SE519863C2 - Stångladdare och automatiserad borrstångladdare samt förfarande får åstadkommande av en borrsträng - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 35 a. f.. ß » «~ -fl U n f, f- . . -x c z ä , ~ i . f. u Üfn' . :ß »~» i = » ß : ~> * ' . > - .w » 2 valfri orientering och riktning. Vertikalt uppàtriktad borrning introducerar en extra utmaning för diamantborraren eftersom borrsträngen kan falla ut ur borrhàlet då stänger läggs till.

Det har gjorts försök att automatisera laddning av tunga borrstänger för att reducera sannolikheten för skador pà personal och utrustning och samtidigt öka produktiviteten.

I grunden mäste en automatiserad stàngbytare föra en eller större i borrstàng, i typfallet fyra tum (lO,2 cm) diameter med kraftiga koniska gängor, i läge, indexera den befintliga stàngen tillförlitligt och felfritt till korrekt läge, pàbörja gängningsoperationen, fullständigt momentdraga stången mot dess granne och borrens rotationsdrivning, och àteransluta vattenledningarna. Vid slutförande av laddningscykeln återupptas borrningen tills nästa stång krävs, varpà stopp/laddning/start- cykeln àter startas pànytt.

Representativa utformningar visas i US-patenten 5 971 822 och 5 575 344.

En annan borrteknik som använder automatiserad borrstàngsurkoppling är riktad borrning (också kallad dikesfri teknik).

Denna typ av borrning används för utläggning av gas- , vatten- och elrör under vägar och byggnader utan att ytan behöver störas. En borr sätts upp och stängerna skjuts in i marken i en flack vinkel. Borrkronan är vinklad pà den främre änden och kan roteras för att föra den i en annan riktning. Dessa borrar använder tvà fastspänningsklämmor som kan roteras i förhållande till varandra; detta möjliggör att man kan gänga av den nedersta sammanfogningen. Rotationsenheterna pà dessa borrar använder i typfallet ett övre drivhuvud, vilket innebär att stången vid huvudet är permanent ansluten.

Dessa system använder stänger med kraftigt konade gängor för att säkerställa inriktning av stängerna under gängningsoperationer. 10 l5 20 25 30 35 <.,.,| 519 863 _ a a e 3 Ovannämnda konstruktioner är inte användbara för tunnväggiga borrstänger med liten diameter.

I synnerhet lindiamantkärnborrning som använder àterdragbara borrkärnprov använder stänger med liten diameter, såsom stänger av storlek AQ. AQ linborrningsstänger är 1,75 tum (4,45 cm) i diameter med en inre diameter av 1,375 tum (3,5 cm). Dessa relativt tunnväggiga stänger har fina gängor som lätt tar skada.

I motsats till grovgängade stänger, som är något mer toleranta vad avser initial felinriktning och tuff hantering för gängning, mäste tunnväggiga stänger inriktas perfekt och momentátdragas lätt före ingrepp.

Annars kommer gängorna att snedställas och dras av.

Sammanfattning av uppfinningen Det har àstadkommits en automatiserad borrstàngsladdare som är speciellt användbar för tunnväggiga borrstänger.

Laddaren är avsedd att monteras pà kommersiella borr-riggar, säsom flerriktnings diamantkärnborrar.

Laddaren kan innefatta en borr-riggsmontering, en làngsträckt öppen ram, en stàngkassett som är anordnad att magasinera ett flertal stänger, och tvà förflyttningsarmar som är anordnade pà ramen. Ena förflyttningsarmen innefattar ett förflyttbart svänggripdon. Den andra förflyttningsarmen innefattar ett gripdon för fastspänning av stången.

Svänggripdonet och fastspänningsgripdonet arbetar gemensamt, sida vid sida för att gripa en stäng och hälla den pà plats under gängning. Oberoende manövrering av förflyttningsarmarna möjliggör en hanteringssekvens som undviker snedgängning av de stänger som är känsliga för felinriktning. Förflyttningsarmarna är gàngledsupphängda och bortförbara för att inte inkräkta pà erforderligt arbetsutrymme för andra operationer som kräver borren.

Kort beskrivning av ritninqarna Fig l är en planvy över en utföringsform av uppfinningen monterad pà en borr-rigg. 10 15 20 25 30 35 519 863 4 Fig 2 är en planvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 3 är en sprängskiss i perspektiv över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 4 är en delsnittvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 5 är en vy utmed linje 5-5 i fig 4.

Fig 6 är en vy utmed linje 6-6 i fig 4.

Fig 7 är en planvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 8 är en vy utmed linje 8-8 i fig 7.

Fig 9 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 10 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 11 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 12 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 13 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 14 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 15 är en schematisk perspektivvy över en utföringsform av uppfinningen.

