SE522931C2

SE522931C2 - Drill rod handling device for drill rig assembly has head assembly on which drill rod is loaded at side load position such that drill rod moves on top of feed frame for axial alignment with drill string

Info

Publication number: SE522931C2
Application number: SE0103569A
Authority: SE
Inventors: Ivor Neil Paech; Stephen Alfred Muller
Original assignee: Boart Longyear Pty Ltd
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2004-03-16
Also published as: SE0103569D0; SE0103569L

Abstract

A swing arm actuator (38) drives the rotation of a pivotal swing arm (21) and a head assembly (24) on a longitudinal axis. A drill rod (25) is manually loaded on the head assembly at a side load position relative to a feed frame (11), such that the drill rod is bodily moved to a loading position on top of the feed frame for axial alignment with a drill string. A mounting unit attaches an elongated slide guide (19), which extends to the longitudinal direction of the feed frame along one side, to the feed frame. A drive unit performs the slide movement of a carriage assembly (20) such that the carriage assembly is guided to slide lengthwise along the slide guide. The swing arm which extends outward, is pivotally supported on the carriage assembly. A swivel attachment between the head support frame of the head assembly and the outer end of a swing arm enables tilting operation of the head assembly relative to the swing arm on a transverse axis through a tilt actuator.

Description

20 25 30 35 9522 9s1 2 ningsramen hos borriggen, är enkel i sin funktion och av relativt låg kostnad. The frame of the drilling rig is simple in its operation and of relatively low cost.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad stånghanteringsanordning som ergonomiskt är bättre för borrassistenten än ett konven- tionellt manuellt förfarande och som medger assistenten att hantera ett stort antal borrstänger med mindre risk för utmattning och skada.Another object of the present invention is to provide an improved rod handling device which is ergonomically better for the drilling assistant than a conventional manual method and which allows the assistant to handle a large number of drill rods with less risk of fatigue and damage.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad stånghanteringsanordning i form av ett fästorgan som med lätthet kan fästas vid matningsramen hos ett borraggregat av standardtyp.A further object of the present invention is to provide an improved rod handling device in the form of a fastener which can be easily attached to the feed frame of a standard type drilling rig.

Enligt föreliggande uppfinning är därför en hanter- ingsanordning för borrstàng anpassad för fästande vid en matningsram hos ett borriggsaggregat som innefattar en rotationsenhet av standardtyp och ett stàngfäste vilka är monterade ovanpå matningsramen och vilka används för mat- ning av borrstänger in och ut ur marken, vilken hanter- ingsanordning innefattar: làngsträckta styrorgan som sträcker sig longitudi- nellt utmed matningsramens ena sida; monteringsorgan för fästande av styrorganen vid mat- ningsramen; ett vagnaggregat som är anordnat för glidrörelse längsefter styrorganen; ett huvudaggregat innefattande en huvudstödram, hål- larorgan för uppbärande av en borrstång vid på avstånd från varandra belägna placeringar utmed dess längd, grip- organ för gripande av borrstàngen när den uppbärs medelst hållarorganen vid förflyttning av stången från lastnings- /avlastningsläget till dess ihop-/isärgängningsläge och också vid den stångskruvande funktionen och organ för matning av borrstàngen longitudinellt när den uppbärs medelst hållarorganen; en svängbar pendelarm som pà svängbart sätt uppbärs pä vagnaggregatet och operativt förbinder vagnaggregatet med huvudaggregatet, varvid svivelkopplingsorgan vridbart f' c Ä 383; CEN *Jšilæ 2 C11 9 9 ï-VCSEM FÉ 2 C l - 3.2 i) 6 13 S šíLiíï-.ïid . óløi) 10 15 20 25 30 35 3 monterar huvudaggregatet vid den yttre änden av pendelar- men för snedställande rörelse kring en transversell, geo- metrisk axel, snedställande manöverorgan för åstadkommande av den snedställande rörelsen hos huvudaggregatet, och pendelmanöverorgan för åstadkommande av vridning av pendelarmen och huvudaggregatet som en enhet kring en väsentligen longitudinell, geometrisk axel, vilken anordning är arrangerad och konstruerad så att en borrstång vid lastning (t ex manuell) pà huvud- aggregatet vid ett sidolastningsläge relativt matnings- ramen i sin helhet kan förflyttas till ett lastningsläge ovanpå matningsramen.According to the present invention, therefore, a drill rod handling device is adapted for attachment to a feed frame of a drilling rig assembly comprising a standard type rotary unit and a rod mount which are mounted on top of the feed frame and which are used to feed drill rods in and out of the ground, which handling device comprises: elongate guide means extending longitudinally along one side of the feed frame; mounting means for attaching the guide means to the feed frame; a carriage assembly arranged for sliding movement along the guide means; a main assembly comprising a main support frame, holding means for supporting a drill rod at spaced locations along its length, gripping means for gripping the drill rod when supported by the holding means when moving the rod from the loading / unloading position to its assembly. / disassembly position and also at the rod screwing function and means for feeding the drill rod longitudinally when it is supported by the holding means; a pivotable pendulum arm which is pivotally supported on the carriage assembly and operatively connects the carriage assembly to the main assembly, the swivel coupling means rotatably f 'c Ä 383; CEN * Jšilæ 2 C11 9 9 ï-VCSEM FÉ 2 C l - 3.2 i) 6 13 S šíLiíï-.ïid. óløi) 10 15 20 25 30 35 3 mounts the main assembly at the outer end of the pendulum arm for oblique movement about a transverse, geometric axis, oblique actuators for effecting the oblique movement of the main assembly, and pendulum actuators for causing rotation of rotation and the main assembly as a unit about a substantially longitudinal, geometric axis, which device is arranged and constructed so that a drill rod during loading (eg manual) on the main assembly at a side loading position relative to the feed frame as a whole can be moved to a loading position on top feeding frame.

