SE517258C2 - Förfarande vid ventil, ventil, samt anordning för linkärnborrning innefattande dylik ventil - Google Patents

Description

51.7 “258 2 n n en un. varande konstruktion kommer då den vattentrycksöppning som sker att frigöra spolventilen innan innerröret nått sitt rätta läge och, i sämsta fall, påbörjas borr- ningen och detta innebär framförallt en nackdel från ekonomisk synpunkt eftersom man då borrar "i tomme". Det finns även en risk att kärnan på botten kan bli för- störd.

Föreliggande uppfinning har som främsta syfte att åtgärda ovan beskrivna problem.

Syftet med uppfinningen uppnås medelst ett förfarande såsom är definie- ras i patentkravet 1, en ventil såsom definieras i patentkravet 5, samt en anordning för linkärnborrning såsom definieras i patentkravet 9. l enlighet med föreliggande uppfinning definieras således ett förfarande vid en ventil, vilken ventil innefattar en rörlig ventilkropp med en första sida vänd mot en anordning för tillförsel av trycksatt fluid och påverkad av en kraft från näm- nda fluid i tillförselriktningen, och en andra sida påverkad i motsatt riktning av en kraft från nämnda fluid, och vilken ventil är försedd med åtminstone en förbindelse som förbinder ventilkroppens första sida med ventilkroppens andra sida, samt in- nefattar en fjäder för öppnande av ventilen genom förflyttning av ventilkroppen från ett stängt läge till ett öppet läge, vilket förfarande innefattar följande steg: - en trycksatt fluid tillförs ventilen i stängt läge varvid ventilen förblir stängd, - tillförseln av trycksatt fluid till den stängda ventilen upphör, - en kraftutjämning sker då mellan nämnda första och andra sida genom att fluid strömmar genom förbindelsen, varigenom fjädern förmår öppna ventilen, och - en trycksatt fluid tillförs ventilen i öppet läge varvid den förblir öppen.

Genom föreliggande uppfinning erhålls således fördelen att öppnandet av ventilen inte sker omedelbart när tryckökningen erhålls, utan i stället sker med en fördröjning. Detta är exempelvis särskilt fördelaktigt när ventilen används i sam- I band med en linkärnborr.

Med fördel är ventilen försedd med en spärranordning för att mekaniskt låsa ventilen när den befinner sig i stängt läge, varvid förfarande uppvisar följande fördelaktiga särdrag: - den trycksatta fluiden tillförs ventilen i stängt och mekaniskt låst läge, - spärranordningen bringas att upphöra med att låsa nämnda ventil i stängt läge. - ventilen fortsätter att vara stängd även när spärranordningen inte längre låser ventilen, då den tillförda trycksatta fluiden fortfarande verkar så att ventilen 20 25 30 517'2sa W 3 oo que är stängd, - tillförseln av trycksatt fluid upphör, och - en kraftutjämning sker då mellan nämnda första och andra sida varigenom fjädern förmår öppna ventilen.

Med ovan angivna särdrag erhålls fördelen med en dubbel säkerhet, ge- nom att ventilen inte bara har en fördröjning utan även har en mekanisk låsning i stängt läge.

Förfarandet genomförs med hjälp av en ventil såsom definieras i kravet 5.

När det gäller den särskilt fördelaktiga tillämpningen av uppfinningen vid linkärnborrning så erhålls således fördelarna att spolventilen inte frigörs förrän in- nerröret har intagit rätt position inuti ytterröret för borrning samt att när ventilen fri- görs så sker detta mekaniskt med hjälp av spärranordningen enligt uppfinningen.

Den frigörs således inte på grund av någon tryckökning, och de risker som är för- bundna med tidigare kända tryckutlösta anordningar elimineras härmed. Det finns alltså ingen risk att borrningen påbörjas innan innerröret med säkerhet är pà plats.