Fig 16 är en planvy, delvis i snitt, över en utföringsform av uppfinningen.

Föredragen utföringsform av uppfinningen Med hänvisning till fig 1, visas en borrstàngsladdare 10 monterad pà en schematisk representation av en kommersiell borr 12.

Borren 12, som delvis visas, innefattar en rigg 14, en rotationsdrivning 16, ett fotfastspänningsdon 18 och annan konventionell utrustning som àterfinns i kommersiellt tillgängliga borrar 12.

Borrstàngsladdaren 10, avbildad mer detaljerat i de följande figurerna, är anordnad att monteras pà borrens lO 15 20 25 30 35 519 863 5 12 rigg 14 på valfritt konventionellt sätt med användning av för fackmän kända fästelement, d v s bultar, skruvar, svetsningar, nitar, etc.. En borrstàng 20 visas magasinerad i laddaren 10.

Såsom beskrivits i det föregående kan stångladdaren 10 vara ansluten till någon valfri jordborrningsborr 12.

I synnerhet visas stångladdaren 10 monterad på en diamantborr 12 som är kapabel att borra i valfri orientering.

Stängerna i fråga, som används för vattenspolad linborrning, är i allmänhet tunnväggiga rör som har allt annat än robusta gängor. Följaktligen måste aktsamhet visas vid sammankoppling och urkoppling av anslutningarna.

I typfallet driver rotationsdrivningen 16 borrstàngen 20 långsamt in i urholkningen tillsammans med den tillhörande vattensvivel/spolhuvudkombinationen (ej visad). Borrningen tar slutligen slut, rotationsdrivningen 16 urkopplas från den sista stången och dras tillbaka genom glidförskjutning av denna utmed riggen 14 (såsom visas i fig 1).

En ny stäng uppbäres pà plats under det att vattensviveln 8 och rotationsdrivningen 16 ansluts till den nya stången. Rotationsdrivningen 16 ger sedan långsamt upphov till fotledssammankopplingen mellan den befintliga stången 20A och den nya stången 20.

Fotfastspänningsdonet 18 håller den befintliga stången 20A säkert på plats både då anslutningarna skapas och brytes. Dessutom kommer fotfastspänningsdonet 18 förhindra att borrsträngen faller ut ur ett uppåtriktat hål.

Efter slutförande av införandet av den nya stången och gängningsoperationen, tillförs åter kraft till rotationsdrivningen 16 och borrningsoperationen återupptas. g För närvarande utförs den förutnämnda proceduren primärt för hand. En enstaka stång placeras fysiskt på 10 15 20 25 30 35 519 863 6 plats av en operatör. Sammankopplingscykeln då den nya stången gängas och momentåtdrages till en befintlig stång måste styras med stor noggrannhet av operatören för att förhindra skador på gängorna.

Denna manuella sekvens är ineffektiv, tidskrävande och kräver assistans av en van operatör som konstant uppbär röret och försiktigt genomför samman- och urkopplingen av anslutningarna. Förutom* säkerhetshänseenden, är det mycket ändamålsenligt att påskynda borroperationen genom att använda den automatiserade stångladdaren 10.

Borrstàngladdaren 10 visas mer detaljerat i fig 2 och 3. Fig 2 är en vy från borrsidan av laddaren 10. Fig 3 är en sprängskiss i perspektiv över laddaren 10.

Laddaren 10 innefattar en rektangulär làdram 24 som har en symmetriaxel 100 och som är sammansatt av två uppsättningar parallella, på avstånd från varandra belägna, uppbärningsbalkar 29, 28, 30 och 32 plus konventionell anslutningsutrustning.

Ett par vridbara lyftcylindrar 34 och 36 är monterade på undersidan av balkarna 30 och 32. Var och en av lyftcylindrarna 34 och 36 innefattar en kolv 38 respektive 40. Cylindrarna 34 och 36 är mittmonterade på ramen 24 för att möjliggöra att ett flertal stänger 20 magasineras och lyfts upp mellan balkarna 26, 28, 30 och balkarna 26, 28, på tillräckligt avstånd från varandra för att ungefär fem 32. Det vill säga, 30 och 32 är belägna stänger 20 skall kunna magasineras i magasinutrymmet 22 och tillåta att en stång 20 passerar genom lådramens 24 inre. För att underlätta transport och sammanmontering kan cylindrarna 34 och 36 dessutom vridas utmed bàgarna A och B.

Ett bakre skydd 42 och ett sidoskydd 44 är vridbart monterade på ramen 24 för att skydda personal.

