PL7896B1 - Miarkownik nacisku na swider podczas wiercenia. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadze¬ nie do miarkowania i nacisku swidra pod¬ czas wiercenia otworów wiertniczych. Dla osiagniecia najwiekszej wydajnosci wier¬ cenia nalezy wywierac na narzedzie odpo¬ wiedni nacisk, który zalezny jest od ga¬ tunku przewiercanych skal albo tym po¬ dobnych. Szczególnie niezbedne jest wy¬ wieranie nalezytego nacisku, jezeli swider wykonany jest z materjalu scierajacego sie, np. z karborundu albo temu podobnego.Wynalazek daje moznosc miarkowania nacisku samoczynnie, jest latwy w stoso¬ waniu i nie zacina sie, poza tern umozliwia przezwyciezac powstajace w otworze prez^ nosci gazu, wody albo oleju skalnego, ulatwia rozpoczecie wiercenia otworu i daje moznosc osiagniecia równomiernego naci¬ sku na narzedzie wiertnicze przy kazdym pozadanym kierunku wiercenia.Do osiagniecia calkowitego, albo cze¬ sciowego nacisku, zgodnie z wynalazkiem zastosowano cisnienie hydrauliczne, które moze pochodzic z dowolnego zródla; prze¬ waznie jednak stosowana jest woda na- pompowywana do rur wiertniczych, która sluzy do smarowania swidra i do jego po¬ suwania; równiez moze byc uzyte powie¬ trze albo para.Do obracania swidra sluzy naped, któ¬ ry posiada urzadzenie, umozliwiajace po¬ suwanie sie osiowe swidra podczas jego pracy i które wywiera nacisk na niego sa¬ moczynnie, w miare posuwania sie swidra.Urzadzenie to sklada sie zwykle z na¬ rzadu napednego, polaczonego z narzademnapedzanym, otrzymujacym ruch obroto¬ wy i który jednoczesnie moze byc pola- pzoiiy z narzadpm, nadajacym posuw osio¬ wy swidrowi, poruszanemu tez urzadze¬ niem napedzaj acem, Z urzadzeniem tern polaczony jest przyrzad, napedzany hydraulicznie w ten sposób, ze nacisk, wywierany na narzad, napedzany w kierunku osiowym, zostaje przeniesiony na narzedzie pracy.Urzadzenie to, uruchomiane hydraulicz¬ nie, sklada sie z cylindra z tlokiem, nape¬ dzanym cisnieniem hydraulicznem. Miedzy cylindrem i tlokiem umieszczona jest spre¬ zyna lub inny narzad sprezysty w ten spo¬ sób, ze wywiera na tlok nacisk przeciwny naciskowi, wywolanemu cisnieniem hy¬ draulicznem i przenosi ten nacisk na cylin¬ der. Przy doprowadzeniu tych czesci do polozenia roboczego cisnienie hydrauliczne naciska na tlok, sciska sprezyne i wywo¬ luje w ten sposób na cylinder nacisk, któ¬ ry zostaje przez napedzany narzad prze¬ niesiony na swider. Cisnienie, przeniesione na tlok, moze byc miarkowane pod wzgle¬ dem nacisku na swider, jednakowoz poza¬ dany jest przyrzad zewnetrzny do ograni¬ czenia wielkosci cisnienia, wywieranego przez plyn.Urzadzenie to sklada sie z kanalu, któ¬ rego przewód boczny na plyn sluzy do przesuwania tloka i sciskania narzadu sprezystego. W ten sposób cisnienie plynu obniza sie w czasie, kiedy tlok przesuwa i otwiera odgaleziajacy sie kanal i przez to ogranicza nacisk, wywierany na narzedzie wiertnicze. Plyn, doprowadzany do cylin¬ dra, przesuwa tlok zwrotnie i sluzy do smarowania swidra.Urzadzenie wedlug wynalazku stosuje sie do wiercenia glebokich otworów oraz do wiercenia stosunkowo plytkich otworów, np. przy robotach górniczych. W pierwszym przypadku urzadzenie jest wykonane jako samodzielna calosc, która moze byc latwo opuszczona do rur wiertniczych na linie drucianej. Po opuszczeniu urzadzenie znaj¬ duje sie w polozeniu roboczem i dziala wtedy zapomoca górnego konca narzadu napedzanego.Sposób dzialania urzadzenia jest w po¬ lowie samoczynny, poniewaz ogranicza sa¬ moczynnie nacisk, wywierany na swider wiertniczy, przy nastawieniu