SE508952C2 - Bergborrspets med roterande kon för borrning av hål i en jordformation samt en metod för att bryta upp och sprida anhopat formationsgrus med hjälp av dylik bergborrspets - Google Patents

Description

508 952 10 15 20 25 30 35 2 det urgröpta borrhàlet. Denna "återupprymnings"-process or- sakar mycket svår avnötning och anfrätning pà de yttre ytorna av borrspetsens skaft. Detta bringar även anslags- skären_och kantradsskären hos de roterande konerna på borrspetsen att "âterupprymma". Detta resulterar i allvar- liga försämringar hos de roterande konlagren på grund av den inàtgàende hoptryckande kraften som àstadkommes av upp- rymningen. Förlorade skaft och/eller koner hos borrspetsen kan bli resultatet av áterupprymningsprocessen.

UPPFINNINGENS BAKGRUND Flera volframkarbidskär med platta ytor eller volfram- karbidskär av den plana typen placerade i den nedre kant- delen och den nedre yttre ytan av borrspetsskaften användes för närvarande inom industrin för att försöka minska avnöt- ningen och anfrätningen på borrspetsskaften. På grund av att de hårda borrskären har platt yta och inte har utspráng frán ytan i vilka de är monterade àstadkommes mycket liten effektiv "àterupprymning" av ett underdimensionerat borrhál eller uppborrning av bergsgrus i det ringformiga mellan- utrymmet. Ett visst skydd av de nedre skaftytorna från all- varlig avnötning uppnås genom att använda dessa borrskär.

Pà grund av att de inte upprymmer gör borrskären av den plana typen i de nedre skaftytorna lite för att minska den inàtgàende hoptryckande kraften av de roterande konerna, vilket därför medför att lagerförsämring förblir ett all- varligt problem.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett syfte med denna uppfinning att förhindra allvarliga avnötnings- och anfrätningsskador på de övre skaftstrukturerna hos en borrspets. Denna skada uppstår normalt då man försöker "áterupprymma" ett underdimensio- nerat borrhál eller bryta upp och sprida anhopat bergsgrus i borrhàlets ringformiga mellanutrymme kring borrspetsen.

Det är även ett syfte med föreliggande uppfinning att minimera försämringen av lagren hos bergborrspetsens rote- rande koner som orsakas av den inàtgàende hoptryckande kraften pà konerna vid återupprymning av ett underdimen- 10 l5 20 25 30 35 508 952 3 sionerat borrhål eller vid försök att fräsa upp löst bergs- grus som anhopats kring bergborrspetsen då borrspetsen av- lägsnas från ett borrhàl.

Enligt en första aspekt av uppfinningen tillhandahålles en bergborrspets med roterande kon för borrning av ett hål i en jordformation innefattande en borrspetskropp som bil- dar en första gängad halsända och en andra skärända, varvid nämnda kropp därigenom vidare bildar åtminstone ett skaft.

Skaftet har ett lager som skjuter ut från ett i nedåtgående riktning löpande nedre kantdelsavsnitt hos skaftet, vilket lager uppbär nämnda roterande kon anordnad därpå. Skaftet bildar vidare ett avsmalnande skulderavsnitt mellan nämnda första halsända och nämnda kantdelsavsnitt, vilket avsmal- nande skulderavsnitt är placerat intill ett basavsnitt av nämnda första gängade halsända.

Enligt uppfinningen har nämnda avsmalnande skulderav- snitt ett eller flera strategiskt placerade skärelement av typen hårdmetallskär utskjutande därifrån, varvid nämnda skärelement tjänar till att rensa ut formationsgrus som an- hopats kring det övre avsnittet av nämnda bergborrspets och till att återupprymma nämnda borrhål då borrspetsen rote- rande avlägsnas från borrhålet.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen tillhandahàlles en metod för att bryta upp och sprida anhopat formations- grus intill en övre yta av en bergborrspets med roterande kon och för att återupprymma ett borrhàl som bildas i en jordformation medelst en bergborrspets med roterande kon med ett eller flera strategiskt placerade skärelement av insatstyp placerade med hål bildade i ett skulderavsnitt bildat mellan en halsända och ett kantdelsavsnitt hos ett skaft innefattande en roterande kon.