Monteringsplattor 46 och 48 fastgör laddaren 10 på borren 12. lO 15 20 25 30 Q) U? 519 863 7 Ett gripdon 50 för fastspänning av stången är monterat åt lådramens 24 distala ände 52 till och väsentligen motsatt cylindern 36. Fastspänningsgripdonet 50 består av en roterbar käft 54 och en fast käft 56. Se också fig 7 och 8. Käften 54 roterar kring vridleden 58 utmed bågen C kring vridaxeln 102 för att fastspänna och släppa röret 20. Fastspänningsgripdonet 50 griper stången 20 utmed dess längsgående axel. Fastspänningsgripdonet 50 förflyttas vinkelrätt mot ramens axel 100 och stàngen 20 medelst förflyttningsarmen 60 utmed fastspänningsgripdonets axel 106.

Ett svänggripdon 62 som består av två, parvis anordnade, motstàende pendelelement 64 och 66 är monterat åt ramens 24 proximala ände 68 till och väsentligen motsatt lyftcylindern 34. Se också fig 4, 5 och 6.

Pendelelementen 64 och 66 vrids utmed bågarna D respektive E, vilka är parallella med ramens axel 100, för att pressa mot stången 20.

Pendelelementet 64 innefattar ett förflyttbart bägformat block 50, ett fast bakre, bägformat block 72 och ett förflyttbart bägformat block 74. Blocket 74 är något längre än blocket 70 för att förhindra en stång i ett uppàtriktat hål från att falla ut ur hålet.

Svänggripdonet 62 förflyttas vinkelrätt mot ramens axel 100 och en stäng 20 medelst förflyttningsarmen 76 utmed svänggripdonets axel 104. Återigen, för att underlätta transport och av utrymmeshänseenden är fastspänningsgripdonet 50 och svänggripdonet 62 vridbart monterade pà ramen 24 via stavarna 78 och 80 och den tillhörande monteringsutrustningen. De tvà gripdonen 50 och 62 kan rotera utmed bàgarna F respektive G.

Cylindrarna 34 och 36 och förflyttningsarmarna 60 och 76 är vridbart monterade pà laddaren 10: a) för att bibehålla det yttre arbetsutrymmet för borren 12 sà litet som möjligt så att borren 12 passar i en gruvbur utan att nedmontering krävs; b) för att reducera det totala 10 15 20 25 30 (JJ U') 519 863 ö utrymmet som krävs att ställa upp en borr in ett slutet arbetsutrymme; c) för att förhindra skador på utskjutande element då borren 12 transporteras från ett ställe till och d) tillgängliga utrymmet vid borren 12 och borrarbetarnas ett annat ställe; för att minimera påverkan på det arbetsutrymme.

Fig 4, 5 och 6 visar svänggripdonet 62 mer detaljerat. Svänggripdonet 62 innefattar två Enerpacw SURD121 och SURL121 hydrauliskt manövrerade pendelelement 64 och 66. motstående bågarna D och E med 90 graders slag. Elementet (O°) visas i 45°-läget. Båda pendelelementen 64 och 66 kan (se fig 15).

Pendelelementen 64 och 66 roterar utmed de 64 visas i det vertikala läget medan elementet 66 emellertid svänga utåt till ett 90°-läge Närmare bestämt manövreras pendelelementen 64 och 66 enligt följande: det finns ett rakt slag (rörelsen är identisk med en enkel hydraulisk cylinder) med en längd av 0,5 tum (1,27 cm), följt av en kombination av en rotation och ett slag, så att pendelelementet under detta segment förflyttas framåt samtidigt som det roterar.

Pendelelementen 64 och 66 har en inre kammekanism som börjar rotera pendlarna efter det korta, raka initialslaget. Slutresultatet är att stången 20 kan närma sig stången 20A rakt, vilket förhindrar kollisioner mellan de nedre, krökta partierna av bàgformade blocken 70, 72 och 74.

Det fasta, bakre, förflyttbara, bàgformade blocken 70 och 74 är av sådan bàgformade blocket 72 och de storlek att de omskriver den yttre diametern av stången 20.

Hela det svängbara gripdonet 62 kan förflyttas vinkelrätt mot lådramen 24 utmed axeln 104 medelst förflyttningsarmen 60 via bärare 82 och glidelement 84.

En hydraulisk cylinder 86 förflyttar gripdonet 62 utmed glidelementet 84.

Fig 7 och 8 visar en delsnittvy respektive en vy bakifrån över fastspänningsgripdonet 50 utan lO 15 20 25 30 35 519 863 m» :- 9 förflyttningsarmen 60. En hydraulisk cylinder 88 och kolv 90 roterar käften 54 kring vridleden 58 och axeln 102 utmed bågen C via påverkan av leden 92. Både den bàgformade, roterbara käften 54 och den fasta, bågformade käften 56 är av sådan storlek att de omskriver stångens 20 yttre diameter.