Pendelmanöverorganet vrider med fördel pendelarmen och huvudaggregatet genom en båge på åtminstone l80°, varvid bågrörelsen medger pendelarmen att svängas in bak- om rotationsenheten hos matningsramen.The pendulum actuator advantageously rotates the pendulum arm and the main assembly through an arc of at least 180 °, the arcuate movement allowing the pendulum arm to pivot behind the rotating unit of the feed frame.

Styrorganen innefattar med fördel två i par anord- nade, parallella och på avstånd från varandra belägna, långsträckta styrskenor eller stänger utmed vilka vagn- aggregatet styrs för glidrörelse medelst gejder. Kraft- drivningsorganet för vagnaggregatet innefattar med fördel en hydraulisk traverscylinder som är så anordnad att den kan flytta pendelarmen och huvudaggregatet till ett läge tillräckligt långt bort från lastnings-/avlastningsläget så att de går fria från det bakre av rotationsenheten på matningsramen och stàngsträngen vid ihop- och isärgäng- ning av gängor.The guide means advantageously comprise two elongate guide rails arranged in pairs, parallel and spaced apart from each other, along which the carriage assembly is guided for sliding movement by means of guides. The power drive means for the carriage unit advantageously comprises a hydraulic traverse cylinder which is arranged so as to be able to move the pendulum arm and the main unit to a position sufficiently far away from the loading / unloading position so that they move free from the rear of the rotating unit on the feed frame. and disassembly of threads.

Det finns med fördel två motsatta, svängbara stång- gripande käftar på huvudaggregatet och vilka inrymmer respektive rullaggregat. De stânggripande käftarna öppnas och stängs medelst en hydraulcylinder.There are advantageously two opposite, pivotable bar-gripping jaws on the main unit and which accommodate the respective roller units. The rod-gripping jaws are opened and closed by means of a hydraulic cylinder.

Vissa av rullaggregatens rullar roteras med fördel medelst hydrauliska motorer som kan köras kontinuerligt.Some of the rollers of the roller units are advantageously rotated by means of hydraulic motors which can be run continuously.

Vid rotation matar rullarna borrstången axiellt för pà- skruvande och avskruvande av gängkopplingen samtidigt som de uppbär stången. 25 '39- ll líI :ll -Q-É: RCEÉYZSÄLZSXXÉÛLIÉ93PCSEWIPÉ - 12 3.338 šàïlåïéarí.iíšïß 10 15 20 25 30 35 o o | » | n en. u.During rotation, the rollers feed the drill rod axially for screwing on and unscrewing the threaded coupling at the same time as they support the rod. 25 '39 - ll líI: ll -Q-É: RCEÉYZSÄLZSXXÉÛLIÉ93PCSEWIPÉ - 12 3,338 šàïlåïéarí.iíšïß 10 15 20 25 30 35 o o | »| n en. u.

Det är önskvärt att vardera gejd hos styraggregaten har anordningar för uppbärande av en borrstàng eller yttre rör för en given stàngstorlek.It is desirable that each guide of the guide assemblies have devices for supporting a drill rod or outer pipe for a given rod size.

Stànghanteringsanordningen enligt föreliggande upp- finning manövreras med fördel hydrauliskt från strömför- sörjningsdelen hos borriggen och manövreras via en på av- stånd belägen elektrisk kontrollpanel. Anordningen inne- fattar med fördel en hydraulisk och riktande styrventil som använder elektriska solenoider för styrning av en- skilda ventilrörelser.The rod handling device according to the present invention is advantageously operated hydraulically from the power supply part of the drilling rig and is operated via a remote electric control panel. The device advantageously comprises a hydraulic and directional control valve which uses electric solenoids to control individual valve movements.