cisnienia od¬ powiednio do róznych twardosci swidrów, uzywanych w górnictwie.Urzadzenie do wiercenia posiada naped i narzady: napedzajacy i napedzany; ten ostatni jest ruchomy wzgledem pierwszego.Nacisk na narzedzie wiertnicze odbywa sie przez ciezar urzadzenia samego i przez czesc napedzana. Aby zwiekszyc lub zmniejszyc nacisk, nalezy, aby ciezar wy¬ mienionej czesci mógl byc zwiekszany lub zmniejszany, np, przez dodawanie pewne¬ go ciezaru nawierzch narzadu napedzane¬ go, albo przez wlaczanie wydrazonej czesci pomiedzy narzad napedzany i swider.Po nalozeniu ciezaru zwieksza sie tarcie o scianki rur wiertniczych i mozliwe jest zacinanie sie narzadu napedzanego, co przeszkadza posuwaniu sie osiowemu swi¬ dra.Jezeli wprowadzic miedzy narzad nape¬ dzany a swider jedno albo kilka ogniw ru¬ ry obciazajacej, to niemozliwe jest zacina¬ nie sie, ale zato urzadzenie staje sie ciez¬ sze. Jezeli podczas wiercenia otworu natra¬ fi sie na szczególnie twarda skale, niezbed¬ ne jest zwiekszenie nacisku na swider, a caly przyrzad wiertniczy musi byc wycia¬ gniety z otworu, aby obciazyc go jednym albo kilkoma ciezarami dodatkowemi. To pociaga za soba strate czasu, szczególnie w urzadzeniu wiertniczem, gdzie rury wiert¬ nicze musza byc wyciagane z otworu. Na poczatku wiercenia oblicza sie obciazenie, jakie winno byc nadane swidrowi w kie¬ runku osiowym. Jezeli to dotyczy urzadze¬ nia wedlug niniejszego wynalazku i jezeli natrafi sie na szczególnie twarda skale, nie¬ zbedne jest wyciagnac urzadzenie zapomo- — 2 —ca liny drucianej i tak je ustawic, aby zo¬ stalo osiagniete wieksze obciazenie, co mo¬ ze byc uskutecznione, np. przez zmiane sprezyny na silniejsza, albo przez dolacze¬ nie sprezyny dodatkowej, zalozonej na dol¬ ny koniec sprezyny pod podkladke oporo¬ wa.Na rysunku uwidoczniono dwa przykla¬ dy wykonania wynalazku, fig. 1 jest to przekrój podluzny przez dolny koniec ru¬ ry wiertniczej z narzadami: napednym, na¬ pedzanym i z urzadzeniem do miarkowania nacisku. Na rysunku tlok pokazany jest w polozeniu, w którem naciska sprezyne i o- twiera odgalezienie kanalu.Fig. 2 jest to przekrój podluzny urza¬ dzenia i uwidocznia tlok w polozeniu, kie¬ dy na niego nie wywiera sie zadnego cisnie¬ nia. Fig. 3 jest przekrojem przez 3—-3 fig. 1. Fig. 4 jest przekrojem przez 4—4 fig. 1.Fig. 5 jest przekrojem przez 5—5 fig, 2.Fig. 6 pokazuje przekrój odmiany wynalaz¬ ku w zastosowaniu do wiercenia otworów poziomych. Fig. 7 uwidocznia przekrój przez 7—7 fig. 6.Trzon swidra, czyli rura napedna 10 po¬ laczona jest przestawialnie na swym dol¬ nym koncu zapomoca mufy 11 z laczni¬ kiem, który sklada sie z narzadu napedza¬ jacego 12 i narzadu napedzanego 13; ten ostatni zwykle jest okragly i moze przesu¬ wac sie wewnatrz narzadu napedzajacego.Narzad napedzany 13 otrzymuje ruch ob¬ rotowy od narzadu 12 zapomoca sprezyny i wodzidla 15, 16.Dolny koniec narzadu napedzanego 13 posiada nagwintowana mufe, w która wsru- bowane jest narzadzie wiertnicze 17, które jest wykonane z mineralu szlifujacego, jak np. pierscienia karborundowego, zamoco¬ wanego w mufie 19 w dowolny sposób, jak np. zapomoca olowiu 20.Na górnym koncu narzadu napedzanego 13 znajduje sie glowica 27, która wspól¬ dziala z wierzcholkiem narzadu napedza- jacego 12, jezeli nastepnie przesuwane zla¬ cze zostanie wyciagniete jedno z drugiego i przeszkadza w ten sposób rozlaczaniu tych obu czesci. Wydrazenie podluzne 22 nar- rzadu napedzanego 13 sluzy do doprowa¬ dzania plynu do narzedzia wiertniczego i tworzy miejsce dla rdzenia, jezeli narzedzie jest przystosowane