Förflyttningsarmens 60 konstruktion och funktion är liknande förflyttningsarmens 76. I detta fall driver en hydraulisk cylinder 94 gripdonet 50 utmed glidelement 96 utmed axeln 106.

För att förstå borrstångladdarens 10 funktion, visar de sekventiella, schematiska figurerna 9-15 laddarens 10 funktion. För tydlighetens skull visas inte den tillhörande borren 12 och några av borrstångladdarens 10 komponenter visas inte heller. Notera emellertid att laddaren 10 är monterad på borrens 12 rigg 14. På detta sätt kan laddaren 10 och koppla stänger 20 till borrsträngen. (via magasinutrymme 22) överlämna Borrstàngladdaren 10 är allmänt användbar eftersom den både kan påbörja en borrsträng genom att koppla den första stången 20 till borren 12 och den kan kontinuerligt mata stänger 20 till en befintlig borrsträng.

Det är föredraget att använda en unik chuckstång 108 till laddaren 10. Se fig 16.

Chuckstången 108 innefattar en ihålig, cylindrisk stomme 110 som har en omskrivande, perifer fläns 112 anordnad mot stommens 110 huvudände 114 till. Huvudänden 114 innefattar en hylsa 120.

Den motstående änden av chuckstången 108 innefattar en avsmalnande, tappände 116 med ett gängat parti 118.

Chuckstàngen 108 är införd i borrens 12 rotationsdrivning 16 (se fig 1). Chuckstången 108 används för att åstadkomma en yta för fastspänning och drivning av borrsträngen. Chuckstångens 108 väggar är tjockare än de hos vanliga borrstänger 20. lO 15 20 25 30 35 519 863 10 Chuckstången 108 bestämmer plats för sammankoppling, säkerställer inriktning av stången under gängning av rotationsdrivningens 16 ändsammankoppling och hjälper till att bibehålla radiell inriktning av stängerna för att förhindra excentrisk rotation av borrsträngen.

Målet med den automatiserade laddningen är att tillfredsställande lägga till upp till 30 fot stänger till borrsträngen utan mänsklig inblandning. (9,1 m) av Systemet måste vara kapabelt att klara komplexa handlingssekvenser som vanligtvis åstadkommes av en person med två händer och som enkelt kommer åt en kontrollpanel. Stångladdaren 10 är en lämplig blandning av möjligheter att styra alla rörelser hos stänger och åstadkomma och upprätthålla dessa elements position.

Komponenterna måste vid alla tillfällen hållas säkert, annars skulle de tappas under gängningsprocessen.

Om rotationsdrivningen 16 exempelvis skulle släppa chuckstången 108 innan den anslutits till den intilliggande stången 20 skulle den falla. Detta skulle inte bara innebära att kontrollen över chuckstången förlorats utan också att den skulle tvingas àterpositioneras försiktigt i förhållande till huvudet innan processen fortlöper.

Styrsystemet måste veta vara alla komponenter befinner sig och använda dessa förangivna positioner för att förhindra kollisioner. Alla positioner som kan variera under automatiska operationer måste också återanges antingen genom användning av stela stopp eller med hjälp av mätinstrument. linear Borren 12 bestämmer läget. En LVDT (eng.

Variable displacement transducer, sv. Linjär, variabel avståndstransduktor) kan mäta drivningens 16 position vid valfritt ställe på riggen 14 inom snäva toleranser och rapportera denna position till styrsystemet.

Ett exempel på ett stelt stopp är chuckstången 108.

Om chuckstången 108 är i drivningen 16 och är fullt gängad i den sista stången 20 i borrsträngen, kan 10 15 20 25 30 35 519 863 ll positionen för kopplingen mellan chuckstången 108 och den sista stången 20 beräknas. Detta genomförs genom att huvudets läge bestäms av LVDT:n och sedan adderas avståndet mellan denna punkt och flänsen 112 på chuckstångens 108 gänga.

Det är kritiskt att notera att vid valfri punkt i stàngtillförselsekvensen måste alla delar hållas säkert för att förhindra att de faller och fastnar i mekanismerna och att det är möjligt att tidsmässigt felaktiga rörelser orsakar kollisioner. Detta kompliceras av det faktum att det endast finns små rörelsemarginaler mellan de rörliga delarna.

Stängerna som används vid AQ-diamantborrning är långa (61,63 tum (156,5 cm)) och riggen 14 är utformad så kort som möjligt vilket endast ger litet utrymme för laddningsoperationer. Stängerna som läggs till borrsträngen införs mellan chuckstången 108 och den sista stången 20A i hålet. Utrymmet är upp till 70 tum (178 cm) långt, vilket lämnar ett litet utrymmer vid vardera änden av stången för inriktnings- och gängningsoperationer.

