PL197967B1 - Zamknięcie otworu wiertniczego - Google Patents

Abstract

1. Zamkni ecie otworu wiertniczego, które za- wiera wzd lu znie ukierunkowany przewód zasilaj a- cy (2) z tworzywa sztucznego, posiadaj acy na ko ncu doprowadzaj acym (3) gwint zewn etrzny (4), a na ko ncu odprowadzaj acym gwint zewn etrzny (6) oraz zintegrowany zawór zwrotny (18), zamykaj a- cy w kierunku ko nca doprowadzaj acego (3) oraz w az wdmuchowy (28), który swoimi odcinkami ko ncowymi (29, 30) szczelnie otacza przewód zasilaj acy (2), z utworzeniem pod lu znej komory pier scieniowej (33), przy czym od strony ko ncowej komory pier scieniowej (33), w scianie (36) prze- wodu zasilaj acego (2) umieszczone s a komory poprzeczne (37), których uj scia (38) w komorze pier scieniowej (33) s a przykryte przez pier scienie uszczelniaj ace (39), usytuowane z obu stron przez s asiednie pier scienie ustalaj ace (40), a od strony czo lowej jest ustalona kraw ed z scinaj aca (27) oraz dwuz laczka (7) z wewn etrznym zebrem promie- niowym (9). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zamknięcie otworu wiertniczego, które stosuje się jako element pomocniczy, między innymi w górnictwie, w eksploatacji podziemnej oraz w dziedzinie odnowy budowli dla wstrzykiwania przykładowo zawiesiny cementowej, żywicy syntetycznej, szkła wodnego lub tym podobnego materiału w górotwór lub mur. Za pomocą płynu nawilżającego, górotwór lub mur powinny zostać wzmocnione. Można wprowadzać również uszczelnienie.

Z opisu DE 42 09 802 C1 znane jest zamknięcie otworu wiertniczego, które sprawdziło się w praktyce. W praktyce okazało się również, że w przypadku nieprawidłowej manipulacji, a zwłaszcza w przypadku osadzenia zamknięcia otworu wiertniczego w otworze, często obserwowano pęknięcie przewodu zasilającego wewnątrz węża wdmuchowego wówczas, gdy przewód zasilający był wykonany z tworzywa sztucznego. Przyczyną tego jest wkręcenie od strony obwodu przewodu zasilającego, w obszarze kanałów poprzecznych, łączących kanał wzdłużny w przewodzie zasiiającym z komorą pierścieniową, między przewodem zasilającym a wężem wdmuchowym, w celu ustalenia położenia pierścienia uszczelniającego, przykrywającego ujścia kanałów poprzecznych, który zmniejsza przekrój poprzeczny przewodu zasilającego. Skutkiem tego jest bezużyteczność zamknięcia otworu wiertniczego. Tego rodzaju zamknięcie otworu wiertniczego jest przedstawione również w opisie EP 0 398 838 A1.

W opisie DE 24 02 509 A1 ujawnione jest rurowe, jednodrogowe zamknięcie otworu wiertniczego dla wstrzykiwać żywicy syntetycznej, które posiada element rurowy z elementem wejściowym i wyjściowym w rodzaju złączki. Na częściach wlotowych i wylotowych jest ustalony odcinek węży z materiału elastycznego z opaskami zaciskowymi. Na części wyjściowej jest umieszczony zawór zwrotny z kulką i ułożonym osiowo ciężkim kołkiem mocującym, zaopatrzonym w szczeliny. Jeśli kulka przylega do otworu ciężkiego kołka mocującego, wówczas szczelina w ciężkim kołku mocującym służy jako odcinek dławienia dla czynnika wstrzykiwanego. Ponadto środkowy obszar elementu rurowego z umieszczonymi kanałami poprzecznymi nie jest osłabiony na obwodzie przez rowki.

W opisie DE 30 14 834 A1 jest ujawnione zamknięcie otworu wiertniczego z nie przykrytymi kanałami poprzecznymi między komorą pierścieniową, która jest utworzona za pomocą węża gumowego i elementu rurowego a wnętrzem elementu rurowego.

Kanały poprzeczne są umieszczone mimośrodowo względem ułożenia komory pierścieniowej. Ponadto jest widoczne, że zarówno na końcu doprowadzającym, jak i na końcu odprowadzającym są wbudowane zawory zwrotne.