Med fördel kan även genomgången av alla stegen i förfarandet användas som en indikation på att innerröret nu intagit rätt position i ytterröret och att borrningen kan påbörjas. För detta ändamål kan en signal överföras till en borrigg. Detta är sär- skilt fördelaktigt vid datorstyrda borriggar av modern typ. Således innefattar med fördel en anordning för linkärnborrning, försedd med en ventil i enlighet med upp- finningen, organ för överförande av en signal till en borrigg, vilken signal indikerar att innerröret intagit rätt position inuti ytterröret, att ventilen öppnats och att borr- ningen kan påbörjas Ytterligare kännetecken och fördelar framgår av de underordnade patent- kraven. i Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, illustrerande ett icke-begränsande utföringsexempel av uppfinningen, på vilka: Figur 1 visar, i längsgående genomskärning, en ventil i stängt läge, enligt föreliggande uppfinning, när den används i en borrsträng, Figur 2 visar, i längsgående genomskärning, en ventil i öppet läge, enligt föreliggande uppfinning, när den används i en borrsträng, Figur 3 visar en delförstoring av ventilen i figur 1, i stängt läge, 20 25 30 5157” 258 oo :se 4 Figur 4 visar en delförstoring av ventilen i figur 1, fortfarande i stängt läge, och Figur 5 visar en delförstoring av ventilen i figur 2, i öppet läge.

Det illustrerade utföringsexemplet visar en tillämpning när en ventil enligt föreliggande uppfinning används i samband med en anordning för linkärnborrning.

Borrsträngen i figur 1 innefattar således ett ytterrör 1 förbundet med en borrkrona och ett innerrör 2, medelst vilken kärnprov uppsamlas. Borrningen sker i riktning åt höger i figuren, vilken betecknas som framåtriktningen. I innerrörets bakre del är en ventil 5 anordnad för spolmediet. Vanligtvis utgörs spolmediet av vatten. När ett nytt innerrör för kärnprov skall installeras i ett befintligt ytterrör, vid borrning i huvudsakligen horisontell led eller i olika uppåtvinklar, så pumpas inner- röret fram inuti borrsträngen med hjälp av spolmediet, företrädesvis vatten. Figur 1 illustrerar det läge när innerröret just har kommit fram till rätt position för borrning, men ännu inte fastlåsts i förhållande till ytterröret. l innerrörets bakre del är även en spärranordning 4 anordnad. Den kan, som i det illustrerade exemplet, med fördel utgöras av en sådan spärranordning som är föremålet för sökandens egen svenska patentansökan inlämnad samma dag som föreliggande patentansökan. Den aktuella spärranordningen låser inte bara ventilen mekaniskt i stängt läge, utan håller även fast innerröret i förhållande till ytterröret, när innerröret intagit rätt position för borrning. Detta sker genom att spärranordningens främre utåtriktade utskott 24 fjädrar ut och går i ingrepp med motsvarande urtag 25 på ytterrörets insida, såsom illustreras i figur 4 och 5. l and- ra tillämpningar är det naturligtvis tänkbart att använda en spärranordning som en- bart låser fast ventilen mekaniskt.

