling, som vist på figur 5 for

å muliggjøre tilbaketrekking av borehodet fra røret 27. Enden av den lille tunge 43 gnir mot rørets 27 indre vegg for således å sikre korrekt stilling av skiven 29 når denne beveges på innsiden av røret.

Under boring ruller en rull 24 som er montert på en radialt forlengbar arm 25 enten mot borehullets vegg eller mot rør-ets 27 indre vegg. Dens hovedformål er å virke som en motbalanse mot påvirkningen av formasjonen mot skiven 29 og for å sentrere anordningen. Den avstiver også hullets vegg dersom den ruller på utsiden av røret 27. Når borehodet innsettes eller fjernes gjennom røret 27 befinner den utstrekkbare arm 25 seg i tilbaketrukket stilling for å tillate anordningen å passere gjennom.røret. Armen 25 kan være en hydraulisk jekk. Fortrinnsvis bør rullen befinne seg i samme nivå som den øvre del av skjærflaten på skiven eller også lavere for å sikre borekronens stabilitet.

Figur 6 viser skjematisk en. variasjon av konstruksjonen som gir mulighet for forstørrelse av diameteren i et hull 44 fremstilt av en boreinnretning tilsvarende kronen som er beskrevet ovenfor eller av en annen konvensjonell anordning.

Den viste anordning har tre skjærskiver 45, 46, 47 plassert med avstand og alternerende på hver sin side av det-roterende legeme.. Den nedre skives 45 diameter er mindre enn den andre skives 46 som igjen e r mindre enn den tredje skives 47. Det samme gjelder lengden av deres respektive rotasjonsaksler 51, 52, 53.

For å kunne standardisere konstruksjonen er det mulig enten å ha skjærskiver med samme diameter og rotasjonsaksler med ulike lengder, eller omvendt. Rotasjonslegemet som under-støtter de tre rotasjonsaksler 51, 52, 53 for skjærskivene 45, 46, 47 kan fremstilles av ett enkelt stykke, men denne kon-struksjon har ulempen med stivhet under bruk og spesielt ved brudd i en av skivene hvor hele borehullhodet må utskiftes.

For å unngå disse ulemper er hver skjærskive 45-47 montert på sin.egen " boreaksel 48-50. Det nedre boreelement tilsvarer anordningen på figur 1 og beskrives således ikke om igjen. Akselen 49 som bærer skiven 46 er festet til toppen av akselen 48 på en slik måte at skivene 45 og 46 befinner seg på motsatte sider av den nye aksel som således oppnås. For å sikre den relative stilling av de to skiver 45 og 46 må akslene 48 og 49 festes med et bajonettsystem e.l. Den tredje aksel 50 er montert på.den andre 49 på samme måte>men denne gang er skjærskiven 47 plassert på den samme side av boreakselen som den første.

Hvert rotasjonslegeme har en aksial kanal 54.for kjølemiddelfluidum og for fjerning av utbrudt materiale. De aksiale kanaler er åpne inn til hverandre og hver har to avgreninger, en som forløper aksialt gjennom rotasjonsakselen i den korresponderende skjærskive.(ikke vist) og en som åpner radialt mot siden av boreakselen.

Ved forstørrelse av hullet 44, tjener det første boreelement kun som en føring og motbalanse .for det annet, osv. Det første boreelement kan være en konvensjonell borekrone som har vært brukt for å bore hullet 44.

Ved denne siste variasjon av konstruksjonen er det mulig å utelate rullene tilsvarende de øvre skiver, idet hver skive tjener.som motbalanse til de andre.

For å hindre radial beskadigelse av det felles rotasjonslegeme bør den aksiale avstand mellom to skjærskiver be-grenses.

En akseptabel beskadigelse synes å kunne oppnås dersom avstanden mellom nivåene for det høyeste punkt av den første skive 45 og det laveste punkt av den etterfølgende skive 46 er like stor som diameteren av det på forhånd borede hull.

Ifølge en variasjon av konstruksjonen som ikke er vist, er det mulig å forskyve rotasjonsakselen i skjærskiven noe i forhold til innretningens rotasjonsakse slik at en del av skjærflaten hviler tyngre mot hullets vegg og forenkler dreiningen og således bringer skiven til å dreie rundt sin aksel. Den vinkel som dannes av den endrede rotasjonsakse for skiven og den rette-linje som passerer gjennom sentrum av skiven og skjæringspunktet for.rotasjonslegemets'rotasjonsakse og den ikke forskjøvede .skive.bør være mellom 1° og 5° for å kunne oppnå den ovenfor nevnte.effekt.