do wycinania rdzeni, jak to uwidoczniono w przykladzie wyko¬ nania.Miarkownik nacisku sklada sie z cylin¬ dra 23, który zapomoca palaka 24 i liny 25 moze byc opuszczony do rury wiertniczej 10 i umieszczony na glowicy 27 narzadu na¬ pedzanego 13. Zeby ustawic dokladnie spu¬ szczany miarkownik na narzad 13, posia¬ da cylinder 23 nasadke 26 o mniejszej srednicy, która wsuwa sie do wydrazenia 22 narzadu 13. Nasadka 26 jest dostatecz¬ nie dluga, aby utrzymac miarkownik w je¬ go polozeniu roboczem. Wydrazenie 22 w glowicy 27 jest rozszerzone dla ulatwienia wsuwania nasadki 26 i wytworzenia mozli¬ wie szczelnego siodelka dla stozkowej po¬ wierzchni 28 cylindra 23.W cylindrze 23 umieszczony jest prze¬ suwany tlok 29, polaczony z tloczyskiem 30 zapomoca nasrubka 31. Na przeciwle¬ glym koncu tloczyska 30 osadzona jest kie¬ rownica 32, która slizga sie po wewnetrz¬ nej powierzchni 33 nasadki 26. Zapomoca takiego ustroju tlok 2? moze przesuwac sie w cylindrze 23. Przewezenie wewnetrzne 33 tworzy wystep 35, sluzacy do zatrzymywa¬ nia kierownicy 32, przez co zatrzymuje sie tlok 29, kierownica 32 i laczace ich tloczy- sko 30 wewnatrz cylindra 23.Na tloczysku 30 osadzona jest sprezy¬ na 34, której górny koniec opiera sie o dol¬ na powierzchnie tloka 29, a dolny koniec— o wystep 35. Jezeli wiec tlok przesuwa sie wdól, to sprezyna 34 zostaje przyciskana do wystepu 35.W sciance cylindra 23 utworzony jest kanal odprowadzajacy 36, którego górny koniec moze byc otwarty przy ruchu tloka, o ile tylko sprezyna 34 jest scisnieta do- — 3 —statecznie. Fig. 2 uwidocznia tlok w polo¬ zeniu górnem powyzej otworu do kanalu 36, gdzie sprezyna 34 jest rozprezona, a na fig. 1 uwidoczniony jest tlok w swym ru¬ chu powrotnym, podczas którego kanal od¬ prowadzajacy jest otwarty.Jezeli urzadzenie ma byc ustawione w polozeniu roboczem, to rura wiertnicza 10 musi byc opuszczona do otworu tak dale¬ ko, az narzedzie wiercace natrafi na spód otworu, a polaczenie prowadnicze jest po suniete tak, ze glowica 27 na górnym kon¬ cu narzadu napedzanego 12 zostanie od¬ dzielona.Wtedy miarkownik nacisku zostaje spu¬ szczony do rury wiertniczej zapomoca liny 25 i umieszczony w polozeniu, uwidocznio- nem na fig. 1. Rurze wiertniczej 10 zosta¬ je nadany ruch obrotowy, co udziela sie na¬ rzedziu wiertniczemu 17 za posrednictwem polaczenia przesuwalnego. Woda, przezna¬ czona do wiercenia, zostaje doprowadzona pod cisnieniem przez rure 10 i wskutek szczelnosci siodelka na powierzchni 28 plyn dziala na tlok 29 cylindra 23, przesuwajac go wdól wbrew dzialaniu sprezyny 34. Ten ruch wdól odbywa sie az do osiagniecia po¬ lozenia, uwidocznionego na fig. 1, przy którem kanal obwodowy 36 zostaje otwar¬ ty. Woda moze wtedy dostac sie przez ten kanal 36 i przez wydrazenie 33, a stamtad przez otworki 37, wykonane w kierownicy 32 przez wydrazenie 22 do powierzchni ro¬ boczej narzedzia wiertniczego.Przed wprowadzeniem plynu zostaje okreslony i obliczony nacisk na narzedzie przez ciezar narzadu napedzanego 13 i cy¬ lindra 23. Ciezar ten przez odpowiednie wykonanie wymienionych czesci Winien byc wystarczajacy. Jezeli jednak tlok 29 przez nacisk plynu przesuwa sie wdól i przez to sprezyna 34 zostanie scisnieta, na¬ cisk zostaje przeniesiony na cylinder 23 i na narzedzie wiertnicze. Przez dobór spre¬ zyny 34 o odpowiednich wymiarach mozna osiagnac nacisk dowolny na narzedzie wiertnicze.Urzadzenie do wiercenia, uwidocznione na fig. 6 i 7, sklada sie z oslony 38, umie¬ szczonej na podstawie 39. Narzad nape¬ dzajacy sklada sie z dlugiej tulei 40, która