SE441291B - Kneledskoppling vid bergborr - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 71906247-'7 anordning, som innesluter ett parti av borrsträngen oftast i närheten av borrkronan. Denna anordning är försedd med klackar, som kan förskjutas radiellt i förhållande till borrsträngens längdaxel. Genom att på ändamålsenligt sätt förflytta dessa klackar, som anligger mot borrhålsväggen, åstadkommes att borrkronans längdaxel förskjutes från centrum I i förhållande till borrhålets längdaxel, dvs. en ändring av borrningsriktningen. Vid användning av sådana anordningar blir borrníngsförloppet diskontínuerligt och utföres genom É efter varandra följande arbetsmoment, mellan vilka borrningen måste stoppas för att tillåta förflyttning av avböjnings- anordningen. Därigenom uppstår avsevärd tidsförlust, som ökar kostnaderna för en borrningsoperation.

Med den nuvarande borrníngstekníken, varvid användes en nedtill anbragt bottenmotor, har föreslagits att mellan borrsträngen och det som benämnes "borrhuvudet" (aggregat innefattande borrkronan och bottenmotorn) anbringa en knä- ledskoppling med bestämd vinkelställníng. Varje gång borr- níngsriktningen behöver ändras måste sålunda hela borrsträngen dragas upp till ytan för att anbringa en ny knäledskoppling, vars vinkelställning är vald beroende på den önskade avvikel- sen.

Det har även föreslagits nya och ledbara knäkopplingar _ av den typ, som beskrives i den franska patentskriften 1 252 703 eller omnämnes i den franska patentskríften 2 175 620. Dessa kopplingar består i huvudsak av två inbördes V ledbara rörformade partier, som endast kan intaga två lägen i förhållande till varandra. I det första läget är de båda- kopplingspartierna belägna i rät linje efter varandra (dvs. vinkel = noll), och i det andra läget bildar de båda kopp- lingspartierna mellan sig en bestämd vinkel. Liksom vid de tidigare nämnda knäkopplingarna måste åtminstone ett av kopplingselementen tagas upp till ytan, när den önskade av- vikelsen icke överensstämmer med den vinkel, som kan bildas mellan de båda kopplingselementen. 0 Uppfinningen avser en knäkopplíng, som eliminerar nackdelarna hos kända anordningar och som utgöres av två rörformade element, som mellan sig bildar en vinkel, vilken medelst fjärrstyrning kan ändras företrädesvis mellan noll och ett maximibelopp. 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 Sammanfattningsvis uppnås ändamålet med uppfinningen genom svängning av ett av de rörformade elementen omkring en rotationsaxel, som är skild från de båda rörformade elemen- tens längdaxlar, med vilka denna rotationsaxel sammanlöper i en och samma punkt, varvid svängningen åstadkommes medelst fjärrstyrda organ.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig¿_l schema- tiskt visar principen för knäkopplingen enligt uppfinningen; fig. Z i axiell sektion visar en första utföringsform av uppfinningen; fig. 3 visar en perspektivvy av ett parti av styrspår; fig. 4 visar en utbredd vy av štyrspåren; fig. 5 visar hjälporgan för vridfast låsning av knäkopplingens element; fig. 6 visar hjälporganens verkningssätt; fig. 7A och 7B visar en andra utföringsform av uppfinningen; fig. 8 visar ett utföringsexempel på medel för avkänning av kopp- lingsaxelns förflyttning; fig. 9 och 10 visar en låsring, som samverkar med styrspåren; fig. 11A-11E visar låsringens verkningssätt; fíg. 12 visar organ, som alstrar ett bestämt tryckfall i borrfluidens utflöde, fig. 13A och 13B visar en tredje utföringsform enligt uppfinningen; fig. 14 visar i större skala styrmekanismen i fig. 13A.

Kopplingen består av två rörkroppar 1 och Z, som är inbördes förbundna medelst ett tappelement Za, som har en längdaxel A och är fast förbundet med exempelvis rörkroppen Z. Rörkroppens 1 längdaxel X'X och rörkroppens 2 längdaxel Y'Y samt längdaxeln A sammanlöper i en och samma punkt O.

Vinklarna (A, X'X) och (A, Y'Y), som bildas av längd- axeln A och längdaxlarna X'X och Y'Y, har samma belopp a.

Den kontinuerliga svängningen av kroppen 2 omkring längdaxeln A gör det möjligt att ändra den av axlarna X'X och Y'Y bildade vinkeln mellan ett maximibelopp Za (kroppens 2 läge visat med heldragna linjer) och ett belopp = noll (kroppens 2 läge visat med streckade linjer).

Beloppet a väljes beroende på den maximívinkel man önskar bibringa knäkopplingen enligt uppfinningen. Sväng- ningen av kroppen 2 omkring längdaxeln A kan utföras kontinuer- ligt, varigenom det är möjligt att reglera vinkeln (X'X, Y'Y) till ett önskat belopp mellan noll och Za, men denna svängning kan även utföras stegvis, varvid två efter varandra nål v°°ßq 10 15 20 25 30 35 40 1soee47~7 följande lägen motsvarar en svängning G av kroppen 2 omkring längdaxeln A, så att: e=2_ï n där n är ett heltal valt i ändamål att erhålla n aktuella belopp av kopplíngens vinkelställning, varvid företrädesvis ett av de n inbördes lägena av de båda kropparna svarar mot ett belopp noll av vinkeln (X'X, Y'Y). -Öm såsom referens tages det läge, där de båda rör- kropparna 1 och 2 är belägna i linje med varandra, bestämmes vinkel o, som bildas av de båda rörkropparna, av uttrycket: cos o-= 1 - 2 sinz a-sinz % Pig. 2 visar i sektion en första utföringsform av uppfinningen, där de båda rörkropparnas längdaxlar samman- faller.

