Pierwszenstwo: 27.IV.1967 Opublikowano: 30.XII.1969 58767 KI. 5 a, 9/20 MKP E 21 b UKD 622.24. 051.72 Wlasciciel patentu: Joint Coal Board, Sydney (Australia) Obrotowy swider rdzeniowy Przedmiotem wynalazku jest swider rdzeniowy wykonany z diamentu, wolframu lub innego po¬ dobnego materialu.Znany jest swider rdzeniowy stanowiacy uklad rur zawierajacy zespól wewnetrzny i otaczajacy go zespól zewnetrzny. Zespól zewnetrzny takiego swidra sklada sie z rury zewnetrznej, rozwiertaka nasadowego przymocowanego do dolnego konca tej rury oraz koronki rdzeniowej przymocowanej do dolnego konca rozwiertaka.Zespól wewnetrzny zawiera rure wewnetrzna, obsade urywacza rdzenia przymocowana do dol¬ nego konca tej rury i urywacz rdzenia umieszczo¬ ny w tej obsadzie. Koronka rdzeniowa ma ksztalt pierscienia.W czasie wiercenia uklad rur obraca sie, przy czym jest on równoczesnie dociskany ku dolowi lub opada pod wlasnym ciezarem. Swider wycina pierscieniowy otwór w formacji przez która prze¬ chodzi, a cylindryczny rdzen pozostaje we wnetrzu obsady urywacza i rury wewnetrznej. Urobiony material jest usuwany za pomoca plynu takiego jak woda i szlam lub za pomoca powietrza prze¬ plywajacego w dól miedzy rura wewnetrzna a rura zewnetrzna, a powracajacego do góry na zewnatrz rury zewnetrznej lub miedzy zewnetrzna powierzchnia rdzenia a wewnetrzna powierzchnia obsady i rury wewnetrznej.Najbardziej znanym typem urywacza rdzenia jest dwudzielny pierscien ze stali sprezynowej, które- 15 20 25 30 go wewnetrzna srednica jest mniejsza niz srednica urabianego rdzenia.W czasie wiercenia urywacz jest wciskany na rdzen, który zmusza pierscien do rozwarcia sie, aby umozliwic przejscie rdzenia.Urywacz taki jest zbiezny zewnetrznie i umiesz¬ czony jest w wewnetrznie zbieznej obsadzie. Po zakonczeniu wiercenia, ipodczas podnoszenia swidra, przylegajacy do rdzenia urywacz zeslizguje sie do wezszej czesci stozka obsady, jego srednica zmniej¬ sza sie umozliwiajac odpowiednie uchwycenie rdze¬ nia w celu urwania rdzenia i utrzymania go do czasu gdy swider zostanie wyciagniety z wywier¬ conego otworu.Rozwiazanie powyzsze ma szereg podstawowych niedogodnosci. Pasowanie wciskowe rdzenia w ury- waczu moze spowodowac rozkruszenie materialu rdzenia i jego wypadniecie z wnetrza swidra. Po¬ nadto wciskanie rdzenia w urywacz moze spowo¬ dowac wcisniecie okruchów urobionego materialu miedzy rdzen a scianke rury wewnetrznej, powo¬ dujac przedwczesne zablokowanie tych czesci. Fakt, ze rdzen jest wciskany w uchwyt stwarza jeszcze inna niedogodnosc, polegajaca na tym, ze podczas wiercenia urywacz zuzywa sie, przez co czas jego uzywalnosci jest ograniczony, gdyz pó Osiagnieciu pewnego stopnia zuzycia urywacz przestaje chwy¬ tac rdzen i nie spelnia swego zadania. Wada po¬ wyzszego rozwiazania jest równiez fakt, ze Obrót obsady wokól urywacza rdzenia ipowoduje zuzy- 5876758767 wanie sie powierzchni stozkowych urywacza i ob¬ sady, przez co skraca sie zywotnosc tych elemen¬ tów.Celem wynalazku jest stworzenie takiej kon¬ strukcji obsady i urywacza, która by nie posiada¬ la omówionych wyzej wad i zapewniala wlasciwe pobieranie rdzenia bez uszkodzen.Zadanie to zostalo rozwiazane zgodnie z wyna¬ lazkiem w ten isiposób, ze obsada urywacza ma usytuowana miedzy jej koncami, wykonana w sciance, zajmujaca czesc obwodu, obwodowa szcze¬ line oraz plaska sprezyne osadzona wahliwie na sciance obsady blisko jej konca i dokladnie dopa¬ sowana na czesci jej dlugosci do tej szczeliny, przy czym ta plaska sprezyna ma wystep usytuo¬ wany blisko konca sprezyny oddalonego od miejsca wahliwego osadzenia ma stronie skierowanej do wewnatrz obsady, przy czym podczas wiercenia urywacz rdzenia jest usytuowany w obsadzie tak, ze wystep znajduje sie miedzy krawedziami szcze¬ liny urywacza zapobiegajac zamknieciu sie szcze¬ liny pod wplywem sprezystosci urywacza.Wedlug