För att ytterligare tydliggöra föreliggande uppfinn- ing beskrivs en föredragen utföringsform nedan mer detal- jerat med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka; fig 1 är en perspektivvy av en stànghanteringsanord- ning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken anordning är fäst vid matningsramen hos en borrigg av standardtyp; fig 2 är en perspektivvy liknande den i fig 1 som visar stànghanteringsanordningen borttagen fràn matnings- ramen; fig 3 är en sprängvy i perspektiv av stànghanter- ingsaggregatet som visas i fig 2; fig 4 är en sprängvy i perspektiv av huvudaggregatet hos stänghanteringsanordningen; fig 5 är en ändvy av huvudaggregatet med en borr- stång fäst däri; fig 6 är en fragmentarisk sprängvy av vagnaggregatet och dess förbindning med pendelarmen; medan fig 7 är en schematisk vy som visar huvudaggregatet i borrstångens ihop-/isärgängningsläge efter att ha svängts in bakom rotationsenheten hos matningsramen från dess sidolastningsläge.To further clarify the present invention, a preferred embodiment is described below in more detail with reference to the accompanying drawings, in which; Fig. 1 is a perspective view of a rod handling device according to a preferred embodiment of the invention, which device is attached to the feed frame of a standard drilling rig; Fig. 2 is a perspective view similar to that of Fig. 1 showing the rod handling device removed from the feed frame; Fig. 3 is an exploded perspective view of the rod handling assembly shown in Fig. 2; Fig. 4 is an exploded perspective view of the main assembly of the rod handling device; Fig. 5 is an end view of the main assembly with a drill rod attached thereto; Fig. 6 is a fragmentary exploded view of the carriage assembly and its connection to the pendulum arm; while Fig. 7 is a schematic view showing the main assembly in the drilling rod disassembly position after being pivoted behind the rotating unit of the feed frame from its side loading position.

Med hänvisning till ritningarna visas ett borriggs- aggregat 10 som innefattar en uppàtriktad, snedställd, làngsträckt matningsram ll, en rotationsenhet 12 av standardtyp och ett stàngfäste 13 av standardtyp vilka är monterade ovanpå matningsramen 11 och vilka används för ÉCCZ G9~ll lÜ:1l GH \¥&tÉCäNÄÄnäÄ2Üllä9$?CSå í¥É2@Cl~12~ﬁ6 1333 äuårad.åOC 10 15 20 25 30 35 (H FO FO 93 -å - ~ ~ - u - u < » u ß.. ., 5 matning av borrstänger in och ut ur marken och en stång- hanteringsfästenhet 14 som är fäst vid matningsramens 11 ena sida och som används för att bistà vid förflyttningen av borrstängerna, kellystängerna och kärnrören pà och av från borriggen bakifrån rotationsenheten 12 - även om den också kan användas för förflyttning av borrstänger av re- lativ kort längd till och fràn borriggen framifrån rota- tionsenheten. Fästenheten 14 innefattar följande element: (a) främre och bakre infästningar 17, 18 som medger en- heten 14 att på fast sätt fästas vid matningsramen ll; (b) tvà i par anordnade, parallella, pà avstånd från varandra belägna och i vagnen ingripande styrskenor 19, som sträcker sig längsefter och parallellt med matnings- ramens 11 longitudinella, geometriska axel; (c) en vagn 20 som styrs medelst gejder 20' för glidrö- relse utmed skenorna 19; (d) en i sidled utskjutande pendelarm 21 som är monterad på vagnen 20 för svängningsrörelse kring en geometrisk axel som är parallell med matningsramens 11 längsgående, geometriska axel; (e) ett huvudaggregat 24 som pä roterbart sätt är monte- rat vid den fria änden av pendelarmen 21 och som är ut- format för att lokalisera och gripa en borrstàng 25 vilk- en en borrassistent sätter därpå från en trave borrstàng- er som uppbärs i ett stängförvaringsstativ vilket är be- läget i närheten av borriggen; (f) ett hydrauliskt riktningsventilsaggregat 26 som är monterat vid ena änden av vagnen 20 och som använder elektriska solenoider för styrning av enskilda ventil- rörelser vid drift av anordningen 14.Referring to the drawings, there is shown a drilling rig assembly 10 which includes an upright, oblique, elongate feed frame 11, a standard type rotary assembly 12 and a standard rod 13 which are mounted on top of the feed frame 11 and which are used for ÉCCZ G9 ~ ll lÜ: 1l GH. \ ¥ & tÉCäNÄÄnäÄ2Üllä9 $? CSå í ¥ É2 @ Cl ~ 12 ~ ﬁ6 1333 äuårad.åOC 10 15 20 25 30 35 (H FO FO 93 -å - ~ ~ - u - u <»u ß ..., 5 matning av drill rods in and out of the ground and a rod handling fastener 14 attached to one side of the feed frame 11 and used to assist in moving the drill rods, kelly rods and core tubes on and off the drilling rig from behind the rotating unit 12 - although it may also be used for movement of drill rods of relatively short length to and from the drilling rig from the front of the rotating unit. b) tvà i par anord parallel, spaced apart and engaging guide rails 19 extending longitudinally and parallel to the longitudinal geometric axis of the feed frame 11; (c) a carriage 20 which is guided by means of guides 20 'for sliding movement along the rails 19; (d) a laterally projecting pendulum arm 21 mounted on the carriage 20 for pivoting movement about a geometric axis parallel to the longitudinal geometric axis of the feed frame 11; (e) a main assembly 24 rotatably mounted to the free end of the pendulum arm 21 and configured to locate and engage a drill rod 25 which a drill assistant inserts thereon from a stack of drill rods supported in a closing storage rack which is located in the vicinity of the drilling rig; (f) a hydraulic directional valve assembly 26 mounted at one end of the carriage 20 and using electrical solenoids to control individual valve movements in operation of the device 14.