Rörkroppen 1, som exempelvis utgöres av ett flertal ände mot ände hopkopplade element 1a, 1b, är förbunden med en borrsträng 3 medelst en gängníng 4. Rörkroppen 2, som utgöres av ett flertal element Zb, Zc, är medelst en gäng- ning 6 fastskruvad vid en bottenmotor 5, såsom en turbin, en deplacementsmotor, eller en elmotor.

Uvre änden av kroppen 2 uppbär ett tappelement Za, vilket passar in i en borrning 11 i nedre partiet av kroppen 1. Tappelementet Za med längdaxeln A är så utfört, att längd- axeln A och kropparnas 1 och 2 längdaxlar sammanlöper i en och samma punkt 0. - Rörkropparna 1 och 2 fasthälles i sitt sammanförda läge medelst ett anslag 14, som upptager de axiella påkänningar, vilka utövas på kopplingen vid dess användning. Centreringen av elementet Za i borrníngen 11 åstadkommes medelst rullníngs- lager, som schematiskt visas vid 15,16 och 17 och som till- låter de båda rörkropparna att vridas i förhållande till varandra. En packning 18 säkerställer tätheten.

En rörformad kopplíngsaxel 20, vars längdaxel samman- _ faller med längdaxeln A, är anordnad att vridfast förena kropparna 1 och 2, när den befinner sig i det i fig. 2 visade läget (översta läget), och att vrida kroppen 2 omkring längd- axlen A en vinkel G varje gång den avviker från detta läge.

Axeln 20 har fyra olika verksamma partier: 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 1) Längs partiet A har axeln 20 bommar 22, som sam- verkar med korresponderande bomspår 21 i kroppens 1 borrning i ändamål att vridfast förbinda kroppen 1 och axeln 20 samtidigt som den sistnämnda tíllåtes förflyttas axíellt.

Z) Längs partiet B har axeln 20 ett fasonerat styrspår 28 (fig. 3), som samverkar med åtminstone ett styr- stift 26 på kroppen 2. Detta styrstift är radiellt indragbart i kroppens 2 vägg och mot verkan av åter- föringsfjädrar, som ständigt håller Stiftet anliggande mot spårets 28 botten, vars djup varierar, såsom visas i fig. 3. Spåret och styrstiftet-åstadkommer vrid- ning av kroppen 2, när axeln 20 är avlägsnad från sitt övre läge. 3) Längs partiets C har axeln 20 bommar 23 (till ett antal av n eller multiplar av n), under det att borrníngen i kroppen 2 har korresponderande bomspâr 24. Bomspårförbandet 23,24 förbinder kropparna 1 och 2 vridfast, när axeln 20 befinner sig i sitt övre läge. 4) I partiet D är anbragt en fjärrstyrd mekanism, som åstadkommer förflyttning av axeln 20 i förhållande till kroppen 1, och som exempelvis avstänger borr- fluidens passage genom axelns 20 borrning.

Packningar 19 säkerställer tätheten mellan cirkulations- fluiden och den inre mekanísmen. _I huvudet 20a, som bildar ett kolvpartí av axeln 20, är axelns 20 ínvändiga borrning Z0b för fluidens passage delad i ett flertal perifera kanaler 20c. På kolven 20a är vridbart anbragt en cirkulär skiva 78, som har samma passager och kan vridas en viss vinkel i förhållande till kolven i ändamål att helt eller delvis avstänga öppningarna av kanaler- na 20c för borrfluidens passage. Denna vridning åstadkommes av en styrstång 79, som i höjd med skivan 78 har platt tvär- sektion och sträcker sig genom en slits i denna. Styrstången 79 är styrd medelst en lagring 80 och vrids medelst en elektro- magnet 81 eller annat elektromagnetiskt organ. Den elektriska förbíndningen med ytan åstadkommes medelst ett axiellt kontakt- stift 82.

Med 83 är betecknat en ventil, som är förbelastad till det nödvändiga trycket för att kunna förskjuta kolven 20a, 906%" 10 15 20 3 30 -35 40 »79Û6247fi7 såsom ovan beskrivits.

Med 84 är betecknat ett ringformat anslag, som begränsar axelns 20 förflyttning uppåt medelst en fjäder 25, som an- ligger mot en ring 85. Återföringsfjädern 25 förflyttar axeln 20 uppåt så snart vridningen 9 erhållits.

I det följande beskrives anordningens verkningssätt, som sker stegvis, varvid ett steg motsvarar en vridning 9 = EEE av kroppen 2 omkring längdaxeln A, och när en vridning av n steg har utförts, är ett varv fullbordat och man har återkommit till utgångspunkten: 1) 2) När borrningen har nått ett djup, där man önskar ändra knäkopplingens vinkelställning, stoppar man církulationen av borrfluid och frigör borrverktyget från borrhåls- bottnen.