Wychodząc od stanu techniki, zadaniem wynalazku jest opracowanie zamknięcia otworu wiertniczego, dopasowanego bardziej elastycznie do występujących każdorazowo warunków miejscowych, które nawet w przypadku niefachowej manipulacji może być bezproblemowo umieszczony w otworze wiertniczym.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku dzięki cechom zastrzeżenia 1.

Dzięki zastosowaniu przewodu zasilającego z tworzywa sztucznego, to znaczy węża lub rury, zwłaszcza z tworzywa termoplastycznego, korzystnie kopolimeru ABS, w powiązaniu z okolicznością, że zawór zwrotny nie jest mocowany na końcu doprowadzającym, lecz na końcu odprowadzającym przewodu zasilającego, w zależności od warunków miejscowych, użytkownik zamknięcia otworu wiertniczego może zastosować przewód zasilający, bez ograniczenia długości, ponieważ na końcu doprowadzającym jest umieszczony jedynie gwint zewnętrzny, który służy do sprzęgania z doprowadzeniem dla płynu nawilżającego. Dzięki temu zwiększa się elastyczność przy stosowaniu zamknięcia otworu wiertniczego.

Ponadto szczególnie korzystna jest cecha polegająca na tym, że płyn nawilżający jest wprowadzany kanałami poprzecznymi od strony końca komory pierścieniowej, ukształtowanej między przewodem zasilającym a wężem wdmuchowym. Dzięki temu można uzyskać bardziej równomierne napełnienie komory pierścieniowej, a tym samym zapewnić lepsze zamocowanie węża wdmuchowego względem ścian otworu wiertniczego, w celu ustalenia położenia zamknięcia otworu wiertniczego.

Przewód zasilający w obszarze kanałów poprzecznych nie jest osłabiony w przekroju poprzecznym. Pierścienie uszczelniające, przyporządkowane do kanałów poprzecznych, są utrzymywane w swoim położeniu przez pierścienie za pomocą pierścieni ustalających, które znajdują się z obu stron pierścieni uszczelniających. Przy tym chodzi tutaj o pierścienie ustalające, elastyczne z powodu zastosowanego materiału, zwłaszcza pierścienie gumowe, które jednak otaczają przewód zasilający tak sztywno, że zapewnione jest ich położenie na przewodzie zasilającym i prowadzą one niezawodnie pierścienie uszczelniające.

PL 197 967 B1

Dzięki rozdzieleniu kanałów poprzecznych w osiowym odstępie od siebie w obszarze końców komory pierścieniowej, jak również dzięki uniknięciu obwodowych rowków, znacznie zwiększa się stabilność przewodu zasilającego, dzięki czemu nawet niewprawne manipulacje zamknięciem przewodu wiertniczego nie mogą spowodować zniszczenia przewodu zasilającego.

Zawór zwrotny i płytka bezpieczeństwa są umieszczone na końcu odprowadzającym przewodu zasilającego. Płytka bezpieczeństwa jest umieszczona na powierzchni czołowej końca odprowadzającego i jest ustalona za pomocą pierścienia naciskowego, posiadającego wewnętrzną krawędź ścinającą, poprzez dwuzłączkę z wewnętrznym pierścieniowym żebrem promieniowym. Zadaniem wewnętrznej krawędzi ścinającej jest to, że w przypadku wzrostu ciśnienia we wnętrzu zamknięcia otworu wiertniczego, płytka bezpieczeństwa zostaje dociśnięta do tej krawędzi ścinającej i zostaje zniszczona, po pokonaniu wstępnie określonego oporu. Wielkość średnicy wewnętrznej pierścienia naciskowego zależy od każdorazowo wymaganego nacisku płytki bezpieczeństwa lub od koniecznej ilości przepływowej płynu nawilżającego. Złączka z gwintem może być ewentualnie ukształtowana jako dwuzłączka, dzięki czemu w dalszym gwincie wewnętrznym, w razie potrzeby, może być umieszczona rura iniekcyjna, stanowiąca przedłużenie.