Det är ett antal steg som krävs för laddning av en ny stång.

Dessa steg är såsom följer: A. Uppsättning av en borr och åstadkommande av startläge för all automatiserad utrustning.

B. Laddning av den nya stången till ett läge som placerar den i linje mellan chuckstången och den sista stången.

C. Sammankoppling av chuckstången och den nya stången (gängning av huvudändskopplingen).

D. Uppsättning av nya startlägen för att möjliggöra gängning av den nya stången till den sista stången.

E. Gängning av den nya stången till den sista stången (gängning av fotfastspänningskopplingen)_ F. Uppsättning av nya startlägen för att påbörja borrning. lO 15 20 25 30 35 ,, , , , ,. -. f. u v .a , .-. s- . K .. - . -- a = c .. = . . g» , = . . ; y n a, ;=| 1 .f 1 f ._ _ , , , ,, , . *Å 4 ~. a - . , .« .. .v _ e =. 12 Då dessa steg genomförts är borrsträngen en stång längre och systemet är redo för borrning. Dessa steg beskrivs närmre nedan: A. startläqe och uppsättning: 1. Borren 12 avslutar borrning med den sista stången 20A. Drivningen 16 spänns fast mot chuckstàngen 108 och är nu belägen vid slutet av sin förflyttning, nära fotfastspänningen 18. Fotfastspänningen 18 är öppen.

Vidare borrning kan inte genomföras utan tillförsel av en stång till borrsträngen. 2. Operatören placerar borren i tillståndet för automatiserad stångladdning och den automatiserade operationen inleds. 3. Fotfastspänningen 18 sluter kring den sista stången 20A. 4. Drivningen 16 förflyttas bakåt till flänsen 112 på chuckstàngen 108 och dess läge registreras. 5. Ett styrsystem verifierar att sammankopplingens position (drivningens 16 position plus det fasta avståndet till tappänden 116) är i ett acceptabelt läge för att stångladdaren skall fungera. 6. Om sammankopplingen inte är i korrekt läge, kan antingen borren 12 försöka borra vidare, eller kan den dra borrsträngen bakåt till det korrekta läget. 7. Om den sista sammankopplingen är korrekt positionerad sluter drivningen 16 om chuckstàngen 108 och gängar försiktigt ur (bryter) sammankopplingen mellan chuckstàngen 108 och den sista stången 20A i borrsträngen. Fotfastspänningen 18 uppbär alla stängerna i hålet. 8. Medan den fortfarande håller chuckstàngen 108 (och vattensviveln 8 som är fast förankrad till denna) förflyttas drivningen 16 till den bakre änden av riggen 14, och positionerar sig själv korrekt.

Vid detta tillfälle finns det tillräckligt med utrymme för att den nya stången 20 skall passa in mellan 15 20 25 30 35 519 865 13 chuckstångens 108 ände och den sista stången 20A i borrsträngen.

B. Laddning av den nya stången: 1. Gripdonen 50 och 62 förflyttas till läget för mottagning av stången. Se fig 9 och 10.

Fastspänningsgripdonet 50 öppnas tillräckligt för att stång 20 skall indexeras upp i gripdonet. Pendeln 64 är i ett liknande läge. Pendeln 66 är helt stängd vilket förhindrar att en stång 20 glider ut ur förflyttningszonen mellan gripdonen 50 och 62 och magasineringsläget i utrymmet 22. 2. Stångladdaren 10 indexerar en stång 20 in i gripdonen 50 och 62 och de sluts om stången 20. Pendeln 66 öppnas fullt ut för att den skall passera den sista stången 20A då förflyttningsarmarna 60 och 76 börjar förflyttas. Se fig 10. 3. Förflyttningsarmarna 60 och 76 förflyttar stången 20 till borrsträngaxeln. Pendeln 66 som är fullt öppen, såsom beskrivits i det föregående, passerar över toppen av den sista stången 20A i hålet och är redo att spännas fast. Den bågformade käften 72 går i kontakt med de två stängerna 20 och 20A. 4. Pendelelementet 66 sluter om stången 20A och inriktar den nya stången 20 med borrsträngen. Se fig 12 och 14.

C. Gänqninq av hvlsänden 20: (honänden) av den nya stången 1. Drivningen 16 (fortfarande stelt fastspänd mot chuckstången 108) förflyttas mot den nya stången, varvid tappänden 116 skjuts in i stångens 20 hylsände (ej visat). Vid detta tillfälle finns det tillräckligt utrymme i radiell riktning för att tillåta en felinriktning av upp till ungefär 1/8 tum (0,32 cm) mellan chuckstången 108 och stången 20. 2. Allteftersom chuckstången 108 avancerar förflyttas stången 20 radiellt då den tvingas av tappänden 116 tills båda stängerna 108 och 20 är 10 15 20 25 30 UJ U'l 519 863 14 inriktade för gängning. Drivningen 16 roterar chuckstången 108 till gängad sammankoppling med stången 20.