Boreanordningen som er beskrevet.ovenfor, kan benyttes for enhver, type boring'i vertikal, skråstilt eller horisontal stilling for leting, undersøkelse eller;utnyttelse av olje, vann eller bergforekomster. En mindre energimengde er tilstrekkelig til å drive den beskrevne innretning, den er meget økonomisk under bruk for undervannsboring hvor det er nødven-dig å bore gjennom lag med sterkt varierende hårdhet, fra sand til det hardeste fjell. Det samme gjelder for horisontal boring da en mindre aksial kraft er tilstrekkelig for god drift. Den kan med god fordel benyttes ved bygging av tunneller. Da lagrene benyttes kun for å forenkle skivens rotasjon, kan disse være kule-, rulle-.eller nålelagre. De er montert på

en slik måte at de er vanntette noe som forlenger deres drifts-tid. Det er funnet at glidelagere , som har lengre levetid, kan benyttes isteden:, for rullelagre.

Skjærflaten er enten, en hard f late eller den har tenner fremstilt av diamant,.wolframkarbid eller andre materialer, hvor valget avhenger-av den type fjellformasjon som skal bores.

Hastigheten for skivens rotasjon rundt sin aksel, for

de eksempler som er beskrevet ovenfor, avhenger av boreanord-ningens aksels rotasjonshastighet, hvorpå borehodet er festet og av den vektorielle resulterende av de krefter som påføres skivens plate. Denne avhengighet reduserer skivens skjærpå-virkning og forlenger arbeidstiden samt forårsaker asymetrisk slitasje av skjærskiven. Den versjon som er vist på figur 6 gjør det mulig å unngå disse ulemper.

Borekronen omfatter et fcotasjonslegeme 101 som er fast-skrudd til akselens 102 ende og har en motorenhet 103. En skjærskive 105 som er vist skjematisk, er montert på en skrå stilt aksel 104 i en skråstilt del 106 av rotasjonslegemet 101. En rull 108 er festet til siden diametralt motsatt den skråstilte del 106 på rotasjonslegemet, idet dens aksel 109 bæres av to parallelle armer 110 Og 111. Skiven 105 er kinematisk forbundet med motoren 103 ved mellomkobling av to spindler 104 og 112 som hver er festet til en ende med koniske tannhjul 113 og 114 som er forbundet med et tannhjul 115. Drivakselen 112 driver uavhengig av akselens 102 rotasjon tannhjulet 115 i rotasjon som overfører bevegelse til spindelen 104 som igjen bringer skiven 105 til å dreie og skjære inn i hullets vegg 116. Motorenheten 103 kan være en turbin drevet av den væske som sirkulerer på innsiden av kanalen (ikke vist) i akselen 102

og i rotasjonslegemet 101 som er innrettet for fjerning av ut-skutt materiale, eller enhver annen type motor. Skivens 105 rotasjonshastighet er avhengig av akselens rotasjonshastighet, idet det kreves mindre trykk mot kronen. I virkeligheten arbeider skjærskiven 105 som en sirkelsag eller kutter, idet hovedskjæreffekten overføres ved skivens egen rotasjon. Avhengig av formasjonens type, har skjærskiven tenner fremstilt av diamant, wolfram eller annet hardt materiale.

På grunnlag av det samme prinsipp kan en maskin fremstilles for horisontal boring, eksempelvis for å trekke ut kull. Den vesentlige forskjell erat tunneller som boresfor gruvedrift har en meget større diameter. Alt som må gjøres i slike tilfeller er å montere på en eksisterende spindel i en tunnellboremaskin, et roterende legeme hvis skråstilte del er meget lengre enn den skråstilte del 106 på legemet 101 på

figur 7, samt armen eller ..armene som bærer kompensasjonsrullen. Den; skråstilte del av rotasjonslegemet er lengre, en motor for

å drive skiven kan festes direkte til denne del av rotasjonslegemet. En slik anordnings arbeidsmåte er den samme bortsett fra dimensjonene, som anordningen på figur.7.

For bedre å kunne følge uregelmessighetene i hullets diameter på grunn av formasjonens konsistens, kan rullen monteres på en utragende arm.