Huvudaggregatet 24 innefattar en làngsträckt stödarm 27 (som kan utformas som ett enda element eller som tvä koaxiala element vilka sträcker sig till vardera sidan av huvudaggregatet) och tvà i par anordnade och motsatta stänggripaggregat 29 (se fig 4) vilka är anordnade att uppbära en borrstàng 25 i huvudaggregatet vid dess för- flyttning från lastnings-/avlastningsläget till ihop- zssz-:9«11 12:11 G x§ac:c¿nïAnsë2s1199sßcs2 faïëšßl 12~@% lßﬁß änë:ad.äoc 10 15 20 25 30 35 nu 1. /isärgängningsläget och också vid utförande av den stäng- skruvande funktionen. Griporganen 29 är monterade pà en snedställd vinkel liknande stigvinkeln hos de gängor som används på borrstängerna och drivs medelst en hydraul- cylinder 31. Stödarmen 27 har vid sina yttre, motstàende ändar borrstàngsstyraggregat 30, 30 monterade, som inne- fattar en eller två i sidled, U-formiga fästen 32, 32' för att uppbära en borrstàng för en given stàngstorlek. En- skilda styraggregat 30, 30' är utformade för att passa varje stángstorlek och kan utan olägenhet hoppassas till stödarmens 27 yttre ändar och fästas därpå.The main assembly 24 comprises an elongate support arm 27 (which can be formed as a single element or as two coaxial elements which extend to each side of the main assembly) and two paired and opposite rod gripping assemblies 29 (see Fig. 4) which are arranged to support a drill rod 25 in the main unit when it is moved from the loading / unloading position to together- zssz-: 9 «11 12:11 G x§ac: c¿nïAnsë2s1199sßcs2 faïëšßl 12 ~ @% lß ﬁ ß änë: ad.äoc 10 15 20 25 30 35 now 1. / disassembly mode and also when performing the closing screw function. The gripping means 29 are mounted at an oblique angle similar to the pitch angle of the threads used on the drill rods and are driven by means of a hydraulic cylinder 31. The support arm 27 has at its outer, opposite ends mounted rod rod guide assemblies 30, 30, comprising one or two laterally , U-shaped brackets 32, 32 'for supporting a drill rod for a given rod size. Individual guide assemblies 30, 30 'are designed to fit each rod size and can be conveniently fitted to the outer ends of the support arm 27 and attached thereto.