obraca sie w lozysku kulkowem 41 oslony 38. Na swym koncu przeciwleglym tuleja zaopatrzona jest w kolo zebate 42, sprze¬ zone z kolem zebatem 43, osadzonem na wale silnika napedzajacego 44. Na tylnym koncu wydrazenia tulei 40 umieszczony jest narzad napedzany 45, przesuwalny w kie¬ runku podluznym zapomoca zlobkowego polaczenia sprezynowego 46. Narzad nape¬ dzany obraca sie z tuleja 40 i moze jed¬ noczesnie posuwac sie w kierunku podluz¬ nym. Narzad napedzany 45 posiada na swym koncu przednim polaczona z nim na¬ sadke 48 dla narzedzia wiertniczego 47.Narzad napedzany 45 wysuwa sie poza tylna strone urzadzenia i posiada wydraze¬ nie 49, w którem umieszczony jest tlok 50 z tloczyskiem 51. Tloczysko moze przesu¬ wac sie wewnatrz nieruchomej kierownicy 52, która jest zaopatrzona w pewna ilosc kanalów 53. Kierownica 52 sluzy za opór dla sprezyny 54, która owija tloczysko 51 i sciskana jest przy ruchu tloka 50.W srodkowej czesci 55 tuleja 40 wydra¬ zona jest nieco szerze), niz srednica narza¬ du napedzanego 45, przez co plyn moze przeplywac naokolo narzadu; równocze¬ snie to wydrazenie sluzy do ograniczenia ruchu naprzód narzadu napedzanego 45.Do tego celu sluzy tuleja 56, której przed¬ ni i tylny koniec tworza wystep, wspól¬ dzialajacy z czolowemi sciankami wyciecia 55 i ograniczajacy ruch narzadu 45 w oby¬ dwóch kierunkach.Plyn doprowadza sie z prawej strony urzadzenia i dostaje sie przez wydrazenie 49 do tloka, który przez cisnienie tego ply¬ nu przesuwa sie naprzód i sciska sprezyne.Fig. 6 uwidocznia tlok w polozeniu przesunietem, kiedy on odkrywa pare otwo- _ 4 —rów 57, wskutek czego plyn jnoze dostac sie do wydrazenia 55, z którego przedostaje sie przez druga pare otworów 58 pod tlo¬ kiem 50 do wydrazenia 49 zpowrotem i przeplywa przez kanaly 53 do narzedzia wiertniczego.Przy takiem urzadzeniu nacisk na na¬ rzedzie wiertnicze okreslony jest przez sprezyne 54 i dozorca bez wzgledu na ci¬ snienie plynu nie moze wytworzyc wieksze¬ go cisnienia na swider, niz to,, jakie jest zgóry wyznaczone, a wiec nacisk ogranicza sie samoczynnie. Jezeli zapomoca tego u- rzadzenia wiercic otwór poziomy, to ciezar poruszanych czesci nie wywiera zupelnie nacisku na swider, a dzialanie takie wywie¬ rane jest wylacznie przez nacisk sprezyny 54 w zaleznosci od dzialania cisnienia ply¬ nu na tlok 50, czyli nacisk na swider wy¬ wierany jest wylacznie przez miarkownik cisnienia plynu. Podczas wiercenia otwo¬ rów pochylych ciezar ruchomych czesci wplywa na cisnienie dodatnio lub ujemnie, lecz ten ciezar moze nie byc uwzgledniany wskutek swej malej wartosci, nawet przy wierceniu pionowych otworów ciezar ten nie ma znaczenia w stosunku do nacisku miarkownika, wywieranego zapomoca ply¬ nu; nacisk przeto na swider jest jednako¬ wo korzystny przy wierceniu we wszystkich kierunkach.Przy wierceniu glebokich otworów u- rzadzeniem, uwidocznionem na fig. 1—5, latwosc, z która miarkownik cisnienia mo¬ ze byc odpowiednio ustawiony w stosunku do róznych warunków pracy, przedstawia wieksza dogodnosc w porównaniu z innemi urzadzeniami. Jezeli np. swider przechodzi ze skal miekkich do twardych, to wskaza¬ ne jest zwiekszyc nacisk na swider, aby przewiercic równiez twarda skale z naj¬ wieksza szybkoscia. Do nastawienia na wiekszy nacisk potrzebne jest tylko wycia¬ gnac zapomoca liny uwidoczniony na fig. 2 miarkownik cisnienia i wstawic w nim mocniejsza sprezyne 34, albo nalozyc na wystepy 35 podkladki, przez co zwiekszy sie nacisk sprezyny 34 az do czasu, dopóki tlok 29 nie uwolni przewodu 36.Uzycie miarkownika cisnienia