Man aktiverar elektromekanismen 81 i ändamål att vrida .skrivan 78 och avstänga fluidpassagerna i huvudet 20a, som bildar kolvparti av axeln 20. 3) Man återställer borrfluidcirkulationen. 4] 5) 6) 7) Kolven 20a, som är utsatt för borrfluidtrycket, för- flyttar axeln 20 axiellt nedåt i fig. 2; läget av styr- stíftet 26 i förhållande till spåret 28 ändras och styr- stiftet 26 förflyttas från läget Z6a till läget 26b (fig. 4), i vilket bommarna 23 är frigjorda från bom- spâren 24, varigenom kropparna 1 och 2 icke längre är vridfast förbundna med varandra.

Fortsatt axiel1_förflyttning av axeln 20 åstadkommer att kroppen 2 vrids, varvid styrstiftet 26 följer spårets lutande parti 28a och uppnår läget 26c efter en vrid- ning 0. Kolven 20a frilägger ventilen 83, som begränsar borrfluidtrycket ovanför kolven, varigenom det vid ytan utvisas att axeln 20 har förflyttats hela sin slaglängd.

Under hela förflyttníngen av axeln 20 har skivan 78 bibehållit sitt läge för avstängning av kanalerna ZOC tack vare en tillräcklig längd av styrstången 79, ut- efter vilken skivans 78 slits glider.

Eluídcirkulationen avbrytcs på nytt.

Man passíverar elektromekanismen 81. Medelst ett icke visat mekaniskt återföringsorgan förflyttas stången 79 tillbaka till sitt begynnelseläge och medbringar 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 därvid skivan 78, som frílägger kanalerna 20c. 8) Återföringsfjädern 25 förflyttar axeln 20 tillbaka till sitt begynnelseläge. Styrstiftet 26 som följer ett parti av spåret Z8b som är parallellt med axeln 20, uppnår först läget 26b' (fig. 4). 9] Därefter, i sista fasen av axelns 20 translationsrörelse, som bringar styrstiftet 26 att passera från läget 26b' till läget 26a', samverkar axelns 20 bommar 23 med kroppens 2 bomspår 24 i ändamål att på nytt vridfast förbinda rörkropparna 1 och 2.

En förnyad vridning O kan åstadkommas genom att man upprepar den ovan beskrivna operationscykelnf Det bör obser- veras, att styrstiftet 26 då intager lägena 26a' och 26b' och därefter, på grund av djupskillnaderna i spåret 28, automatiskt införes i ett nytt parti 28a'.

För att försäkra sig om att övergången från läget Zóc till läget 26a' utföres pâ rätt sätt, kan man använda en làsanordning, som vridfast förbinder kropparna 1 och 2, när axeln 20 förflyttas medelst fjädern 25, och som sättes ur funktion så snart bommarna 23 samverkar med bomspåren 24.

Detta kan exempelvis utföras så, som visas i fíg. 5, medelst åtminstone en låspinne 87, som är anbragt på kroppen 1 och fasthålles i sitt läge medelst kulor 88. I kroppen 2 och koaxiellt med låspinnen 87 är upptaget en borrning 89 med samma diameter som låspínnen 87. Denna borrning är så anordnad, att den mynnar i det fria mellanrummet mellan två efter varandra följande bomspår 24 i kroppen 2. I borr- ningen 89 är anbragt en återföringsstång 90 av samma längd som borrningen.

Vid slutet av kroppens 2 vridning bríngas styrstiftet 26 att förflyttas från läget Z6c till läget 26c' genom en ytterligare axiell förskjutning av axeln 20 (fig. 6). Under denna förflyttning bringas kolven 20a till anliggníng mot låspinnen 87 och inskjuter den delvis i borrningen 89, var- vid änden av stången 90 införes mellan tvâ bomspår i kroppen 2. Låspinnen 87, som i detta läge fasthålles av kulorna 88, förbinder vrídfast kropparna 1 och 2. När axeln 20 âterföres till sitt övre läge, kan styrstiftet 26 endast följa partiet Z8b av spåret 28 ( fig. 6). När bommarna 23 på nytt ínföres i bomspåren 24, skjutes stången 90 tillbaka och lâspinnen R QUALWY , P00 Poor QUÄ 10 15 20 25 30 35 40 Wíâdöiâdïe? 87 âtertager sitt begynnelseläge.

Fig. 7A och 7B visar i sektion en annan utföringsform av uppfinningen, som skiljer sig från den förut beskrivna utföringsformen dels genom den fjärrstyrda mekanism, som åstadkommer förskjutning av axeln 20, dels genom låsanord- ningen.

I detta fall är axelns 20 nedre ände förlängd medelst en nedtíll belägen ihålig kolv 27, som mot verkan av fjädern 25 är glidbar i kroppens 2 borrning 29, vars längdaxel samman- faller med längdaxeln A. Packningar 30 säkerställer tätheten mellan kolven 27 och borrningen 29. Axelns 20 övre ände är förlängd medelst en ihålig kolv 31, som är glídbar i kroppens 1 borrning 32, vars längdaxel sammanfaller med längdaxeln A.

Packningar 33 säkerställer tätheten mellan kolven 31 och borrningen 32.

Den nedre kolvens 27 ytterdiameter är större än den övre kolvens 31 ytterdiameter.

Borrningarna 29, 32 och axelns 20 kolvar 27,31 begränsar en tätad ringspalt 34.