Enligt uppfinningen innefattar metoden stegen att rote- ra nämnda bergborrspets när nämnda bergborrspets avlägsnas från nämnda borrhål, varvid nämnda skärelement tjänar till att gripa och sprida nämnda anhopade formationsgrus och till att återupprymma nämnda borrhål då nämnda bergborr- spets roterande avlägsnas från nämnda borrhàl.

De nedre, yttre ytorna hos borrspetsens skaft, gene- rellt kallade den nedre kantdelen, har en något mindre 508 10 15 20 25 30 35 952 4 krökningsradie än borrhàlet som skärs av anslagsskäret el- ler borrspetsens skär. Denna krökningsradie förblir gene- rellt konstant i uppåtgàende riktning till skaftets avsmal- nande utvändiga diameter som reducerar skaftdiametern till borrspetsgängans skulderdiameter. Den krökta skaftytan är försedd med flera plant anordnade volframkarbidskär med platta ovandelar för att minimera avnötning och slitage av denna yta. Den avsmalnande skulderytan har flera utskjutan- de skär strategiskt fästa därpå. Dessa skär skjuter ut tillräckligt över den avsmalnande stàlytan för att aggres- sivt "i uppåtgàende riktning upprymma" löst bergsgrus och även förstora ett underdimensionerat borrhàl. De utskjutan- de skären kan t.ex. vara kupolformade men kan även vara ko- niskt formade eller mejselformade beroende på de bergsfor- mationer som borras. Dessa borrskär är generellt gjorda av koboltsintrad volframkarbid, men för starkt avnötande berg kan diamantbelagd volframkarbid användas såsom beskrives i U.S. patent nr 4.811.801 överlâtet till samma sökande som föreliggande uppfinning och som härmed i sin helhet inför- livas för hänvisning.

En fördel med denna uppfinning är att de utskjutande skären av hàrt material pá den avsmalnande skuldran av borrspetsskaften hos en rullkonsborrspets som använder en komprimerad gas för att underlätta rensningen av hålet ef- fektivt kan "i uppåtgàende riktning upprymma" borrhàlet för att sprida eller krossa bergformationsgrus eller avbrutna stycken, vilket tillåter att borrspetsen kan dras tillbaka fràn borrhàlet utan otillbörlig avnötning/stötskada på borrspetsen.

Ytterligare en fördel med denna uppfinning är att de utskjutande borrskären av hårt material på den avsmalnande skuldran hos borrspetsen effektivt kan "upprymma i uppåt- gàende riktning" ett underdimensionerat borrhàl, varigenom de inåtgáende upprymningsreaktionskrafterna inte belastar rullkonens lager hos borrspetsen, vilket därför väsentligen undanröjer försämringen av lagren orsakade av de inåtgáende hoptryckande krafterna.

Ytterligare en fördel med denna uppfinning är använd- ningen av upprymningsegenskaper i en bergborrspets normalt 10 15 20 25 30 35 508 952 5 förknippad med djuphálsborrning som använder borrslam för att avlägsna avbrutna stycken och för att kyla och rengöra borrspetsen.

De ovan nämnda syftena och fördelarna med föreliggande uppfinning kommer att inses mera fullständigt vid en studie av följande beskrivning tillsammans med de detaljerade rit- ningarna.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är en isometrisk vy av en rullskärborrspets en- ligt föreliggande uppfinning; fig. 2 är ett partiellt tvärsnitt av ett borrspetsskaft med en fäst rullkon (skuggstreckad). Skaftslitagebegränsan- de karbidskär visas fästa på den yttre ytan av skaftet och àterupprymningsskär illustreras fästa på den avsmalnande ytan över den vertikala skaftytan; fig. 3 är en vinkelrät vy i förhållande till fig. 2 som illustrerar placeringen av karbidskären på skaftets yttre YÉOI; fig. 4 är en vinkelrät vy av den yttre avsmalnande skaftytan i förhållande till fig. 2. för återupprymning visas.