zmniej¬ sza albo usuwa daznosc do zacisniecia przesuwnego sprzegla, kiedy dziala na swi¬ der dodatnie i miarkowane cisnienie plynu.Przy wierceniu pokladów, zawieraja¬ cych rope, wode lub gaz, zdarza sie czesto, ze te znajduja sie w ziemi sprezone, co u- trudnia wiercenie. Przy uzyciu jednak miarkownika nacisku to sprezenie zostaje przezwyciezone przez cisnienie plynu wiertniczego i poniewaz nacisk, wywierany na narzedzie wiertnicze, zalezy od róznicy cisnien na przeciwlegle strony, to nacisk nie zostaje zmniejszony przez cisnienie ropy,! wody lub gazu, które moga odplywac przez wiercony otwór do góry.Miarkownik nacisku przedstawia takze odpowiednie urzadzenie do osiagniecia po trzebnego nacisku na poczatku wiercenia otworu, poniewaz miarkownik posiada od¬ powiednio mala srednice i maly ciezar, a takze latwosc ruchu i ustawiania. Stosowa¬ nie dlugich obciazajacych zerdzi wiertni¬ czych albo innych ciezarów dla osiagniecia odpowiedniego nacisku staje sie zbyteczne. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Miarkownik nacisku na swider pod¬ czas wiercenia z krazacem narzedziem wiertniczem, mogacem sie przesuwac W kie¬ runku podluznym w otworze wiertniczym, znamienny tern, ze z narzedziem wiertni¬ czem polaczony jest narzad, który znajdu¬ je sie pod cisnieniem czynnika doprowa¬ dzanego (wody, pary, gazu). 2. Miarkownik wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tern, ze narzad, znajdujacy sie pod cisnieniem czynnika doprowadzanego, skla¬ da sie z cylindra z przesuwajacym sie w nim tlokiem, który polaczony jest z cylin¬ drem zapomoca sprezystego ogniwa po»- — 5 —sredniego, które przenosi cisnienie dopro¬ wadzonego czynnika na cylinder. 3. Miarkownik wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze tlok znajduje sie pod ci¬ snieniem czynnika doprowadzonego, przy- czem sprezyste ogniwo posrednie (sprezy¬ na) przenosi nacisk czynnika na cylinder, a przez niego na narzedzie wiertnicze w kie¬ runku podluznym. 4. Miarkownik wedlug zastrz. 1—3, zna¬ mienny tern, ze posiada przyrzad do zatrzy¬ mania ruchu tloka po osiagnieciu cisnienia, wywieranego na cylinder, wzglednie przez scisniecie sprezyny posredniej okreslonej wielkosci. 5. Miarkownik wedlug zastrz. 1—4, zna¬ mienny tern, ze posiada przyrzad do zmniejszenia cisnienia czynnika doprowa¬ dzonego z chwila, gdy cisnienie, wywierane w kierunku podluznym na narzedzie wiert¬ nicze, wzglednie na cylinder osiaga okreslo¬ na wysokosc. 6. Miarkownik wedlug zastrz. 5, zna¬ mienny tern, ze przyrzad do zmniejszania cisnienia na tlok jest rozrzadzany przez ten sam tlok. 7. Miarkownik wedlug zastrz. 6, zna¬ mienny tern, ze cylinder zaopatrzony jest w przewód okrezny, który podczas suwu tloka pozostaje otwarty, przez co cisnienie czynnika, wywierane na tlok, zostaje zmniejszone, przyczem czynnik tloczny slu¬ zy do smarowania narzedzia wiertniczego. 8. Miarkownik wedlug zastrz. 1—7, zna¬ mienny tern, ze zaopatrzony jest w stozko¬ wa powierzchnie uszczelniajaca, zapomo- ca której jest osadzony w narzadzie nape¬ dzanym, obejmujacym swider i przesuwal- nym wzdluz w narzadzie napedzajacym po opuszczaniu do rur wiertniczych. 9. Miarkownik wedlug zastrz. 7, zna¬ mienny tern, ze przewód okrezny prowadzi do kanalów, otaczajacych narzedzie wiert¬ nicze, przez które przeprowadzany plyn przenika do narzedzia wiertniczego. Eggleston Drilling Corporation. Zastepca: M. Brokman, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 7896. Ark. i.Do opisu patentowego Nr 7896. Ark.

2. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa PL PL