Dzięki temu, że zgodnie z zastrzeżeniem patentowym nr 2 kanały poprzeczne usytuowane od strony końcowej komory pierścieniowej w ścianie przewodu zasilającego są wzajemnie przestawne na obwodzie o 90°, uzyskuje się dodatkowe zwiększenie stabilności przewodu zasilającego.

Według dalszej korzystnej cechy wynalazku zgodnie z zastrzeżeniem nr 3, koniec węża wdmuchowego od strony odprowadzającej ma ustalone położenie na przewodzie zasilającym. Dzięki temu uniknie się nie tylko niepożądanego przemieszczenia przewodu zasilającego względem węża wdmuchowego, lecz również uzyskuje się to, że podczas napełniania komory pierścieniowej i przy dociskaniu węża wdmuchowego do ścian otworu wiertniczego, przewód zasilający nie może się przemieszczać względem końca węża wdmuchowego od strony doprowadzania.

Zgodnie z zastrzeżeniem nr 4, zawór zwrotny jest utworzony z kulki wciśniętej w przewodzie zasilającym na ujściu kanału wzdłużnego, ze sprężyny naciskowej i pierścienia oporowego, którego powierzchnia czołowa, stykająca się z płytką bezpieczeństwa jest zaopatrzona w szczelinę poprzeczną. Pierścień oporowy jest wkręcony w gwint wewnętrzny końca odprowadzającego przewodu zasilającego. Sprężyna naciskowa, zwłaszcza w postaci śrubowej sprężyny naciskowej jest oparta z jednej strony na pierścieniu oporowym, a z drugiej strony na kulce.

Zgodnie z cechami zastrzeżenia nr 5, działanie płytki bezpieczeństwa jest optymalne wówczas, gdy średnica wewnętrzna pierścienia naciskowego jest większa od średnicy wewnętrznej pierścienia oporowego, lecz jest mniejsza od średnicy wewnętrznej żebra promieniowego w dwuzłączce.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zamknięcie otworu wiertniczego, w pionowym przekroju wzdłużnym, fig. 2 - podłużny odcinek II zamknięcia otworu wiertniczego z fig. 1, podczas zasilania w płyn nawilżający, w powiększeniu, a fig. 3 - wycinek III z fig. 1 według dalszej postaci wykonania zamknięcia otworu wiertniczego, również w powiększeniu.

Na figurze 1 jest przedstawione zamknięcie otworu wiertniczego 1, jakie stosuje się przykładowo do wzmocnienia górotworu w górnictwie podziemnym i do uszczelniania szczelin i pęknięć górotworu dzięki temu, że przez zamknięcie otworu wiertniczego 1, do górotworu wstrzykuje się płyn nawilżający TF, przykładowo zawiesinę cementową.

Zamknięcie otworu wiertniczego 1 posiada wzdłużnie ukierunkowany przewód zasilający 2 z tworzywa sztucznego, a mianowicie ze wzmocnionego włóknem szklanym akrylo-butadieno-styrenu. Na końcu doprowadzającym 3 przewodu zasilającego 2 dla płynu nawilżającego TF jest umieszczony gwint zewnętrzny 4, do którego może być przyłączony przykładowo przewód doprowadzający płyn nawilżający TF.

Na końcu odprowadzającym 5 przewodu zasilającego 2 (fig. 1 i 3) jest umieszczony gwint zewnętrzny 6, na który jest nakręcana dwuzłączka 7 z propylenu z gwintem wewnętrznym 8. W przykładzie wykonania, dwuzłączka 7 jest ukształtowana jako złączka o podwójnym gwincie, przy czym gwint wewnętrzny 8, służący do przyłączenia do przewodu zasilającego 2, jest oddzielony przez wewnętrzne, pierścieniowe żebro promieniowe 9 od dalszego gwintu wewnętrznego 10. Ten dalszy gwint wewnętrzny 10 służy do unieruchomienia rury iniekcyjnej 11, o ile taka rura iniekcyjna 11 jest potrzebna. Zamiast przedstawionej dwuzłączki 7 można zastosować również prostą złączkę, bez odcinka z dalszym gwintem wewnętrznym 10.