Borrskärens placering BESKRIVNING Av DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA ocH BÅsTA sÅTTET ATT UTövA UPPFINNINGEN Fig. 1 illustrerar en typisk bergborrspets med rote- rande kon, generellt angiven såsom 10, som består av en borrspetskropp 11, en halsända 12 och en skärända generellt angiven såsom 16. Skärändan 16 innefattar roterbara skär- koner 14 som är fästa vid en skaftdel 13 nära en nedre kantdel 18. Vardera av konerna 14 har t.ex. flera borrskär 15 som hålls av konen 14. Borrfluidum såsom "slam", vatten eller komprimerad gas styrs in i en cirkulationskammare (ej visad) som bildas av borrspetskroppen 11 genom halsänden 12. Fluidumet styrs sedan från kammarens utgående munstyck- en 17 för att kyla borrspetsen 10 och transportera bort det uppborrade borrkaxet ur borrhàlet.

Med hänvisning till fig. 2 bildar ett skaft hos borr- spetsen 10 en fribärande tapp från den nedre kantdelen 18 508 952 10 15 20 25 30 35 6 med konen 14 roterbart monterad t.ex. av rullager 20 och kullager 21. Den yttre vertikala ytan 23 hos skaftet 13 skyddas från för hög avnötning och anfrätningsslitage av volframkarbidskär 22 med platta ovandelar som är anordnade i nivå med den yttre skaftytan 23. Dessa skär 22 med platt yta ombesörjer ingen betydande upprymning av borrhålet.

Borrskär 26 som skjuter ut från den avsmalnande skuldran 24 samverkar med och förstorar borrhàlet under ett återupprym- ningsförfarande. Skär 26 samverkar även med och krossar löst bergsgrus som anhopas i det ringformade mellanutrymmet i borrhålet ovanför den vertikala skaftytan 23. Borrskären 26 illustreras som runda spetsar eller såsom kupolformade i den föredragna utföringsformen men kan även vara mejselfor- made eller koniskt formade beroende på den speciella forma- tion som borras.

Fig. 3 illustrerar karbidskär 22 med platta ovandelar fästa pà den främre delen av den vertikala skaftytan 23.

För svåra förhållanden kan hela ytan 23 ha skär 22 fästa därpå. Tätt anordnade små skär 27 med platta ovandelar är fästa i den nedre kantdelsytan 18 för att skydda detta mycket ömtåliga område av borrspetsskaftet 13. Fler skär kan användas på denna nedre kantddelsyta 18 för mycket svå- ra borrförhállanden. Alternativt kan framkanten 28 och det nedre kantdelspartiet 18 hos skaftet 13 ha hårda ytor med Återupprymnings- lämpligt material med hård yta (ej visat). skären 26 visas såsom två rader på framsidan av den av- smalnande ytan 24 men för extremt svåra förhållanden kan extra skär användas på denna yta 24 allt efter vad som an- ses nödvändigt.

Fig. 4 som är en vinkelrät vy i förhållande till skaft- ytan 24 i fig. 2 anger ett minimalt antal utsträckta skär 26 som är nödvändiga för att återupprymma formationer av genomsnittlig hårdhet och hållfasthet. Fler skär 26 kan tillsättas till denna yta 24 då bergets hållfasthet och hårdhet ökar.