Ventilen 5 innefattar en ventilkropp 6 vilken är rörlig mellan ett stängt läge som visas i figur 1, och ett öppet läge som visas i figur 2. För en tydligare bild av ventilen hänvisas i det följande huvudsakligen till figurerna 3 till 5, vilka visar ven- tilen i förstoring. Ventilen 6 är försedd med en förbindelse 8 som förbinder ventil- kroppens första, bakre sida 9, omfattande en yta 10, vänd mot den riktning där den trycksatta fluiden tillförs, med en andra, främre sida 11 bestående av två del- ytor 12, 14. Alternativt kan man beskriva det så att förbindelsen 8 förbinder ett ut- rymme 15 bakom ventilkroppen, eller kolven, 6 med ett utrymme framför ventil- kroppen, vilket i det illustrerade exemplet är ett utrymme 16 beläget inuti ventil- kroppen. 20 25 30 anno '517258 5 u» que l det illustrerade utföringsexemplet är ventilkroppen 6 förbunden med ett griporgan 22, vilket i samverkan med tidigare nämnda spärranordning 4 håller fast ventilkroppen mekaniskt i dess stängda läge. Detta sker genom att spärranord- ningen har inåt riktade utskott 23 som griper runt griporganet 22. Griporganet 22 är fäst i ventilkroppen genom att griporganets främre ände 27 är gängad in i ett därför avsett axiellt gängförsett hål 28 i ventilkroppens bakre ände. Nämnda hål är öppet in mot utrymmet 16 inuti ventilkroppen. För att åstadkomma ovan nämnda förbindelse 8 mellan utrymmet 16 och utrymmet 15 bakom ventilkroppen är såle- des griporganets 22 främre del 27 försedd med en axiell urborrning eller ett hål, öppet mot utrymmet 16, och ett därmed förbundet radiellt hål förbundet med ut- rymmet 15. l det aktuella utföringsexemplet innefattar således förbindelsen 8 två delar, dels ett axiellt hål och dels ett radiellt hål. Det är naturligtvis fullt tänkbart att sätta fast griporganet i ventilkroppen med hjälp av något annat arrangemang och hålens utseenden och lägen kommer då att modifieras, vilket kan ske utan att man för den skull går utanför uppfinningstanken i form av förbindelsen 8. Särskilt kan nämnas att det är möjligt att anordna förbindelsen 8 direkt som ett hål genom ven- tilkroppen.

Ventilkroppen har en bakre del 17 med en mindre diameter och en främre del 18 med en större diameter. Den bakre delen 17 rör sig glidande i ett hus 19 medan den främre delen 18 företrädesvis glider direkt inuti innerröret 2. Mellan huset 19 och den främre delen 18 finns en fjäder 20 anordnad, vilken i det illustre- rade exemplet är en skruvtjäder. Denna fjäder är hoptryckt när ventilen är stängd, och dess tjäderkraft verkar således för att öppna ventilen.

När ventilen är i sitt stängda läge, såsom visas ifigurerna 1, 3 och 4, och en trycksatt fluid, i form av ett spolmedium, 'tillförs ventilen, i riktning från vänster i figurerna, så kommer denna trycksatta fluid att utöva en kraft F1 på den yta 10 som utgörs av ventilkroppens baksida 9. Eftersom fluiden även tränger igenom ventilkroppen via förbindelsen 8, se särskilt figur 4, så kommer ventilkroppen även att påverkas av krafter från fluiden, i riktning motsatt tillförselriktningen, när fluid- trycket verkar på ytorna 12 och 14 på ventilens andra sida 11. Samtidigt påverkas ventilkroppen av tjäderkraften Ff. För att ventilen skall behålla sitt stängda läge, även efter det att spärranordningen har frigjort ventilkroppen, såsom visas i figur 4, så måste följande samband gälla: 20 25 30 nu; q rs17~ 258 ou .nu F1+Ff där F1 = p'A1, P2 = p'A2, F3 = p'A3, varvid p är trycket hos den tillförda fluiden och A1, A2, A3 är arean hos de respektive ytorna 10 på ventilkroppens baksida 9 och 12 och 14 på ventilkroppens framsida 11.

Det skall nämnas att, för att ovanstående samband skall gälla i praktiken, så är O-ringar 13 anordnade som tätningar för att förhindra att utrymmet där fjä- dern 20 befinner sig trycksätts. Således är en O-ring anordnad mellan utsidan av ventilkroppens främre del 18 och innerrörets 2 insida, och en O-ring anordnad mellan utsidan av ventilkroppens bakre del 17 och husets 19 insida.