I det övre partiet av kroppens 1 borrning är anbragt en behållare 35, som innehåller en hydraulvätska t.ex. olja, och som har en vägg 36, av vilken åtminstone ett parti är deformerbart och utfört av t.ex. neopren. Behållaren är anbragt i ett stelt skyddshölje 37, vars vägg är försedd med hål 38, så att borrfluíden, som cirkulerar i knäkopplingen, utövar tryck mot behållarens 35 vägg 36. En passage 39 i kroppen 1 sätter ringspalten 34 och behållaren 35 i förbindelse med varandra via en ventil 70 som har ett öppningsläge och ett stängningsläge. Läget av denna ventil, som t.ex. utgöres av en magnetventil, styres från ytan, såsom närmare beskrives i det följande.

Ett element 40 anordnat att åstadkomma ett tryckfall i borrfluidflödet, är anbragt i strömningsríktningen före kolven 27, närmare bestämt mellan ringspalten 34 och behållaren 35. I den illustrerade utföríngsformen är elementet 40 an- bragt i kroppens 1 borrning men kan inom ramen för uppfin- ningen_ocksâ vara anbragt i axelns 20 borrning.

En kompensator, som i sin helhet är betecknad med 41, är anordnad dels att hålla trycket av fluiden, som fyller ringspalten 34, vid ett belopp, som i huvudsak är lika med _ ....._.t. 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 det tryck, som råder i kroppens 2 borrning, när ventilen 70 är stängd, dels att kompensera läckning av hydraulvätska.

Kompensatorn innefattar ett böjligt membran 42, som tillsammans med kroppens 1 borrning begränsar en ringspalt 43, som via hål 44 står i förbindelse med passagen 39. Mem- branet begränsar tillsammans med kompensatorns 41 kropp 45 en kammare, som via hål 46 står i förbindelse med knäkopp- lingens inre utrymme i strömningsriktningen efter elementet 40, som alstrar ett tryckfall i beroende av borrfluidens strömningsriktning.

Styrsígnalerna till magnetventilen 70 överföres från ytan medelst en kabel eller ledning 47, som kan vara anbragt inuti borrsträngen 3 eller utförd i ett stycke med denna.

En elektrisk koppling 48 kan vara av godtycklig känd typ, som åstadkommer elektrisk förbindning mellan kabeln 47 och magnetventilen 70.

Organ kan vara anordnade att indikera de båda kropparnas 1 och 2 inbördes läge och kan exempelvis utgöras av ett magnetiskt element såsom en permanentmagnet 49, som är fästadi vid kroppens 2 ände Za, samt en grupp strömbrytare 50 vilka är fast förbundna med kroppen 1. Strömbrytarna kan exempelvis vara av den typ, som har en böjlig tunga. I varje läge av kroppen 2 påverkar magneten 49 endast en enda av strömbrytarna 50, som då utvisar kropparnas 1 och 2 inbördes läge. För detta ändamål är strömbrytarna förbundna med ytan exempelvis medelst elektriska ledningar 51, den elektriska kopplingen 48 och kabeln 47.

Knäkopplingens verkníngssätt beskrives i det följande, varvid antages att kropparna 1 och 2 i utgångsläget är be- lägna i linje med varandra. Kopplingen befinner sig i det i fig. 7A och 7B visade läget och magnetventilen 70 är sluten.

Borrfluiden cirkulerar i den medelst pilarna visade riktningen i ändamål att mata bottenmotorn 5, när den exempel- vis utgöres av en turbin, och att spola borrverktyget (ej visat). Trycket av hydraulvätskan, som fyller behållaren 35, har ett belopp P1, som är lika med trycket av borrfluíden, som matar knäkopplingen. Elementet 40 åstadkommer i borrfluid- flödet ett tryckfall AP. Trycket P2 i strömningsriktníngen efter elementet 40 är lägre än trycket P1 och är lika med: P2 = P1 - APr roon QUAL 10 15 20 25 30 35 40 7906247-*7 10 Trycket av hydraulvätskan, som fyller ringspalten 34, hålles medelst kompensatorn 41 vid ett belopp, som är i huvudsak lika med P2. Den förspända fjädern 25 håller då axeln 20 i det övre läge, som visas i fig. 7B. Styrstiftet 26 befinner sig i det i fig. 4 visade läget 26a.

För att ändra knäkopplingens vinkelställning med bi- behållen borrfluidcirkulation överför man från ytan en styrsignal via kabeln 47. Denna signal åstadkommer öppnande av ventilen 70, som via passagen 39 sätter behållaren 35 i förbindelse med ringspalten 34. Hydraulvätskan i ríngspalten 34, som då har trycket P1, verkar på den nedre kolven 27 och förskjuter denna mot verkan av fjädern 25, varvid ring- spalten 34 matas från behållaren 35. Styrstíftet uppnår först läget Z6b (fig. 4) och axelns bommar 23 frigöres från kroppens 2 bomspår 24. Förskjutningen av den nedre kolven 27 fortsätter.

Styrstiftet 26 passerar från läget 26b till läget 26c, var- vid kroppen Z vrids omkring längdaxeln A en vinkel: 9 = 2 n n När styrstiftet 26 befinner sig i läget 26c, överföres information härom till ytan medelst en styranordning, t.ex. en elektrisk kontakt (ej visad). Denna styranordning kan eventuellt utgöras av indikeríngsorganen 50.