En annen løsning fer", å benytte en rull hvis tverrsnitt perpendikulært til boreaksen er elliptisk.(figur 8). Rullen på figur 8 er dannet av en elliptisk ring 120 i hårdt materiale som eksempelvis wolfram som omgir en kjerne 121 fremstilt av et annet materiale, eksempelvis gummi. Gjennom denne kjerne 121 er anordnet, et sylindrisk hull 122 som tillater passasje av akselen 109 for rullen 108. Denne rull er konstruert for

å gni mot veggen og å rulle kun der hvor det foreligger en uregelmessighet i veggen inntil skiven'105 befinner seg i kontakt med hullets vegg 116. I virkeligheten kan en anta

at rullen 108 gnir mot borehullets vegg med en del av sin sideflate som befinner.seg nærmest rullens aksel 122. Så snart rullen ikke lenger befinner seg i kontakt med veggen på grunn av en uregelmessighet i veggen, desentreres kronen under påvirkning av veggen mot.skjærskiven 105. Rullen kommer derved

i kontakt med veggen og starter rulling inntil skjærskiven 105 bringes i kontakt med veggen. Naturligvis må variasjonen i hullets diameter tilsvare; ^forskjellen i lengde mellom ellipsens lille og store:.;halvakser for å "kunne sikre effektiv drift av innretningen. Rullen returnerer til sin opprinnelige stilling så snart variasjonen i borediameter er eliminert.

En annen .løsning som også har vært prøvd er å benytte en friksjonsflate montert på en elastisk støtte isteden for den motvirkende rull. Denne løsning gjør det mulig å begrense den slitasje som foregår av rullens aksel, som har sirkelfor-met tverrsnitt, og roterer mye hurtigere enn borekronen. Frik-sjonsflaten kan være sideflaten av et fast, tilnærmet sylindrisk eller prismatisk styreelement. Når den del av flaten som befinner seg i kontakt med veggen i borehullet er nedslitt, kan den dreies slik at en ikke slitt del av sideflaten vender mot hullets vegg. En slik elementføring 130 er vist på figur 9. Den består av en prisme hvis kanter og sideflate er avrun-det. Sideflaten kan være festet med fleksible tenner for å oppta variasjoner i borehullets vegg. Elementet 130 er festet og anordnet parallelt med boreakselen slik at en av dets sideflater (eller kanter.) vender mot hullets vegg. Når denne flate eller kant er nedslitt, kan elementet 130 dreies og en av de andre sideflater eller kanter kan bringes fremover. Denne ikke roterende øvre kompensasjonsføring som i virkeligheten er en forhåndsinnstilling (til en av flere stillinger) av den kurveformede flate gjør det mulig å ligge an mot hullets side slik dette utskjæres av den nedre skive. • Kompensa-sjonsføringen kan innstilles slik at den kun virker mot hullets vertikale vegg eller den kan innstilles til et lavere nivå for. å ligge an mot den øvre ende av hullets kurveformede bunn. Hovedformålet med den øvre kompensasjonsføring er å sikre at den nedre skive ligger godt an især ved starten av ethvert hull i en stilling som forårsaker en eksentrisk utgraving fra hullets senterlinje.

Claims (20)

1. Boreinnretning omfattende et borehode med et roterende legeme med en gjennomgående kanal.for tilførsel.under trykk av luft, slam, vann eller annet borefluidum og som har minst et roterende skjærelement montert på en aksel festet til rotasjonslegemet slik at rotasjonslegemets rotasjonsakse og skjær-elementets rotasjonsakse divergerer i boreretningen, karakterisert ved at skjærelementet er en skive (5, 29, 105) med minst en ringformet skjærdel (7, 7') og at rotasjonslegemet (1, 32, 101) ligger an mot den motsatte side av den som bærer rotasjonsakselen (4, 28, 104) for skiven (5, 29, 105), idet minst ett motvirkende element (13, 13', 24, 108) er plassert på en slik måte at elementet hviler mot boreveggen for å sentrere borehodet ved kompensering av den radiale komponent av påvirkningen fra formasjonen mot skiven (5, 29, 105) og for å styrke veggen.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert v.e d at det. motvirkende element er en rull (13, 13', 24, 108, 12 0) montert på en aksel (14, 109) parallelt med boreretningen.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at rullen (13') har form av en avkortet paraboloid for å stemme overens med veggen ved bunnen av boringen.