För att ventilen skall öppna sig krävs att tillförseln av den trycksatta fluiden stängs av och fluiden sätts i förbindelse med atmosfärstryck så att kraftutjämning sker mellan ventilkroppens båda sidor. Den kommer då endast att påverkas av fjä- derkraften, vilken leder till att flädem 20 expanderar och därmed förs ventilkroppen 6 ut ur huset 19 och ventilen är således öppen, såsom illustreras i figur 2 och figur 5.

I den illustrerade användningen av ventilen inpumpas innerröret i ytterröret med ett tryck som typiskt sett är 30 till 40 bar. När innerröret når sitt rätta läge inuti ytterröret och fastlåses mot detta, såsom visas i figur 3, dvs bottnar, stiger trycket till av storleksordningen 50 bar eller det tryck som är maximalt tryck för pumpen.

Därefter stängs trycket av och fluiden sätts i förbindelse med atmosfärstryck så att ventilen öppnar sig såsom illustreras i figur 5. Efter detta sätts tillförseln avtryck- satt fluid på igen med ett tryck av storleksordningen 10-20 bar, vilket sedan är det tryck som används under borrningen.

Föreliggande uppfinning är naturligtvis ej begränsad till den utföringsform och den tillämpning som illustreras utan kan varieras på allehanda tänkbara sätt inom ramen för uppfinningstanken såsom den beskrivs i denna beskrivning och de bifogade patentkraven. Ventilen kan således användas helt självständigt och i helt andra sammanhang, med eller utan någon typ av spärranordning som låser fast den mekaniskt. Vidare kan även förfarandet användas i andra sammanhang och vid andra tillämpningar, där man önskar lösa liknande problem och det är önskvärt ha fördröjt öppnande av en ventil.

Claims (11)

20 25 30 s17r2sa PATENTKRAV

1. Förfarande vid en ventil, vilken ventil innefattar en rörlig ventilkropp (6) med en första sida (9) vänd mot en anordning för tillförsel av trycksatt fluid och påver- kad av en kraft från nämnda fluid i tillförselriktningen, och en andra sida (11) pà- verkad i motsatt riktning av en kraft från nämnda fluid, och vilken ventil är försedd med åtminstone en förbindelse (8) som förbinder ventilkroppens första sida (9) med ventilkroppens andra sida (11), samt innefattar en fjäder (20) för öppnande av ' ventilen genom förflyttning av ventilkroppen från ett stängt läge till ett öppet läge, vilket förfarande innefattar följande steg: en trycksatt fluid tillförs ventilen i stängt läge varvid ventilen förblir stängd, - tillförseln av trycksatt fluid till den stängda ventilen upphör, - en kraftutjämning sker då mellan nämnda första (9) och andra (11) sida genom att fluid strömmar genom förbindelsen (8), varigenom fjädern förmår öppna ventilen, och - en trycksatt fluid tillförs ventilen i öppet läge varvid den förblir öppen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ventilen är försedd med en spärranordning (4) för att mekaniskt låsa nämnda ventil när den befinner sig i stängt läge, vilket förfarande innefattar följande steg: - den trycksatta fluiden tillförs ventilen i stängt och mekaniskt låst läge, - spärranordningen (4) bringas att upphöra med att låsa nämnda ventil i stängt läge, - ventilen fortsätter att vara stängd även när spärranordningen inte längre låser ventilen, då den tillförda trycksatta fluiden fortfarande verkar så att ventilen är stängd, - tillförseln av trycksatt fluid upphör, och - en kraftutjämning sker då mellan nämnda första (9) och andra (11) sida varige- nom fjädern (20) förmår öppna ventilen.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att det tillämpas vid en ventil (5) för en linkärnborr innefattande ett innerrör (2) medelst vilket kärnprov uppsamlas och ett ytterrör (1) förbundet med en borrkrona, att spärranordningen (4) anbringas i innerrörets bakre ände, att nämnda ventil placeras vid innerrörets bakre ände och 20 30 5171 '258 8 styr tillförseln av ett spolmedium i form av en trycksatt fluid, och varvid nämnda spärranordning, när innerröret införts i ytterröret och intagit rätt position inuti ytter- röret för borrning, genom en och samma rörelse samtidigt åstadkommer låsning av innerröret (2) i förhållande till ytterröret (1) och frigör nämnda ventil så att den inte längre är mekaniskt låst.