Drivningen 16 kan nu släppa chuckstången 108 eftersom den år sammankopplad med stången 20 som i sin tur hålls fast av gripdonen 50 och 62. Den övre sammankopplingen har åstadkommits. Nästa steg är att gänga den motstående änden av stången 20 in i stången 20A.

D. Uppsättninq för gänqning av den nva stången 20 till den befintliga stången 20A: 1. Fastspänningsgripdonet 50 öppnas, förflyttningsarmen 60 dras tillbaka, käften 54 äterställs för att mottaga nästa stång. Se fig 12 och 13. 2. Drivningen 16 lossar fastspänningen och avancerar förbi sammankopplingen mellan chuckstången 108 och spänns fast om den nya stången 20. 3. Drivningen 16 uppbär nu vikten av chuckstången 108, vattensviveln 8 och stången 20 tillsammans med svänggripdonet 62. 4. Pendelelementet 64 öppnas något för att förberedas att fungera som en styrning för att förhindra allt för stor felinriktning mellan den nya stången 20 och stången 20A (som fortfarande hålls av fotfastspänningen 18). Änden av den nya stången 20 är i det inneslutna utrymmet som definieras av det något öppnade pendelelementet 64 och den bågformade käften 72. På detta sätt tvingas den nya stången 20 till att inriktas med stången 20A.

E. Gängning av den nya stången 20 till den befintliga stången 20A: 1. Drivningen 16 tvingar chuckstången 108, vattensviveln 8 och den nya stången 20 mot den befintliga stången 20A. Gängorna möts och drivningen 16 roterar stången 20 in i stången 20A. lO 15 20 25 30 35 519 863 15 2. Alla sammankopplingarna gängas till fullo.

Drivningen 16 släpper sitt tag om borrstången 20.

Fotfastspänningen 18 håller stängerna 20 och 20A i hålet kring stången 20A. Se fig 14 (pendelelementet 66 visas i det fastspända läget).

F. Uppsättninq för borrninq: 1. Båda pendelelementen 64 och 66 öppnas fullt ut, fritt från den nyss förlängd borrsträngen. 2. Svänggripdonets förflyttningsarm 76 dras tillbaka, båda pendelelementen 64 och 66 återställs till stångmottagningslägena och förflyttningsarmen 76 dras helt tillbaka till sitt läge över utrymmet 22 för magasinering av stänger. 3. Drivningen 16 släpper taget och förskjuts bakåt utmed riggen 14 tills den slår emot flänsen 112 på chuckstången 108. 4. Drivningen 16 spänns fast kring chuckstången 108 och momentdrar båda sammankopplingarna för att säkerställa att de är helt åtdragna. 5. Borrning återupptas.

Laddaren 10 är företrädesvis anordnad att leverera fem nya stänger 20 till borrsträngen på detta sätt.

Det skall inses att för en fackman kan de olika komponenterna bytas ut eller förstärkas med liknande manöveranordningar. Exempelvis kan det hydrauliska systemet ersättas med pneumatiska eller elektriska manöverorgan. Vidare kan laddaren 10 användas med andra borrar och stänger än den diamantborr 12 som beskrivits häri.

I det fall en ny borrsträng skall åstadkommas, måste magasineringskomponenten 22 ges en sådan storlek att det kan mottaga en första borrstàng med kronan och tillhörande komponenterna anslutna.

För diamantborrar innefattar arbetsänden hos den första stången ett antal komponenter som gör det svårt att lagra och förskjuta stången genom ramen 24. För icke- diamantborrar är emellertid den första stången kortare än lO l5 20 25 30 519 863 16 en standardborrstång för att möjliggöra att utrymmet 22 kan mottaga stången/krona-kombinationen hos den första stången. Med en kortare översta (sista) stång införd i kassetten kommer utrymmet att inkludera den därtill anslutna kronan. Stången/kronan ansluts till rotationsdrivningen 16 på det sätt som beskrivits i det föregående och hålet påbörjas. De efterföljande stängerna 20 av normallängd kan sedan anslutas på det sätt som beskrivits.

Borrstàngladdaren 10 kan helt eller delvis vara automatiserad med hjälp av manuell styrning, datoriserad styrning eller någon kombination därav. Vid den enklaste varianten är en enkel kontrollpanel ansluten till de olika komponenterna såsom manövreringsdonen 34 och 36, förflyttningsarmarna 60 och 76 och gripdonen 50 och 62, i samband med borrens 12 styrsystem, vilket gör det möjligt för en operatör att lyfta upp en stång 20 från utrymmet 22, aktivera fotfastspänningen 18, koppla loss rotationsdrivningen 16 från borrsträngen, placera stången 20 i läge och momentåtdraga den till sin granne.