Man stoppar borrfluidcirkulationen. Hydraulvätsketrycket i behållaren 35 och i ringspalten 34 blir då i huvudsak lika med borrfluidtrycket i rörkroppen 2. Den förspända fjädern 25 förskjuter axeln 20 uppåt i fig. 7B, varvid axeln 20 driver hydraülvätska in i behållaren 35. Styrstiftet 26 uppnår först läget Z6b' och därefter 26a', varvid kroppen 2 och axeln 20 på nytt förbindes vridfast, varefter man stänger ventilen 70. ' Dessa operationer kan upprepas till dess att knäkopp- lingen bibringats den önskade vinkelställningen.

När ventilen 70 är stängd, kan borrningsoperationen fortsättas, varvid borrfluidcirkulationen pâ nytt ígängsättes.

Pig. 8 visar en annan utföringsform av de organ, som utvisar när styrstiftet 26 har kommit fram till läget Z6c.

Enligt denna utföringsform sätter den nedre kolven 27 axelns 20 borrning i förbindelse med kroppens 2 borrning 29 medelst en axiell kanal 7 och en eller flera sidobelägna kanaler 8. Borrningen 29 har en ansats 9, vilken i kolvens 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 11 27 nedre läge (visat med streckade linjer i fig. 8) till- sluter de sidobelägna kanalerna 8. När kolven 27 bringas till anliggning mot ansatsen 9, ändras sålunda borrfluidens strömningsförhållanden, vilket kan avkännas vid ytan.

En annan utföríngsform av organen för låsning av kroppar- na 1 och 2 när kolven 20 befinner sig i sitt nedre läge, visas i fig. 9-11E. Dessa låsorgan innefattar en ring eller en hylsa 52, som omsluter styrspåret 28 (fig. 9). Hylsan har åtminstone ett spår 53, som upptager styrstiftet 26 och som visas utbrett i fig. 10. Hylsan är vid sina ändar försedd med tänder 54 och 55 anordnade att samverka med tänder 56 och 57 på axeln 20. En fjäder 58, som är anbragt mellan axeln 20 och hylsan 52, strävar att förflytta den sistnämnda för att bringa tänderna 54 och 56 till ingrepp.

Verkningssättet illustreras i fig. 11A-11B, i vilka spåret 53 är skuggat med snedsträckníng för bättre förståelse av figurerna.

Under borrningsoperationen befinner sig hylsan i det i fig. 11A visade läget, varvid tänderna 55 och 57 står i ingrepp och vrídfast förbinder hylsan 52 och axeln 20. När axeln 20 förskjutes axiellt, intager spåren 28 och 53 de inbördes lägen, som visas i fig. 11B, där tänderna 55 och 57 bringas till ingrepp med varandra, därefter de inbördes lägen, som visas i fig. 11C, där genom fjäderns 58 verkan och efter vridning av hylsan 52, som drives av styrstiftet 26, tänderna 54 och 56 stoppar axelns 20 och hylsans 52 vridning. En axiell förskjutning av axeln 20 i motsatt rikt- ning sker under dessa förhållanden utan att vridning upp- står i förhållande till styrstiftet 26 (fig. 110). Hylsan 52 och axeln 20 är på nytt vridfast förbundna medelst tänder- na ss och 57 (fig. HE). i ' Pig. 12 visar utföringsformen av ett element 40, som är anordnat att åstadkomma ett bestämt tryckfall i beroende av borrfluidflödet.

Elementet 40 utgöres i detta fall av en strypring 60, som åstadkommer en diameterförminskning av kroppens 1 borr- ning. Ett rörligt element 61 kan förflyttas i kroppens 1 borrning under inverkan av en förspänd fjäder 62. I det visade exemplet är elementet 61 fasonerat på sådant sätt, att tryckfallet i borrfluidflödet i huvudsak oberoende av soon. wl 15 20 25 30 35 40 7906247-7 12 flödet. För detta ändamål har elementets 61 ände en i huvud- sak konisk konfiguration. En ökning av flödet åstadkommer ett ökat tryckfall. Elementet 61 förflyttas mot verkan av den förspända fjädern 62 och íntager ett nytt jämviktsläge, som korresponderar med det begynnelsebelopp av tryckfallet, för vilket fjädern 62 är förspänd.

Pig. 13A, 13B och 14 visar en annan utföringsvariant av knäkopplingen enligt uppfinningen.

Den övre rörkroppen 1 är förbunden med borrsträngen 3 medelst en skarvhylsa 104 försedd med gängningar 4 och 4a.

Den nedre rörkroppen Z, som är sammansatt av ett flertal element 2b, Zc, 2d förenade ände mot ände medelst gängningar 207 och 208, är fastskruvad vid en bottenmotor 109, t.ex. en turbin, medelst en gängning 10.

I det nedre partiet av kroppen 1 är upptaget en borr- ning 11 med längdaxeln A. Den nedre ytan 12 av kroppen 1 är vinkelrät mot längdaxeln A och planet utefter ytan genom- går den gemensamma skärningspunkten för längdaxlarna X*X och _ A.

Den övre änden av kroppen Z uppbär ett tappelement Za, som.passar in i borrningen 11, och vars längdaxel bildar en vinkel u med kroppens 2 längdaxel Y'Y. Kroppen 2 har en ansats 13, vílkens mot tappelementets Za längdaxel vinkel- räta yta är belägen i ett plan genom skärningspunkten för. längdaxeln Y'Y och med elementets 2a längdaxel.