Det bör förstås att den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning är en borrspets av typen med ett volframkarbidskär men en borrspets av typen med frässkär försett med återupprymningsegenskapen som beskrivits ovan

Claims (9)

lO 15 20 25 30 35 508 952 7 kan också användas med bra resultat under vissa borrför- hàllanden. Det bör även inses att den föredragna typen av borr- spets för användning i föreliggande uppfinning har ett icke tätat lagersystem men en borrspets med tätade lager kan med fördel användas för vissa borrförhàllanden. Det bör uppmärksammas att då man borrar i vissa mycket mjuka brutna bergsformationer kan stàlskärtänder (ej visa- de) utformas pá den avsmalnande axeln 24 för att underlätta snabb àterupprymning av formationsgrus som anhopats kring den övre delen av kroppen 11 hos bergborrspetsen. Det inses naturligtvis att olika modifikationer kan gö- ras vad beträffar konstruktionen och funktionen av före- liggande uppfinning utan att fràngá dess idé. Även om den huvudsakliga föredragna konstruktionen och funktionssättet hos uppfinningen har förklarats på ett sätt som nu anses representera dess bästa utföringsformer som har illustre- rats och beskrivits skall det följaktligen inses att inom ramen för de bifogade patentkraven kan uppfinningen tilläm- pas pà annat sätt än såsom specifikt illustrerats och be- skrivits. PATENTKRAV

1. Bergsborrspets (10) med roterande kon för borrning av häl i en jordformation innefattande: (ll) sända (12) och en andra skärända (16), varvid nämnda kropp (13). som skjuter ut från ett i (18) skaftet, vilket lager uppbär nämnda roterande kon (14) an- en borrspetskropp som bildar en första gängad hal- därigenom vidare bildar åtminstone ett skaft nämnda skaft (13) har ett lager (20, 21) nedåtgående riktning löpande nedre kantdelsavsnitt hos ordnad därpå, nämnda skaft bildar vidare ett avsmalnande skulderavsnitt (24) mellan nämnda första halsända och nämnda kantdelsavsnitt, vilket avsmalnande skulderavsnitt är place- rat intill ett basavsnitt av nämnda första gängade halsända, kännetecknad av att nämnda avsmalnande skulderavsnitt (24) har ett eller flera strategiskt placerade skärelement (26) av typen hàrdmetallskär utskjutande därifrån, varvid nämnda skärelement tjänar till att rensa ut formationsgrus som an- 508 952 10 »is 20 25 30 35 8 hopats kring det övre avsnittet av nämnda bergborrspets och till att àterupprymma nämnda borrhál då borrspetsen rote- rande avlägsnas fràn borrhàlet.

2. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 1, var- vid nämnda bergborrspets med roterande kon är en bergborr- spets med tre koner.

3. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 1, var- vid nämnda ett eller flera strategiskt placerade skärele- ment (26) som skjuter ut fràn nämnda axel är volframkarbid- skär.

4. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 3, var- vid nämnda skärelement (26) är diamantbelagda volframkar- bidskär.

5. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 3, var- vid nämnda volframkarbidskär (26) bildar en kupolformad skärända.

6. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 3, var- vid nämnda volframkarbidskär (26) bildar en mejselformad skärända.

7. Bergborrspets med roterande kon enligt krav 3, var- vid nämnda volframkarbidskär (26) bildar en koniskt formad skärända.

8. Bergborrspets med roterande kon enligt krav l, var- vid nämnda ett eller flera skärelement (26) är frästa skär bildade av nämnda avsmalnande skuldra.

9. Metod för att bryta upp och sprida anhopat forma- tionsgrus intill en övre yta av en bergborrspets med rote- rande kon och för att àterupprymma ett borrhál som bildas i en jordformation medelst en bergsborrspets med roterande kon med ett eller flera strategiskt placerade skärelement av insatstyp placerade med hål bildade i ett skulderavsnitt (24) bildat mellan en halsända (12) och ett kantdelsavsnitt (18) hos ett skaft (13) innefattande ätminstone_en roteran- de kon (14), kännetecknad av stegen att: rotera nämnda bergborrspets när nämnda bergborrspets avlägsnas från nämnda borrhál och varvid nämnda skärelement tjänar till att gripa och sprida nämnda anhopade forma- tionsgrus och till att áterupprymma nämnda borrhál då nämn- da bergborrspets roterande avlägsnas från nämnda borrhál.