En datoriserad borrstångladdare 10 möjliggör att sammankopplingscykeln kan vara helt automatiserad med liten eller obefintlig manuell hjälp. Med lämpliga sensorer och mjukvarulösningar bestämmer borren 12 när nästa borrstàng 20 behövs och fotfastspänningen 18 tillför och sammankopplar den nya borrstången 20 i strängen, spänner fast stången i hålet, stoppar borren 12, varefter borrningscykeln återupptas pånytt.

Beskrivningen visar och beskriver specifika utföringsformer av uppfinningen. Fackmän kommer att inse att förändringar kan utföras inom ramen för uppfinningen som anges av kraven; och att vissa av uppfinningens särdrag i vissa fall med fördel kan användas utan en motsvarande användning av de andra särdragen.

Claims (12)

10 15 20 25 30 519 863 '17 L! PATENTKRAV

1. Stångladdare för hantering av stänger (20) om- fattande en öppen, làngsträckt ram (24) innefattande två parallella, på avstånd från varandra belägna, balkar (28, 29, 30, 32) så att minst en stång (20) kan passera där- (24) (52) och en längsgående symmetriaxel(100) varvid ramen har en distal ände och en (68) som sträcker sig därigenom, ett stångfastspänningsgripdon (50) (24) (68), stångfastspänningsgripdonet (50) innefattar en roterbar käft (54) anordnad utmed en vridled (58), och en mot- stående fast käft (56), (58) symmetriaxel (102) som är åtminstone väsentligen paral- (24) (100), (54) har en sådan storlek att den kan (20), (56) har en sådan storlek att den kan mottaga en stång (88, 90) käften (54), varvid stångfastspånningsgripdonet (50) är emellan, proximal ände varvid anordnat invid ramens distala ände varvid vridleden har en lell med ramens symmetriaxel varvid den roterbara käften mottaga en stång varvid den motstående fasta käften (20),och organ för manövrering av den roterbara anordnat på en första förflyttningsarm (60) som är anord- nad att förflytta stångfastspänningsgripdonet (50) vä- sentligen vinkelrätt mot ramens (24) symmetriaxel (100) utmed en förbeståmd sträcka, ett svänggripdon (62) anord- nat invid ramens proximala ände (68), varvid svänggrip- donet (62) innefattar två invid varandra belägna pendel- element (64, 66) anordnade därvid, varvid pendelelementen (64, 66) är vridbart anordnade vid svånggripdonet (62) (D, E) utmed en axel som år åt- (24) för utskjutning och rotation av (62) och vart och ett av för att rotera i en båge minstone väsentligen parallell med ramens symmetri- (100), organ (76) pendelelementen (64, 66) innefattar ett fast block (64, 66) 74), och varvid det fasta blocket V... v ...M axel , varvid svånggripdonet (72), pendelelementen innefattar ett pendelblock (70, »J och na (72) perl (70, 74) har sådan storlek att de kan mottaga en stång (62) (20), varvid svånggripdonet är anordnat på en andra lO 15 20 25 30 35 519 863 18 förflyttningsarm (76) som är anordnad att förflytta svänggripdonet (62) väsentligen vinkelrätt mot ramens (24) (100) organ för mottagning och indexering av en stäng (20). symmetriaxel utmed en förbestämd sträcka, och

2. Stàngladdare enligt kravet 1, vid vilken stång- (50) (62) är vridbart anordnade på ramen (24). fastspänningsgripdonet och svänggripdonet

3. Stàngladdare enligt kravet 1, innefattande organ för fastgöring av stängladdaren (lO) till en borr (12).

4. Stàngladdare enligt kravet 1, innefattande en chuckstäng (108) som är fastgjord vid stången (20).

5. Stàngladdare enligt kravet 1, vid vilken ett (34, 36) (10) genom ramen manövreringsdon anordnat vid laddaren för (20) (24).