Rörkropparna 1 och 2 fasthâlles i sitt sammanförda läge medelst ett anslag 14, som upptager de axiella påkän- ningarna på kopplingen under dess användning. Centreringen av elementet 2a i borrningen 11 âstadkommes medelst rull- níngslager, som schematískt är visade vid 15,16 och 17, vilka tillåter relativ vridning mellan de båda rörkropparna.

Packningar 18 och 19 säkerställer tätheten mellan kropparna 1 och Z.

Inuti rörkropparna 1 och 2 är en ihålig axel 20 anbragt koaxiellt med elementet Za och borrníngcn 11, dvs. koaxíellt med längdaxcln A. Axeln 20 och kroppen 1 är ständigt vrid- fast förbundna, vilket åstadkommes genom samverkan mellan en bomspårförsedd borrning 21 i kroppen 1 och komplementära bommar 22 på axeln 20, vilken även är försedd med bommar 23, som kan samverka med en bomspårförsedd borrning 24 i kroppen 10 15 20 25 30 35 40 7906247-7 13 2, när axeln 20 medelst en fjäder 25 är förflyttad till det i fig. 13A visade läget. I detta läge är kroppen 2 och axeln 20 vridfast förbundna.

Axeln 20, som är axiellt förskjutbar inuti rörkropparna 1 och 2, har på sin utsida ett fasonerat styrspår 28, som samverkar med åtminstone ett med kroppen 2 fast förbundet styrstift 26 i ändamål att vrida kroppen 2 omkring längd- axeln A, när axeln 20 förskjutes axiellt från sitt i fig. 13A visade läge. Detta styrspår, som visas i fig. 3, tillåter stegvis vridning av rörkroppen 2 omkring längdaxeln A.

Den nedre änden av axeln 20 är anordnad med en styr- mekanism, som i sin helhet är betecknad med 127 och visas i större skala i fig. 14, och som innefattar en rörformad kolv 129, vilken är glidbar i kroppens 2 borrning, som är koaxiell med axeln 20. Kolven 129 är fästad vid axelns 20 ände medelst en gängning 130. Ett ventílsäte 131 förlänger kolven 129, vid vilken det är fästat medelst en gängning 132. Ventilsätet 131 har en konisk borrning 133 anordnad att upptaga ett rörformat element 134, vars koniska ände 135 korresponderar med borrningen 133. Elementet 134, som ut- gör en ventilkropp, är axiellt glidbart i en borrning i kolven 129 och påverkas av en fjäder 136, som är anbragt mellan kolven 129 och en utvändig fläns 137 på elementet 134.

Elementet 134 är utefter ett parti av dess höjd försett med slitsar, som är parallella med dess längdaxel och utgår från dess koniska ände. Slitsarna 138 begränsar mellan sig tungor 139, av vilka åtminstone tre 139a regelbundet för- delade är böjliga och på sin insida har klackar 140, under det att på deras utsida flänsen 137 är borttagen av skäl, som närmare beskrives i det följande. Ventilsätet 131 är även försett med en frigöringstapp 141 anordnad att avlägsna elementet 134 från ventilsätet 131 i ett visst läge av axeln 20.

I sitt nedre parti (fig. 13B) har rörkroppon Zd ett hus 142, som fasthålles koaxíellt med rörkroppen och i sitt övre parti har en öppning 143 samt lämnar en ringspalt 144 fri för borrfluidflödet. Husets 142 väggar är företrädesvis försedda med genomströmningshål 145 för borrfluíden.

För att åstadkomma effektiv smörjning av axeln 20 och de olika komponenterna av mekanismen 127 är anordnat ett agge; ~z°°$ .v 10 15 20 Z5 30 35 40 7906247-7 14 oljeförråd i en i huvudsak tillsluten ringspalt 146 mellan den övre kroppen 1 och axeln 20. Detta oljeförråd har även en annan uppgift som beskrives närmare i det följande. Ring- spalten 146 är i sitt övre parti tillsluten medelst en fritt rörlig kolv 147, som gör det möjligt att hålla oljetrycket vid samma tryck som borrfluíden, som matar knäkopplíngen, och genom förskjutning kompenserar eventuella oljeläckor.

Packningar 148 och 149 säkerställer tätheten i höjd med kolven 147 och mekanismen 127.

Den ovan beskrivna anordningens verkníngssätt är följande, varvid antages att knäkopplingen befinner sig i det i fíg. 13A och 13B visade läget och att rörkropparnas längdaxlar samman- faller samt att borrningsoperationen har utförts till sådant djup, att man önskar ändra borrningsriktningen.

Utan att avbryta cirkulationen av borrfluid inför man i borrsträngen en stålkula med bestämd diameter, vilken stoppas upp av tungornas 139a klackar 140, såsom visas med streckad linje i fig. 14. Denna kula åstadkommer ett tryck- fall AP i borrfluidflödet. Det i axelns 20 borrning rådande trycket överföres medelst den fritt rörliga kolven 147 (fig. 13A) och medelst oljan till kolvens 129 ovansida 129a.