4. Förfarande enligt krav 3 , kännetecknat av att, när alla stegen enligt krav 2 utförts, en signal överförs till en borrigg, vilken signal indikerar att innerröret (2) intagit rätt position inuti ytterröret (1) och att borrningen kan påbörjas.

5. Ventil innefattande en rörlig ventilkropp (6), vilken har en första sida (9) vänd mot en anordning för tillförsel av trycksatt fluid och med åtminstone en första yta (10) som påverkas av en kraft F1 från nämnda fluid i tillförselriktningen, och en andra sida (11) vänd åt motsatt håll, och vilken ventil är försedd med åtminstone en förbindelse (8) som förbinder ventilkroppens första sida (9) med ventilkroppens andra sida (11), kännetecknad av att den innefattar en fjäder (20) för öppnande av ventilen genom förflyttning av ventilkroppen (6) från ett stängt läge till ett öppet läge, att ventilkroppens andra sida (11) har åtminstone en andra yta (12,14) som påverkas av en kraft (F2,F3) från nämnda fluid i en riktning motsatt tillförselriktning- I en, och att nämnda andra yta har en större area än nämnda första yta så att den kraft som påverkar ventilkroppen i stängningsriktningen, i form av kraften (F2,F3) fràn den trycksatta fluiden verkande på nämnda andra yta (12,14), överstiger den kraft som påverkar ventilkroppen i öppningsriktningen, i form av den sammantag- na kraften Ff fràn fiädern och kraften F1 från den trycksatta fluiden verkande på nämnda första yta (10), varvid ventilkroppen hålls kvar i ventilens stängda läge när den tillförs trycksatt fluid.

6. Ventil enligt krav 5, kännetecknad av att den är utformad så att, när tillför- seln av trycksatt fluid till den stängda ventilen upphör, en kraftutjämning sker via nämnda förbindelse (8) mellan nämnda första (9) och andra (11) sida, och att flädern (20) då påverkar ventilkroppen (6) så att den förflyttar sig från sitt stängda läge till sitt öppna läge. 20 25 517" 258 9

7. Ventil enligt krav 5 eller krav 6, kännetecknad av att den andra ytan, på ventilkroppens andra sida (11), är uppdelad på två delytor (12,14).

8. Ventil enligt något av kraven 5-7, kännetecknad av att den är försedd med en spärranordníng (4) för att mekaniskt låsa nämnda ventil när den befinner sig i stängt läge.

9. Anordning vid linkärnborrning, innefattande en linkärnborr med ett innerrör (2) medelst vilket kärnprov uppsamlas, ett ytterrör (1) förbundet med en borrkrona, och ventil (5) belägen vid innerrörets bakre ände, vilken styr tillförseln av ett spol- medium i form av en trycksatt fluid, kännetecknad av att ventilen är utformad i en- lighet med något av kraven 5-8.

10. Anordning enligt krav 9, när ventilen (5) är utformad enligt krav 8, känne- tecknad av att ventilen försedd med spärranordningen (4) är anbringad i innerrö- rets bakre ände och att nämnda spärranordníng är utformad så att, när innerröret införts i ytterröret och intagit rätt position inuti ytterröret för borrning, den genom en och samma rörelse samtidigt åstadkommer låsning av innerröret (2) i förhållande till ytterröret (1) och frigör nämnda ventil (5) så att den inte längre är mekaniskt låst.

11. Anordning enligt något av kraven 9-10, kännetecknad av att den innefattar organ för överförande av en signal till en borrigg, vilken signal indikerar att innerrö- ret (2) intagit rätt position inuti ytterröret (1 ), att ventilen (5) öppnats och att borr- ningen kan påbörjas. i