Huvudaggregatet 24 innefattar också ett flertal rullar 33 som roteras via tvä hydrauliska motorer 34, 34' som kan köras kontinuerligt. Vid rotation matar rullarna borrstängen 25 axiellt för pàskruvande och avskruvande av gängkopplingen såväl som uppbärande av den vid mitten av dess utsträckning. I denna utföringsform inryms rullarna 33 inuti gripaggregaten 29, 292 För att vrida pendelarmen 21 och huvudaggregatet 24 som en enhet kring en geometrisk axel som är parallell med matningsramens longitudinella, geometriska axel är ett hydrauliskt pendelarmsmanöverorgan 38 inrättat vilket är monterat vid ena änden av en axel 39 som själv är lag- rad för rotation pà vagnen 20. I denna utföringsform vrider manöverorganet 38 pendelarmen 21 och i sin tur huvudaggregatet 24 kring den geometriska axeln hos axeln 39 genom en båge pà l80° vilket medger borrstängen 25 att förflyttas till sitt ihop/isärgängningsläge på matnings- ramen ll bakifrån (eller i vissa fall framifrån) rota- tionsenheten 12 pá matningsramen 11. Lägesavkännande org- an är anslutna för bestämning av pendelarmens 21 läge.The main assembly 24 also includes a plurality of rollers 33 which are rotated via two hydraulic motors 34, 34 'which can be operated continuously. Upon rotation, the rollers feed the drill rod 25 axially to screw on and unscrew the threaded coupling as well as to support it at the center of its extension. In this embodiment, the rollers 33 are housed within the gripping assemblies 29, 292. 39 which is itself mounted for rotation on the carriage 20. In this embodiment the actuator 38 rotates the pendulum arm 21 and in turn the main assembly 24 about the geometric axis of the shaft 39 through an arc of 180 ° which allows the drill rod 25 to move to its own / disassembly position on the feed frame 11 from behind (or in some cases from the front) the rotation unit 12 on the feed frame 11. The position sensing means are connected for determining the position of the pendulum arm 21.

För att åstadkomma rörelse hos vagnaggregatet 20 och i sin tur pendelarmen 21 och huvudaggregatet 24, längs- efter styrskenorna 19, är en hydraulisk traverscylinder 40 inrättad som är anordnad att flytta en borrstång i dess helhet som förflyttas av huvudaggregatet 24 till- räckligt långt bak från lastnings-/avlastningsläget för 233299 -11 uni: S;“=.1>§a::äCE:=1ä¿a1-1sï_2aliässvcsﬁgmil>šzﬁsi-iz-oie 1:32 Klä . :ice Q? 10 15 20 25 30 35 7 att gå fria från det bakre av rotationsenheten 12 och stångsträngen vid ihop- och isärgängning av gàngor. Ett linjärt lägesavkännande organ för bestämning av vagnens 20 läge kan inmonteras i vagnen 20.In order to effect movement of the carriage assembly 20 and in turn the pendulum arm 21 and the main assembly 24, along the guide rails 19, a hydraulic traverse cylinder 40 is arranged which is arranged to move a drill rod in its entirety which is moved by the main assembly 24 sufficiently far back from loading / unloading mode for 233299 -11 uni: S; “=. 1> §a :: äCE: = 1ä¿a1-1sï_2aliässvcs ﬁ gmil> šz ﬁ si-iz-oie 1:32 Klä. : ice Q? 10 15 20 25 30 35 7 to go free from the rear of the rotating unit 12 and the rod string when joining and disassembling threads. A linear position sensing means for determining the position of the carriage 20 can be mounted in the carriage 20.

Huvudaggregatet 24 innefattar en stödram 36 som är vridbart monterad vid den yttre änden av pendelarmen 21 medelst en svängtapp 37, varvid stödramen 36 har i sidled utskjutande sidoplattor 36 vilka är anordnade med cirkel- formiga öppningar av en storlek för mottagande av stöd- armen 27. Svivelkopplingen mellan huvudaggregatet 24 och pendelarmen 21 medger huvudaggregatet att vridas kring en i allmänhet tvärgàende, geometrisk axel. I denna utför- ingsform åstadkommer ett snedställande manöverorgan 42 snedställning av huvudaggregatet 24 genom en båge på l80°. Detta medger en borrstång att lastas från valfri vinkel från vertikalt uppåt till vertikalt nedåt gentemot matningsramen ll. Ett mekaniskt stopporgan 43 kan använd- as för att begränsa rörelsen till 90° vid borrning av hål uppåt eller nedåt. Denna funktion kan sörja för vinkel- lägesavkänning medelst en lämplig avkännare utformad för att styra graden av huvudaggregatets 24 svängningsrörelse inom förbestämda gränser.The main assembly 24 comprises a support frame 36 which is rotatably mounted at the outer end of the pendulum arm 21 by means of a pivot pin 37, the support frame 36 having laterally projecting side plates 36 which are provided with circular openings of a size for receiving the support arm 27. The swivel coupling between the main assembly 24 and the pendulum arm 21 allows the main assembly to rotate about a generally transverse, geometric axis. In this embodiment, an inclined actuator 42 causes the main assembly 24 to be inclined through an arc of 180 °. This allows a drill rod to be loaded from any angle from vertically upwards to vertically downwards towards the feed frame 11. A mechanical stop means 43 can be used to limit the movement to 90 ° when drilling holes upwards or downwards. This function can provide angular position sensing by means of a suitable sensor designed to control the degree of oscillating movement of the main unit 24 within predetermined limits.