Borrfluidflödet, som verkar dels på kulan, dels på kolven 129 genom tryckskillnaden AP, åstadkommer en axiell förskjut- ning av axeln 20 i borrfluidflödets riktning mot verkan av fjädern 25. Styrstiftet, som först befann sig i läget 26a (fig. 4) uppnår läget Zób. I detta läge är axelns 20 bommar 23 och rörkroppens 2 homspår 24 frigjorda från varandra så att axeln 20 och kroppen 2 kan vridas i förhållande till varandra. Axelns 20 axiella förskjutning fortsätter och styr- stiftet 26 uppnås läget 26c, varvid kroppen 2 vrids omkring längdaxeln A en vinkel 9 = 253.

När styrstiftet 26 uppnår läget 26c, bringas frigöríngs- tappen 141 till anliggníng mot en ansats 150 på kroppen 2 (fig. 13B) och stoppar elementet 134, under det att axeln 20 och ventilsätet 131 fortsätter att förflyttas, varvid fjädern 136 hoptryckes. Därefter anligger elementets 134 koniska parti 135 icke längre mot den koniska borrningen 133. Under inverkan av borrfluidcn avlägsnas de elastiskt eftergivlíga tungorna 139a, som icke är försedda med flänsar 137, från anordníngens längdaxel, och kulan, som är frigjord, 10 15 7906247-'7 15 faller ned i kopplingens nedre parti till huset 142 (fig. 13B).

Sedan det av kulan alstrade tryckfallet har upphört, utsättes kolven 129 icke längre för tryckskillnaden AP. Den förspända fjädern 25 förskjuter axeln 20 uppåt i figuren, under det att fjädern 136 på nytt bringar elementet 134 till anliggning mot ventílsätet 131. Styrstiftet 26 förflyttas från läget Zóc till läget 26b, därefter till läget 26a', i vilket bomspårbandet 23, 24 vrídfast förbinder axeln 20 och kroppen 2. Axeln 20 befinner sig då i ett läge identiskt likt det i fig. 13A visade.

Denna operationscykel kan upprepas-genom att införa ytterligare kulor i borrsträngen. Huset 142 kan tömmas, när borrsträngen uppdrages till ytan exempelvis vid byte av borrverktyg. Huset bör vara så stort som möjligt och kunna inrymma 10-20 kulor eller flera.

Lâsmekanísmen, som beskrivits i anslutning till fig. 9-11E och som innefattar en hylsa 52 omslutande styrspåren 28, kan även användas vid denna utföringsform.

Claims (16)

79026247-7 /6 Patentkrav

1. Knäledskoppling med genom fjärrstyrning ändringsbar vinkelställning, innefattande en första rörkropp (1) fästad vid änden av en borrsträng (3), och en andra rörkropp (2) fast för- bunden med en bottenmotor (5), som driver ett borrverktyg, vilka rörkroppar är hopkopplade med varandra, varvid den andra rör- kroppen (Z) kan vridas omkring en vridningsaxel (A), som bildar en vinkel med den första rörkroppens (1) längdaxel, och varvid vridningsaxeln och de båda rörkropparnas (1, 2) längsaxlar av- viker från varandra och sammanlöper i huvudsak i en och samma punkt, k ä n n e t e c k n a d a v att rörkropparna (1, 2) är hopkopplade medelst en vridbar tapp (Za), vars längd- axel bildar vridníngsaxeln (A), och som genomgås av en axel (20), som förbinder rörkropparna (1, 2) och är glidbar i dem samtidigt som den är vridfast förbunden med en av rörkropparna (1), vilken förbindníngsaxel (20) har ett låsläge, i vilket den är vridfast förbunden med den andra rörkroppen (2) och från vilken den kan frigöras genom axiell förskjutning, samt att kopplingen innefattar fjärrstyrningsorgan (20a, 78; 27, SL; 129, 131, 134) anordnade att axiellt förskjuta förbindnings- axeln (20), samt drívorgan (26, 28), som åstadkommer svängning av den andra rörkroppen (2) omkring vridningsaxeln (A) svarande mot en axiell förskjutning av axeln (20) från dess låsläge.

2. Koppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att drivorganen utgöres av åtminstone ett aggregat av två organ innefattande ett fasonerat styrspår (28) och ett styrstift (26), som samverkar med styrspåret (28), varvid ett av dessa organ uppbäres av förbindningsaxeln (20) och det andra av den rörkropp (2), med vilken förbíndníngsaxeln (20) är vrid- fast förbunden endast i låsläget.

3. Koppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att fjärrstyrningsorganen innefattar en med förbindnings- axeln (20) vridfast förbunden kolv (20a), vilken genomgås av åtminstone en kanal (20c), som står i förbindelse med den in- vändiga borrníngen av den första rörkroppen (1) och tillåter passage av en fluid under tryck, samt ett organ (78) anordnat att på avstånd styra tillslutningen av kanalen (20c). 79062 47- 7 /7

4. Koppling enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att tillslutningsorganet innefattar en skiva (78), som har åt- minstone ett hål och är vrídbart anlíggande mot kolven (20a) koaxiellt med denna samt har ett läge för tillslutning av kanalen (20c), vilken skiva (78) är förbunden med en anordning (79) för styrning av dess vridning, vilken anordning kan vara fjärrstyrd.

5. Koppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar hjälporgan (21-24; 52) för att vrid- fast låsa rörkropparna (1, 2) och hindra icke önskad vridning av dem efter en ändring av deras inbördes vinkelförskjutning.

6. Koppling enligt krav 1, k ä n'n e t e c k n a d a v att den innefattar medel (49) anordnade att på avstånd avkänna vinkelförskjutningen av den andra rörkroppen (2) i förhållande till den första rörkroppen (1).

7. Koppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att organen för fjärrstyrning av axelns (20) axiella för- skjutning innefattar en första kolv (31), som är glidbar i den första rörkroppens (1) borrning (32), en andra kolv (27), som är glidbar i den andra rörkroppens (2) borrning (29), vilka kolvar är fast förbundna med axeln (20) och vardera genomgås av en kanal, som står i förbindelse med axelns (20) borrning, varvid den andra kolven (27) har en ytterdiameter, som är större än den första kolvens (31), vilka kolvar, nämnda axel (20), och de båda rörkropparna (1, 2) mellan sig begränsar en ringspalt (54), samt matningsorgan (35, 70, 40) anordnade att till ringspalten (34) tillföra en hydraulvätska under tryck större än det, som råder i axelns (20) borrning, i ändamål att avlägsna axeln (20) från sitt låsläge.

8. Koppling enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att matníngsorganen innefattar en behållare (35) inne- hållande hydraulvätska och av vilkens vägg (36) åtminstone ett parti är deformerbart, vilken behållare är utsatt för trycket av den borrfluid, som matar kopplingen, en fjärrstyrd ventil (70) anordnad att genom en förbindningskanal (39) sätta be- hållaren (35) och ringspalten (34) i förbindelse med varandra, samt ett organ (40) anordnat att alstra ett bestämt tryckfall í borrfluidflödet, vilket organ (40) är anbragt före den nedre kolven (27) i förhållande till borrfluidflödets riktning. e-Qxfißç (QQÜ 79oe24vév /8

9. Koppling enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d ia v att ventilen utgöres av en magnetventil (70), som är styrbar från ytan medelst en signal, vilken överföres av en med kopplingen förbunden ledning (47).

10. Koppling enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a d a v att den innefattar en kompenserande hydraul- vätskekammare (41), som står i förbindelse med ringspalten (34), och av vilken åtminstone ett väggpartí (42) är deformerbart och utsatt för det tryck, som råder inuti axeln (20).

11. Koppling enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att hydraulvätskekammaren (41) är anordnad att alstra ett' i huvudsak konstant tryckfall oberoende av ändringar i borr- fluidflödet.

12. Koppling enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar avkänningsorgan (60, 61) anordnade att minska tvärsektionsarean av kanalen, som genomgår den andra kolven (27), när axeln (20) befinner sig i ett bestämt läge på avstånd från dess låsläge.

13. Koppling enligt krav S, k ä n n e t e c k n a d a v att hjälporganen för låsning innefattar en axeln (20) om- slutande hylsa (52), som genomgås av ett i huvudsak längsgående spår (53) anordnat att upptaga styrstiftet (26), och som vid en av ändarna är anordnad med tänder (54, S5), samt att axeln (20) är försedd med tänder (S6, 57) korresponderande mot hylsans tänder (54, 55) i ändamål att vridfast förbinda hylsan (S2) och axeln (20), när den sistnämnda är avlägsnad från sitt låsläge.

14. Koppling enligt krav 1, k å n n e t e c k n a d a v att organen för fjärrstyrning av axelns (20) axiella för- skjutning innefattar en med axeln (20) fast förbunden kolv (129), vilken genomgås av en kanal, som står i förbindelse med axelns (20) borrning och med denna bildar en passage för borr- fluiden, samt ett tillslutníngsorgan (131, 134) anordnat att åtminstone delvis tillsluta den nämnda kolvens (129) kanal i ändamål att i borrfluidflödet åstadkomma en tryckskillnad, som är tillräcklig för att avlägsna kolven (129) från sitt lås- läge.

15. Koppling enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v att organet för tillslutning av kolvens kanal innefattar ett med kolven (129) fast förbundet ventilsäte (131), en rör- 7906247-7 /a formad ventilkropp (134), som är förskjutbar i kolvens (129) borrning och utsättes för verkan av elastiskt eftergivliga organ (136), som anbringar ventilkroppen (134) mot ventilsätet (131), vilken ventilkropp (134) utefter ett parti av sin längd har axiella slitsar (138), vilka begränsar åtminstone tre elastiskt eftergívliga tungor (139a), vilka på sin insida har klackar (140), som minskar tvärsektíonsarean av ventilkroppens (134) borrning, när den anligger mot ventilsätet (131), en kula, som anligger mot klackarna (140), när ventilkroppen (134) hålles anliggande mot sitt säte (131), åtminstone en frigöríngstapp (141) anordnad att åstadkomma en relativ förflyttning av ventilkroppen (134) och dess säte (131), när axeln (20) befinner sig i ett bestämt läge, för att tillåta klackarna (140) att avlägsnas från ventilkroppens (134) längdaxel genom elastisk deformation av tungorna (139a) och tillåta kulan att passera, samt ett hus (142) anordnat att upptaga kulan sedan den har passerat ventílkroppen (134).

16. Koppling enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d a v att kolven (129) är fästad vid nedre partiet av axeln (20) och att kopplingen innefattar en fritt rörlig kolv (147) anbragt i det övre partiet av axeln (20), varvid kolvarna (129, 147), axeln (20) och rörkropparna (1, 2) mellan sig be- gränsar ett i huvudsak tillslutet rum (146) fyllt med hydraul- vätska, vilken fritt rörliga kolv (147) är utsatt för trycket av den borrfluid, som matar knåledskopplingen.