PL 197 967 B1

Na odcinku odprowadzającym 5 przewodu zasilającego 2, kanał wzdłużny 12 jest rozszerzony. Znajduje się tam cylindryczny odcinek podłużny 13 i odcinek gwintowany 14. Kanał wzdłużny 12 przechodzi poprzez stożek 15 w cylindryczny odcinek podłużny 13. Krawędź przejściowa 16 od kanału wzdłużnego 12 do stożka 13 służy jako krawędź uszczelniająca dla kulki 17 ze stali, jako elementu składowego zaworu zwrotnego 18. Ponadto zawór zwrotny 18 posiada sprężynę 19 w postaci śrubowej sprężyny naciskowej ze stali sprężynowej, która z jednej strony opiera się na kulce 17, a z drugiej strony na pierścieniu oporowym 20 z mosiądzu, który jest wkręcony w odcinek gwintu 14 końca odprowadzającego 5. W pierścieniu oporowym 20 jest wykonany otwór wzdłużny 21, który przechodzi w otwór stożka 22 w kierunku sprężyny 19. Na drugiej powierzchni, pierścień oporowy 20 posiada szczelinę poprzeczną 23, który służy do manipulacji pierścieniem oporowym 20.

Dwuzłączka 7, razem z pierścieniem naciskowym 24 ze stali, służy do unieruchomienia płytki bezpieczeństwa 25 z aluminium na powierzchni czołowej 26 końca odprowadzającego 5 przewodu zasilającego 2. Przy tym jest istotne, że wewnętrzna krawędź 27 pierścienia naciskowego 24, stykająca się z płytką bezpieczeństwa 25 jest ukształtowana jako ostra. Ponadto w celu niezawodnego działania płytki bezpieczeństwa 25, średnica wewnętrzna pierścienia naciskowego 24 jest większa od wewnętrznej średnicy otworu wzdłużnego 21 w pierścieniu oporowym 20, lecz mniejsza od wewnętrznej średnicy żebra promieniowego 9 w dwuzłączce 7.

Ponadto, jak jest to uwidocznione na fig. 1 i 2, zamknięcie otworu wiertniczego 1 jest zaopatrzone w wąż wdmuchowy 28, otaczający przewód zasilający 2. Końce 29, 30 węża wdmuchowego 28 są ściskane przez pierścienie zaciskowe 31 ze stali na zewnętrznej powierzchni górnej 32 przewodu zasilającego 2. W ten sposób między przewodem zasilającym 2 a wężem wdmuchowym 28 zostaje utworzona podłużna komora pierścieniowa 33.

Ponadto jest widoczne, że w końcu 30 węża wdmuchowego 28, sąsiadującym z końcem odprowadzającym 5 przewodu zasilającego 2 znajduje się wewnętrzne wybranie pierścieniowe 34, w którym jest osadzony pierścień ustalający 35 ze stali, szczelnie otaczający przewód zasilający 2. Zadaniem pierścienia ustalającego 35 jest zapewnienie położenia węża wdmuchowego 28 na przewodzie zasilającym 2, gdy płyn nawilżający TF jest przenoszony do komory pierścieniowej 33 przez kanał wzdłużny 12 przewodu zasilającego 2 i kanał poprzeczny 37 od strony końca komory pierścieniowej 33 w ścianie 36 przewodu zasilającego 2, w tym celu, aby wąż wdmuchowy 28 naciskał na bliżej nie uwidocznione ściany otworu wiertniczego. Przy tym koniec 30 węża wdmuchowego 28, sąsiadujący z końcem odprowadzającym 5 przewodu zasilającego przylega ściśle do przewodu zasilającego 2, natomiast przewód zasilający 2 może się swobodnie poruszać względem drugiego końca 29 węża wdmuchowego 28.

Ujścia 38 kanałów poprzecznych 37 do komory pierścieniowej 33 są przykryte przez elastyczne pierścienie uszczelniające 39 z gumy. Z obu stron pierścieni uszczelniających 39 znajdują się pierścienie ustalające 40, korzystnie również z materiału elastycznego, przykładowo gumy, które jednak szczelnie obejmują przewód zasilający 2. Pierścienie ustalające 40 służą do prowadzenia pierścieni uszczelniających 39.

Po wprowadzeniu zamknięcia otworu wiertniczego 1 według fig. 1 do nie przedstawionego otworu wiertniczego w kopalni podziemnej, przewód zasilający 3 poprzez koniec doprowadzający 3 jest zasilany cieczą nawilżającą TF.