Huvudaggregatet 24 kan, såsom tidigare beskrivits, i sin helhet vridas kring en i förhållande till vagnens 20 geometriska axel väsentligen vinkelrät, geometrisk axel - vilket särdrag medger stödarmen 27, gripaggregaten 29 och styraggregaten 30 att svänga som en enda enhet. Ett självcentrerande organ 45 är hoppassat med huvudaggregat- et 24 för att underlätta den axiella inriktningen av borrstàngen 25 som lastas av huvudaggregatet 24 med borr- strängen 44 i ett borrhål. Organet 45 medger stödarmen 27 att tillsammans med griporganen 29, 29 vridas kring stöd- armens 27 och styraggregatens 30, 3U gemensamma, geome- triska mittaxel och därigenom korrigera eventuell, axi- ellt felaktig inriktning mellan borrstàngen 25 och borr- strängen 44. 2§«2~ﬁ9~1i i§=i1 s: aa: cänäsnsïzciiaasycﬁä ïPï2ﬁ@l 12 Cë 1333 äH@I§ä»ë00 10 15 20 25 30 35 i 522 931 o o u v v u 8 Stànghanteringsanordningen 14 enligt föreliggande uppfinning används pà följande sätt: en borrstàng 25 placeras i de främre och bakre styr- aggregaten 30, 30 med den utvändiga gängningen mittemell- an de tvä främre gejderna 32 (se fig 7). Det inses att olika gejder hoppassas beroende pà storleken pà stången som används. Detta förfarande görs vanligtvis i ett läge nära marknivà (dvs lastnings-/avlastningsläget); stàngmatningstillstàndet väljs pà matnings-/drag- ningsbrytaren på kontrollpanelen 46; griporganen 29 stängs sedan för att uppbära borr- stàngen 25 i huvudaggregatet 24; vagnen 20 glidförflyttas sedan bakåt utmed styrske- norna 19 tillräckligt långt bak för att gà fri fràn det bakre (eller främre) av rotationsenheten 12; huvudaggregatet 24 snedställs (vrids) sedan tills det är parallellt med matningsramen 11; pendelarmen 21 tillsammans med huvudaggregatet 24 svängs sedan inåt, varvid det ledande, främre styrelemen- tet 32 befinner sig pá borrsträngen 44 som skjuter ut från det bakre av rotationsenheten 12; när den förflyttade borrstàngen 25 har inriktats ko- axiellt med borrsträngen (dvs i ihop-/isärgängningsläget) roteras rullarna 33 för päskruvande av gängkopplingen och därigenom bringa borrstàngen 25 i gängat ingrepp med borrsträngen 44; när gängkopplingen är fullständig öppnas griporganen 29 och anordningen 14 àtergàr till sitt lastnings-/av- lastningsläge vid matningsramens 11 ena sida; matningsramen 11, rotationsenheten 12 och stàngfäst- et 13 används sedan för matning av stängerna in i marken, sàsom vid normala borrmanöverförfaranden.The main assembly 24 can, as previously described, be rotated in its entirety about a geometrical axis substantially perpendicular to the carriage 20 of the carriage 20 - which feature allows the support arm 27, the gripping assemblies 29 and the steering assemblies 30 to pivot as a single unit. A self-centering member 45 is mated to the main assembly 24 to facilitate the axial alignment of the drill rod 25 which is loaded by the main assembly 24 with the drill string 44 in a borehole. The member 45 allows the support arm 27 to rotate together with the gripping means 29, 29 about the common, geometric center axis of the support arm 27 and the guide units 30, 3U and thereby correct any, axially incorrect alignment between the drill rod 25 and the drill string 44. 2§ «2 ~ ﬁ9 ~ 1 i i§ = i1 s: aa: cänäsnsïzciiaasyc ﬁ ä ïPï2 ﬁ @ l 12 Cë 1333 äH @ I§ä» ë00 10 15 20 25 30 35 i 522 931 oouvvu 8 drill rods 25 are placed in the front and rear guide assemblies 30, 30 with the external thread between the two front guides 32 (see Fig. 7). It will be appreciated that different guides are fitted depending on the size of the rod used. This procedure is usually performed in a position close to ground level (ie the loading / unloading position); the rod feed mode is selected on the feed / pull switch on the control panel 46; the gripping means 29 are then closed to support the drill rod 25 in the main assembly 24; the carriage 20 is then slid backwards along the guide rails 19 far enough back to move free from the rear (or front) of the rotating unit 12; the main assembly 24 is then tilted (rotated) until it is parallel to the feed frame 11; the pendulum arm 21 together with the main assembly 24 is then pivoted inwards, the conductive front guide element 32 being located on the drill string 44 projecting from the rear of the rotating unit 12; when the displaced drill rod 25 has been aligned coaxially with the drill string (ie in the collapsing / disassembly position), the rollers 33 are rotated to screw on the threaded coupling and thereby bring the drill rod 25 into threaded engagement with the drill string 44; when the threaded coupling is complete, the gripping means 29 are opened and the device 14 returns to its loading / unloading position at one side of the feeding frame 11; the feed frame 11, the rotation unit 12 and the rod mount 13 are then used to feed the rods into the ground, as in normal drilling operation procedures.