4. Innretning .ifølge krav 2-3, karakterisert ved at rullen (108) har et elliptisk tverrsnitt perpendikulært til dens rotasjonsaksel (109).

5. Innrening ifølge krav 2-4, karakterisert ved at de høyeste, punkter (17 <1> , 22 <*> ) av den ringformede skjærflate (7 <1> ) og av rullen (13') befinner seg ved nivåer for å sikre at borekronen befinner seg i likevekt under.boringen.

6. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det motvirkende element er en friksjonsflate.

7. Innretning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at borekronen omfatter anordninger for å drive skjærskiven (105) i rotasjon rundt dens aksel, uavhengig av rotasjonslegemets (101) rotasjon.,

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at anordningen for å drive skjærskiven består av en motor (103) som er sammenbygget med rotasjonsakselen (102) med borekronen, og en anordning (104, 112, 115) som forbinder motoren (103) og skjærskiven (105) kinematisk.

9. Innretning iføjjge krav 8, karakterisert ved at motoren er en turbin som drives av et fluidum som sirkulerer i kanalen.i boreinnretningen.

10. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at drivanordningen er sammenbygget med skivens rotasjonsaksel.

11. Innretning ifølge krav 1-10, karakterisert ved at det motvirkende element (24) understøttes av en ut-strekkbar radial arm (25) som eksempelvis en jekk eller et stempel.

12. Innretning ifølge krav 1-11, karakterisert ved at det ringformede skjærareals (7, 7') største diameter (21, 22, 21', 22 ') er tilnærmet lik siden av et likesidet triangel innskrevet.i en sirkel med samme diameter som borediameteren.

13. Innretning ifølge krav 1-12, karakterisert v ed at skivens (29) rotasjonsaksel (28) bæres av en arm (30) som er hengslet.om en akse perpendikulært til rotasjonslegemets (32) rotasjonsvinkel slik at skivens .(29) rotasjonsaksel (28) enten kan anordnes i en vinkel i forhold til rotasjonslegemets (32) dreieakse, eller danne en forlengelse av denne akse.

14. Innretning ifølge krav 13, karakterisert ved at. den hengsléde arm (30) har innmonterte elastiske anordninger som holder skivens (29) rotasjonsaksel (28) i en vinkel i forhold til rotasjonslegemets (32) rotasjonsakse.

15. Innretning ifølge krav 1-14, karakter: i .vs ert ved at rotasjonslegemet har en borekrone ved sin nedre ende.

16. Innretning ifølge krav 1-14, karakterisert ved at det nedre punkt (21) på skivens skjærflate er anord- . net ved den nedre ende av rotasjonslegemet (1, 32, 48, 49, 50). og befinner seg i en radial avstand på minst 1 mm fra rotasjonslegemets virkelige rotasjonsakse,(23).

17. Innretning ifølge krav 1-14, karakterisert ved at skjærskivens (5, 29, 45, 46, 47) rotasjonsaksel (4, 28, 51, 52, 53) har en kanal (33, 35) som forløper gjennom denne for tilførsel, under trykk, av luft, vann, slam eller ethvert annet borefluidum og fremkommer enten nær skivens (5, 29, 45, 46, 47, 105) sentrum eller fra kanalene anordnet på skjærflaten for utstråling av fluidum under trykk mot hullets vegg.

18. Innretning ifølge krav 1-17, karakterisert ved. at skjærskivens rotasjonsakse er forsatt i forhold til rotasjonslegemets akse.

19. Innretning ifølge krav 18, ka rakte r~i sert ved at den vinkel som dannes av skivens virkelige forskjø-vne rotasjonsakse og den rette linje som forbinder skivens sentrum med det punkt hvor rotasjonslegemets og skivens virkelige rotasjonsakser ville skjære hverandre dersom den siste ikke hadde vært forskjøvet, er mellom 1° og 5°.

20. Innretning ifølge krav 1-19, karakterisert ve d at skivens (5, 29, 45, 46, 47, 105) skjærflate er pro-filert eller har påsatte tenner og har form av en beregnbar flate som gjør det mulig at etterfølgende ringer av skjærflaten eller tennene holder denø nskede profil av boreveggen også etter at den første ring i skjærflaten eller tennene er slitt ved kontakt med hullets materiale.