innej odmiany wynalazku urywacz ma przymocowany jednym koncem do jednej krawe¬ dzi szczeliny urywacza jezyk, który drugim swym koncem opiera sie o druga krawedz szczeliny roz¬ pierajac ja, przy czym koniec jezyka jest uchylny w celu zwalniania krawedzi szczeliny, a obsada urywacza ma plaska sprezyne z wystepem usytuo¬ wanym blisko wolnego konca tej sprezyny, przy czym sprezyna ta jest osadzona wahliwie i usy¬ tuowana w szczelinie obsady a wystep, przy wzros¬ cie cisnienia w przestrzeni miedzy rurami, zazebia sie jezykiem, przez co jezyk ten zostaje odsuniety od krawedzi szczeliny w celu jej zwolnienia.Przy rozpoczeciu wiercenia, urywacz umieszczo¬ ny jest wewnatrz obsady, w górnej czesci jej stoz¬ ka i jest calkowicie otwarty, dzieki czemu nie stwa¬ rza przeszkody dla przejscia rdzenia odwiertu.Przy scisnieciu, urywacz zaciska sie wokól rdze¬ nia i zostaje zamkniety w tym polozeniu za po¬ moca urzadzenia zapadkowego osadzonego na ob¬ sadzie i urywaczu.Tak wiec w zadanym czasie, uklad rur do wier¬ cenia zostaje podniesiony w otworze wiertniczym, przy czym wewnetrzny stozek obsady opiera sie o zewnetrzny stozek urywacza i uchwyt ten zacis¬ ka sie coraz bardziej az do wywarcia sily wystar¬ czajacej do zlamania rdzenia u dolu otworu i utrzymania go wewnatrz ukladu rur, az do jego wydobycia na powierzchnie.Opisane cechy konstrukcyjne odrózniaja urywacz wedlug wynalazku od bedacych obecnie w uzyciu urywaczy, których zadaniem jest objecie rdzenia z dostateczna sila juz w czasie operacji wiercenia, by zapewnic wzajemne oparcie sie odpowiednich stozków oprawy i urywacza z chwila gdy roz¬ pocznie sie podnoszenie rur.Uruchamianie opisanego mechanizmu urywacza i obsady odbywa sie najkorzystniej hydraulicznie i jest osiagane dzieki róznicy cisnien wytwarzanej miedzy wnetrzem i zewnetrzna strona obsady przez manipulacje ukladem rur, powierzchniowa pompa urzadzenia wiertniczego i jej zaworem odciazaja¬ cym.Wedlug innej wersji moze byc wprowadzona odrebna substancja do cieczy wiertniczej, która 5 plynie do ostrza wiertla i zamyka kanaly przeply¬ wowe.Przeplyw plynu'przez szczeliny w scianie obsa¬ dy tamowany jest przez otoczenie ich z zewnatrz materialem sprezystym takim, jak tasma podgumo- 10 wana, która jest nieprzepuszczalna dla- cyrkulacyj- nego plynu i przekazuje cisnienie po zewnetrznej stronie obsady na polozone po drugiej stronie sprezyny plytkowe.Zwiekszony nacisk na sprezyny wymagany jest 15 tylko na krótki czas. Mozna to osiagnac, na przy¬ klad przez wcisniecie koronki rdzeniowej w otwór dna, w celu ograniczenia lub przeszkodzenia wply¬ wowi plynu z koronki i zwiekszenia cisnienia ply¬ nu na sprezyne obsady. Wcisniecie koronki rdze- 20 niowej do otworu dennego moze sie okazac zbedne.Jakkolwiek pozadane jest by urywacz byl wy¬ konany z tworzywa sztucznego, mozna uzyc w tym celu gumy lub innego sprezystego materialu, przy czym mozna zastosowac plaszcz metalowy lub ar- 25 mature metalowa.Ten zestaw urywacza pozwala na urobienie rdze¬ nia przez wiercenie bez uszkodzenia go, a uchwyt jakkolwiek mocny, jest bardziej delikatny w po¬ równaniu z innymi urywaczami. 30 Wynalazek jest dokladniej wyjasniony na pod¬ stawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zes¬ pól swidra z rura, rozwiertakiem i koronka oraz szczególna forme obsady i urywacza, w przekroju pionowym, fig. 1 przedstawia zespól swidra w 35 przekroju wzdluz osi 2—2 z iig. 1 w powiekszeniu, fig. 3 przedstawia urywacz rdzenia i obsade w stanie rozmontowanym, fig. 4 przedstawia odmia¬ ne wykonania urywacza i obsady, w widoku per¬ spektywicznym, a fig. 5 przedstawia urywacz i ofo- 40 sade z fig. 4 w przekroju poprzecznym.Na fig. 1, 2, 3, przedstawiono zespól swidra w przypadku, gdy nacisk zewnetrzny jest wiekszy niz nacisk wewnetrzny.Przedstawiony na fig. 1 swider 6 sklada sie z ru- 45 ry zewnetrznej 7, na