Denna manöver kan utföras så många gànger som är nödvändigt.This maneuver can be performed as many times as necessary.

För att borttaga borrstängerna från borrsträngen om- kastas helt enkelt förfarandet ovan. I detta fall väljs ÉGÜÉ lficll G:\íï¿äåïïCïl*l\åï.i';fsﬁ2ÜII99SPCKSZEMÉP)2561-12-26 1333 åÄLAdIaäAÅOC 10 15 20 25 fszz 931 :nr .n n. 9 emellertid stàngdragningstillstàndet pà matnings-/drag- ningsbrytaren på kontrollpanelen 46.To remove the drill rods from the drill string, the procedure above is simply reversed. In this case, ÉGÜÉ lficll G: \ íï¿äåïïCïl * l \ åï.i '; fs ﬁ2 ÜII99SPCKSZEMÉP) 2561-12-26 1333 åÄLAdIaäAÅOC 10 15 20 25 fszz 931: nr .n n. 9 is selected, however. control panel switch 46.

Avkännare, t ex närhetsbrytare och en PLC(program- mable logic controller)-enhet som är förbundna med kon- trollpanelen 46 används med fördel som säkerhetsförreg- lingar för att undvika oönskad rörelse vid vissa manöv- rar. En valfri lasersäkerhetsstràle kan dessutom användas för att isolera stànghanteraren när operatörer är i dess omedelbara närhet.Sensors, such as proximity switches and a PLC (programmable logic controller) unit connected to the control panel 46 are advantageously used as safety interlocks to avoid unwanted movement during certain maneuvers. An optional laser safety beam can also be used to insulate the rod handler when operators are in its immediate vicinity.

En säkerhetslampa är med fördel monterad och åstad- kommer en visuellt blinkande signal nâr anordningen 14 är i drift.A safety lamp is advantageously mounted and produces a visually flashing signal when the device 14 is in operation.

Ett kort beaktande av den ovan beskrivna utförings- formen indikerar att uppfinningen åstadkommer en borr- stàngshanterare utformad att bistà matningen av borr- stänger fràn deras lastningsläge i närheten av borriggen till deras ihop-/isärgängningsläge pà matningsramen hos borriggen och vilken undviker behovet för borrassistenter att hantera tunga borrstânger och borrsträngsutrustning vid besvärliga vinklar och höjder vid lastningsförfaran- det. Anordningen medger borrassistenten (-erna) att han- tera ett större antal borrstânger med en minskad sanno- likhet för utmattning och skada. Borrassistenten kommer enbart att behöva hantera borrstânger vid eller nära marknivà vid lastning av desamma pà huvudaggregatet före förflyttning till deras ihop-/isärgängningsläge pà mat- ningsramen. ÉÜÜÉ-íÉ-ll líšcll <3:ïšïäåïïCENÃÅÄ1L§ïZÛllÉïšSPCSEM ÉPÉ 211111 ~l2~ﬁß 1.288 A brief consideration of the above-described embodiment indicates that the invention provides a drill rod handler designed to assist the feeding of drill rods from their loading position in the vicinity of the drilling rig to their collapsing position on the feeding frame of the drilling rig and which avoids the need for drilling assistants. handle heavy drill rods and drill string equipment at difficult angles and heights during the loading process. The device allows the drilling assistant (s) to handle a larger number of drill rods with a reduced probability of fatigue and damage. The drilling assistant will only need to handle drill rods at or near ground level when loading them on the main unit before moving to their folding / disassembly position on the feed frame. ÉÜÜÉ-íÉ-ll líšcll <3: ïšïäåïïCENÃÅÄ1L§ïZÛllÉïšSPCSEM ÉPÉ 211111 ~ l2 ~ ﬁ ß 1.288