6. Stàngladdare enligt krav 5, vid vilken manövre- (34, 36) (24).

7. Automatiserad borrstångladdare för positionering (20) omfattar en öppen lådram (24) (100), är belägna på tillräckligt inbördes avstånd så att de en stäng ringsdonet är vridbart anordnat vid ramen av borrstänger i en borrsträng, varvid laddaren (10) som har en längsgående symmetriaxel med sidobalkar (28, 29, 30, 32) som bildar ett inre som tillåter att borrstänger (20) passe- rar därigenom väsentligen vinkelrätt mot den längsgående (100), ordnat att skjuta borrstänger (20) genom det inre av den symmetriaxeln ett manövreringsdon (34, 36) an- öppna làdramen (24), ett stångfastspänningsgripdon (50) som är anordnat på ramen (24), varvid stångfastspännings- (50) ytor (54, 56), som är formade att mottaga en borrstång gripdonet innefattar första och andra motstàende (20) däremellan, varvid den första motstàende ytan (56) är fast i sitt läge och den andra motstàende ytan (54) är vridbart anordnad vid stängfastspänningsgripdonet (50) (102) för att rotera utmed en axel väsentligen parallell (100), ramen (94) I . . . V _.. (1-2 med den längsgående symmetriaxeln ett svänggripdon o (62) som är an varvid svänggripdonet (62) innefattar en fast första yta (72) och en andra och en tredje motstàende förflyttbara ytor (70, 74), varvid lO 15 20 25 30 LA.) (Il 519 863 19 de första, andra och tredje ytorna (70, 72, 74) är for- made att mottaga en borrstàng (20), och varvid den andra (70, 74) är roterbart anordnade vid (62) (lO4) väsentligen vinkelrätt mot den längsgående symmetriaxeln och tredje ytan svänggripdonet för att rotera utmed en axel (100), organ (60) för förflyttning av stàngfastspännings- gripdonet (50) och organ (76) för förflyttning av sväng- gripdonet (62) väsentligen vinkelrätt mot làdramens (24) längsgående symmetriaxel (100), och organ för fastgöring (12).

8. Automatiserad borrstångsladdare enligt krav 7, av borrstångladdaren (10) till en borr vid vilken en chuckstàng (108) är ansluten till borr- (20).

9. Förfarande för àstadkommande av en borrsträng, stängerna vilket förfarande omfattar stegen: (10) som har en (100), varvid borrstàngsladdaren (10) om- (a) att anordna en borrstàngsladdare symmetriaxel fattar: i) ett stängfastspänningsgripdon (50) innefattande första och andra motstàende ytor (54, 56) som är formade (20) första ytan (56) är fast och den andra motstàende ytan att mottaga en borrstäng däremellan, varvid den (54) är vridbart anordnad vid stàngfastspänningsgripdonet (50) för att rotera väsentligen vinkelrätt mot borr- (lO) (l00); ii) ett svänggripdon innefattande en fast stàngsladdarens längsgående symmetriaxel och (62) första yta (72) och motstàende förflyttbara andra och (70. ytorna (70, 72, 74) är formade att mottaga en borrstàng tredje ytor 74), varvid den första, andra och tredje (20), varvid de andra och tredje ytorna (70, 74) är (62) för att rotera väsentligen parallellt med borrstàngsladdarens (10) (100), roterbart anordnade vid svänggripdonet längsgående symmetriaxel lO 15 20 25 30 u.) 'Jl 519 863 20 (c) att överföra en borrstàng (20) från stàngmaga- (22) (10) stàngfastspänningsgripdon (50) och svänggripdon (62), sinsutrymmet till borrstàngsladdarens (d) att väsentligen samtidigt rotera stàngfastspän- ningsgripdonet (50) till ingrepp med borrstängen (20) kring en axel som är väsentligen vinkelrät mot borr- (10) (100) svänggripdonet (62) mot borrstängen (20) väsentligen (10) (100), (62) och stängfast- spänningsgripdonet (50) vinkelrätt mot borrstängsladda- (10) (100) (20) till ett läge för ästadkommande av en borrsträng, stàngsladdarens längdaxel och glidande trycka parallellt med borrstàngsladdarens längdaxel (e) att förflytta svänggripdonet rens längdaxel för att indexera borrstängen (f) att frigöra borrstängen (20) fràn ingrepp med stängfastspännings- och svänggripdonen (50, 62), (g) att dra tillbaka stàngfastspännings- och sväng- gripdonen (50, 62), (h) att genomföra steg (c)-(g) med en ytterligare borrstàng (20), (i) att koppla samman borrstängen (20A) och den ytterligare borrstängen (20) genom manövrering av borr- motorn; och (h) att upprepa stegen (h) och (i) tills en önskad borrsträngslängd àstadkommits.

10. Förfarande enligt krav 9, innefattande rotation av borrstängen (20) medelst borrmotorn för sammankoppling (20).

11. ll. Förfarande enligt krav 9, av borrstänger innefattande att till- föra en stäng/borrkrona-kombination till stängfastsätt- nings- och svänggripdonen (50, 62).

12. Förfarande enligt krav 9, innefattande införing av en chuckstàng (108) till borrmotorn och fastgöring av chuckstängen (108) med borrstängen (20).