której gwintowana czesc na¬ krecony jest rozwiertak 8 i rdzeniowa koronka 9.Wewnetrzna rura 10 jest zamknieta w jej górnym koncu, ponizej górnego konca rury zewnetrznej.Obsada 11 urywacza 12 rdzenia 13 jest przymoco- 50 wana w swej górnej czesci do dolnego konca wew¬ netrznej rury 10. Urywacz 12 rdzenia osadzony jest w swej obsadzie 11. Rdzen 13 wycinany jest z for¬ macji przez piescien 14 skladajacy sie z elemen¬ tów tnacych, na przyklad diamentowych znajduja¬ cych sie na dolnym koncu koronki 9.W pierscieniu 14 utworzone sa rozstawione przej¬ scia (nie pokazane) umozliwiajace przeplyw plynu z wnetrza koronki do swidra. 60 Na fig. 4 i 5 przedstawiony jest urywacz 12. Do jednej strony szczeliny 24 przymocowany jest krót¬ ki jezyk 15, którego wolny koniec 16 opiera sie o przylegla strone szczeliny 24 i utrzymuje odsunie^ te krawedzie szczeliny w polozeniu, w którym r^ irclzeA moze; przechodzic swobodnie przez urywacz. 55 \58787 6 Plaska sprezyna 17 umocowana jednym koncem zawiasowo jest usytuowana w szczelinie 18 obsa¬ dy 11 i ma wystep 19, który gdy sprezyna 17 zo¬ staje wcisnieta do wewnatrz na skutek naglego wzrostu cisnienia wody w przestrzeni pomiedzy wewnetrzna i zewnetrzna rura, zazebia sie z je¬ zykiem 15 i odsuwa go od krawedzi szczeliny.Dzieki sprezystosci urywacza 12, rozsuniete kra¬ wedzie szczeliny 24 schodza sie razem tak, ze ury- wacz 12 chwyta rdzen. Na zewnatrz szczeliny 18 znajduje sie elastyczna pokrywa (nie pokazana), która przeciwdziala naplywowi wody, lecz pozwa¬ la, aby cisnienie wody wciskalo sprezyne do wew¬ natrz.Fig. 4 i 5 przedstawiaja korzystna odmiane wy¬ nalazku, wedlug której obsada 11 urywacza 12 rdzenia ma w swej scianie szczeline 18, w której umocowana jest wahliwie, scisle dopasowana spre¬ zyna 20, do której przymocowana jest klapka 21 z miekkiej stali, posiadajaca maly wystep 22 na swej wewnetrznej stronie, w poblizu jej wolnego konca. Obrzeze szczeliny 18 moze byc stozkowe, a sprezyna 20 moze byc podobnie uksztaltowana stozkowo, tak, aby cisnienie zewnetrzne normalnie dociskalo ja do szczeliny 18. Urywacz 12 zweza sie do dolu, a wewnetrznie ma ksztalt cylindryczny o gladkiej powierzchni, na której znajduja sie wy¬ pusty 23.Urywacz 12 wykonany jest ze stali sprezynowej i jest przedzielony wzdluz tworzacej szczelina 24, przebiegajaca w przyblizeniu równolegle do jego osi. Jest on tak skonstruowany, ze jego energia sprezysta przesuwa skosnie krawedzie szczeliny ku sobie. Normalnie urywacz jest usytuowany w ob¬ sadzie 11 z wystepem 22 miedzy krawedziami szczeliny 24, przy czym przyjmuje on wówczas po¬ stac odksztalconego duzego obwodu o duzym pro¬ mieniu, dzieki czemu nie chwyta rdzenia (patrz fig. 5). Urywacz ma w swej scianie szereg otworów 25, które znajduja sie na tym samym poziomie, co szczelina 18 w scianie obsady 11.W praktyce, operacja chwytania rdzenia 13 prze¬ biega jak nastepuje.Chociaz wieksza czesc wody powrotnej przeply¬ wa ku górze na zewnatrz zewnetrznej rury 7, czesc jej przechodzi do wewnetrznej rury 10. Mie¬ dzy woda w wewnetrznej rurze i zamknietym gór¬ nym koncem rury wewnetrznej pozostaje uwiezio¬ ne powietrze. Jezeli zachodzi potrzeba uchwycenia rdzenia 13, cisnienie pompy zostaje utrzymane na poziomie okolo 14 kg/cm2, a powietrze w we¬ wnetrznej rurze powyzej poziomu wody jest /spre¬ zone. Koronka 9 przylega szczelnie do dna swidra na zasadzie nacisku mechanicznego, dzieki czemu powietrze i woda nie moga wyplynac dopóki nie zostanie zwolnione cisnienie pompy.Po zwolnieniu cisnienia pompy, powietrze, po¬ wyzej poziomu wody, tloczy wode na sprezyne 20, która wychodzi na zewnatrz przez szczeline lfc obsady 11. Wystep 22 zostaje wysuniety ze szcze¬ liny 24 urywacza, a sprezysta energia laczy kra¬ wedzie szczeliny 24 i zmniejsza obwód oraz pro- 5 mien urywacza tak, ze chwyta on rdzen przez za¬ cisniecie. 10 30 35 45 50 PL