Claims

10 15 20 25 30 35: S22 931 n .. n. 10 PATENT CLAIMS

A drill rod handling device (14), which device (14) is adapted for attachment to a feed frame (11) of a drilling rig assembly (10) of the type comprising a rotating unit (12) and a rod bracket (13) which are mounted on top of the feed frame (11) and which are used for feeding the drill rods (25) in and out of the ground, which drill rod handling device (14) comprises; elongate guide means (19) extending longitudinally along one side of the feed frame (11); mounting means (17, 18) for attaching the guide means (19) to the feed frame (11); a carriage assembly (20) controlled for sliding movement along the guide means (19); drive means (40) for effecting the sliding movement of the carriage assembly (20); a main assembly (24) comprising a main support frame (36), holding means (27, 30, 30 ') for supporting a drill rod (25) on the main assembly (24), gripping means (29) for gripping the drill rod (25) when supported by the holding means (27, 30, 30 ') and means (33) for feeding the drill rod (25) longitudinally when it is thus supported; a pivotable pendulum arm (21) pivotally supported on said carriage assembly (20) laterally outwardly therefrom; swivel coupling means (37) between the main support frame (36) and the outer end of the pendulum arm (21), whereby the main body and extends in the lead (24) can be inclined relative to the pendulum arm (21) about a transverse, geometric axis; tilting actuators (42) for effecting the tilting movement of main assembly (24); pendulum actuator (38) for causing rotation of the pendulum arm (21) and the main assembly (24) as a unit about a substantially longitudinal, geometric axis; 1: 9 ~ ll. 'LC: ll Ü: ÅPat "' 2_CE}} Ä?.: 'LS'“ \ 2ÛIIFBSWSEFCFEEH "Il) 25201 ~ l2 13 äiliïrací. 10 15 20 25 30 35 CH BJ ß) ¶D QQ -L a »en a. Ll which device is arranged and constructed so that a drill rod (25) can be loaded, for example manually, on the main assembly (24) at a side loading position relative to the feed frame (ll) and in its entirety is moved to a loading position on top of the feed frame (ll) for axial alignment with the drill string (44).

A drill rod handling device (14) according to claim 1, wherein the holding means comprises an elongate support arm (27) extending to opposite sides of the main support frame (36) and attached thereto and in the vicinity of the ends of the support arm (27). for supporting guide elements (30, which are mounted at or in the drill rod (25) at spaced apart locations along its length and for guiding the drill rod (25) longitudinally.

A drill rod handling device (14) according to claim 1 or claim 2, wherein said means for longitudinal feeding of the drill rod comprises roller means (33).

A drill rod handling device (14) according to claim 3, wherein the gripping means (29) comprises two opposite, pivotable rod gripping jaws (29), each of which houses the respective rolling means (33), the gripping jaws being movable between an open and closed position by means of a hydraulic power cylinder (31) mounted on the main support frame (36).

Drill rod handling device according to claim 3 or 4, wherein each roller means (33) comprises an assembly of rollers, at least one of which is driven by means of a hydraulic motor (34), the rollers being arranged to feed a drill rod (25) during such drive. ) axially for screwing or unscrewing its threaded coupling.

Handling device (14) for drilling rods according to any one of the preceding claims, wherein the guide means comprise two elongate guide rails or rods (19) arranged in pairs and parallel to each other along which the carriage assembly (20) is guided for sliding movement. by means of guides (20 '). 21332--11 1G z ll (E: ï, ÉaïÉCSBÜÅÄESÅÉÜlífišålï ﬂ ïššš f P) 2931-12 3.313 3 iïc-C l0 15 20 25 30 35 12

A drill rod handling device (14) according to claim 6, wherein the power drive means for the carriage assembly (20) comprises a hydraulic traverse cylinder (40) mounted on one side of the guide means (19) and extending parallel thereto, the traverse cylinder ( 40) is arranged to move the carriage (20) in a direction towards or backwards from the rotating unit (12) in the feed frame (11), whereby the pendulum arm (21) and the main unit can be moved to a position sufficiently far away from the loading / unloading position so that they is free from the rear of the rotation unit (12) on the feed frame (ll) and the drill string (44) when threading and disassembling threads.

A drill rod handling device (14) according to any one of the preceding claims, wherein the pendulum actuator (38) pivots the pendulum arm (21) and the main assembly (24) through an arc of about 180 °.

Handling device for drill rod (14) according to any one of claims 2-8, wherein said guide element (30, 30 ') on the support arm (27) laterally comprises approximately U-shaped supports (32, 32') which on fixed are attached to or near the outer ends of the support arm (27).

A drill rod handling device (14) according to any one of the preceding claims in combination with a hydraulic power supply part for hydraulically driving the handling device (14) and a remote electrical control panel (46) electrically connected to said power supply part for selectively controlling its function.

A drill rod handling device (14) according to any one of claims 2-10, wherein the main assembly (24) further comprises self-centering means (45) for the drill rod which are arranged to allow rotation of the support arm (27) and the gripping means ( 29) about the central, geometric axis of the support arm (27) for axial alignment of the drill rod (25) with the drill string (44).