Ponieważ płytka bezpieczeństwa uniemożliwia przepływanie płynu nawilżającego TF, to płyn nawilżający TF przepływa z kanału wzdłużnego 12 przewodu zasilającego 2 według strzałki PF na fig. 2 przez kanały poprzeczne 37 do komory pierścieniowej 33, przy czym pierścienie uszczelniające 39 rozszerzają się i wąż wdmuchowy 28 jest naprężony względem ścian otworu wiertniczego.

W przypadku dalszego podwyższania ciśnienia płynu nawilżającego TF, płytka bezpieczeństwa 25, przy wstępnie określonym ciśnieniu, zostaje zniszczona przez krawędź ścinającą 27 na pierścieniu naciskowym 24, dzięki czemu ciecz nawilżająca TF może wpływać przez zawór zwrotny 18, pierścień oporowy 20, pierścień naciskowy 24 i dwuzłączkę 7do leżącego dalej odcinka otworu wiertniczego, a tym samym do górotworu.

Zawór zwrotny 18 uniemożliwia cofanie się płynu nawilżającego TF z kanału wzdłużnego 12 przewodu zasilającego 2, natomiast pierścienie uszczelniające 39 od strony obwodowej kanałów poprzecznych 37 uniemożliwiają cofanie się płynu nawilżającego TF z komory pierścieniowej 33 do kanału wzdłużnego 12, jeżeli nie jest już dodawany płyn nawilżający TF.

Claims (5)

1. Zamknięcie otworu wiertniczego, które zawiera wzdłużnie ukierunkowany przewód zasilający (2) z twotzyws sztżczygoo, poslsdsjący ns końcż doptowsdzsjącym (3) owint zewnętrzny (4), s ns końcż odptowsdzsjącym gwint zewnętrzny (6) ozsz zlntgotowsny zswdt zwrotny (18), zsmyksjący w kigtżnkż końcs doptowsdzsjącgoo (3) otsz wąż wdmżchowy (28), Mdiy swoimi odcinksmi końcowymi (29, 30) szczelnie otsczs ptzgwdd zssilsjący (2), z żtwotzgnigm podłżżngj komoty pietścieniowgj (33), ptzy czym od sttony końcowej komoty pigtścigniowgj (33), w ścisnig (36) ptzgwodż zssilsjąceoo (2) żmieszczone są komoty poptzgczng (37), ktdtych żjścis (38) w komotze pigtścigniowgj (33) są ptzykryte ptzez pietścienie ższczelnisjące (39), żsytżowsne z obż stton ptzez sąsiednie pietścienie żstslsjące (40), s od sttony czołowej jest żstslons ktswędź ścinsjącs (27) otsz dwżzłączks (7) z wewnęttznym żebtem ptomieniowym (9).

2. Zamknięcie weeług zastn. 1, znamienne tym, że kanały pop^ccne (37) oo sttony końcowej komoty pietścieniowej (33) w ścisnie (36) ptzewodż zssilsjąceoo (2) są wzsjemnie ptzestswne ns obwodzie o 90°.

3. Zamknięcie weełuż zasto. 1 albo 2, znnmiennn tym, że koniec (30) węża wZmuchowzoo (28), od sttony odptowsdzsjącej, ms żstslone położenie ns ptzewodzie zssilsjącym (2).

4. Zamknięcie weełuż zasto. 1-3, znamienne tym, że zawór zwro^ (18) j ees uCwotzony z kulki (17) wciśniętej w ptzewodzie zssilsjącym (2) ns żjściż (16) ksnsłż wzdłżżneoo (12), ze sptężyny nsciskowej (19) i pietścienis opotoweoo (20), ktdteoo powietzchnis czołows, styksjącs się z płytką bezpieczeństws (25) jest zsopsttzons w szczelinę poptzeczną (23).

5. Zamknięcie weeług zasto. 4, znamiennn tym, że średnica wewnętona ρϊβ^οϊβηϊ3 nacżskoweoo (24) jest większs od śtednicy wewnęttznej pietścienis opotoweoo (20), lecz jest mniejszs od śtednicy wewnęttznej żebts ptomienioweoo (9) w dwżzłączce (7).