SE527426C2 - Anordning för fastsättning av en expanderbar packer i ett hål - Google Patents

Description

2 En känd typ av packer expanderas med hjälp av det tätningsmedel som sedermera används för att täta hålet. Tätningsmedlet matas fram till packern där det först leds ut i den omgivande manschetten och expanderar denna. När detta skett kommer trycket i tätningsmedlet att spränga ett sprängbleck eller liknande anordning som finns hos packern så att tätningsmedlet kan tränga vidare förbi packern och ut i det bakomliggande hålet. Efter avslutad insprutning och härdning av tätningsmedlet lämnas som regel packern kvar i hålet, eftersom den är av en- gångstyp och inte kan användas på nytt. En nackdel med denna typ av packer är således att den är dyr att använda eftersom den är av engångstyp.

Enligt en annan känd typ av packer så expanderas packern med hjälp av ett pneumatiskt eller hydrauliskt tryckmedium. För detta krävs ett särskilt verktyg som anbringas på packern, vid hålets öppning. Denna typ av packer uppvisar så- ledes nackdelen att den endast kan användas i nära anslutning till hålets öppning, eftersom verktyget är otympligt och utrymmeskrävande. Genom att packem inte kan föras in längre i hålet så finns det risk för att tätningsmedel inte kan tryckas fram ända till hålets botten och ut i de sprickor som finns där. Man får då ett tomt utrymme bakom fyllnadsmaterialet och detta utrymme riskerar ofta att fyllas med vatten. Detta vatten utövar sedan ett tryck på det inmatade fyllnadsmedlet, vilket vanligen krymper något efter härdningen och då inte vidhäftar hålets väggar full- ständigt, vilket kan leda till att hela ”proppen” med fyllnadsmaterial släpper från hålet, orsakande vattenläckage, och ibland t.o.m. ramlar ur hålet Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har till syfte att tillhandahålla en anordning som löser ovan nämnda problem och behov. Detta åstadkoms genom en anordning som givits de nya särdrag som anges i den kännetecknande delen av patentkravet 1.

Således kännetecknas anordningen, enligt föreliggande uppfinning, av att den innefattar en långsträckt huvudkropp med ett i längdriktningen genomgående urtag, vilken huvudkropp har en främre ände, vänd inåt hålet vid fastsättning av packern, och vänd mot packern, samt en bakre ände vänd utåt från hålet, att åt- minstone en del av huvudkroppen är utformad som en kolvstång utanpå vilken och längs med vilken kolven är rörlig, samt att anordningen innefattar tryckanslut- 20 527 426 3 níngsorgan för anslutning till nämnda trycksatta medium och en förbindelse mellan nämnda anslutningsorgan för trycksatt medium och nämnda kolv.

Denna nya anordning uppvisarfördelen att den kan göras mycket smidig och kompakt. Samtidigt kan man använda ett pneumatiskt eller hydrauliskt tryck- medium för att expandera packern, vilket öppnar för en möjlighet att återanvända packern, då den i vart fall inte blir förstörd av fyllnadsmedel som härdar i packerns manschett. Främst i och med att huvudkroppen, med det genomgående urtaget för fyllnadsmedlet, används som en kolvstång där kolven rör sig utanpå kolvstången, så erhålls fördelen av en så kompakt konstruktion att den kan göras så liten att den till och med kan föras in i sin helhet i hålet i berget. Detta öppnar för nya möj- ligheter. Bl. a. så kan packern föras in ända till hålets botten, vilket är en fördel, för att redan där åstadkomma tätning och förhindra att tomt utrymme lämnas bakom fyllnadsmedlet, vilket kan leda till problem som redan beskrivits ovan.

Enligt ett fördelaktigt särdrag kännetecknas anordningen av at den är för- sedd med organ för anslutning till en matningsanordning för fyllnadsmedel som efter fastsättning av packern inmatas i hålet, via nämnda genomgående urtag och via packern. Detta gör uppfinningen särskilt lämpad för det tänkta användningsom- rådet men utgör inte i sig en förutsättning för att anordningen skall kunna fungera för fastsättning av en packer.

Enligt ett annat fördelaktigt särdrag kännetecknas anordningen av att den är utformad som en separat enhet, vilken kan kopplas loss från packern efter av- slutad inmatning i hålet av fyllnadsmedel. Härigenom erhålls fördelen att anord- ningen kan användas för packer av engångstyp. Efter inmatning av fyllnadsmedel lossas anordningen från packern som således lämnas kvar i hålet.

Enligt ett ytterligare fördelaktigt särdrag innefattar cylindern en separat del monterad åtminstone delvis utanpå huvudkroppen. Härigenom erhålls tillverk- ningsmässiga fördelar.

För att underlätta och säkerställa att kolven återförs till sitt utgångsläge när den inte längre påverkas av det trycksatta mediet kan kolven även vara försedd med en returfiäder.

Enligt ett ytterligare fördelaktigt särdrag kännetecknas anordningen av att den har maximala mått som gör att den är anpassad för att införas i sin helhet i nämnda hål. Som redan angivits kan man då uppnå fördelen att sätta fast packern längst in eller åtminstone långt inne i ett hål. En annan fördel med detta är att man 20 ( TI lHJ ' Q $ s ß) Ch 4 med hjälp av en återanvändbar packer kan utföra stegvis införande av fyllnadsme- del i hålet. När den första omgången med inmatning av fyllnadsmedel slutförts, bringas packern att återgå till sitt icke-expanderade tillstånd och kan således för- flyttas tillsammans med anordningen längre ut ur hålet för att där på nytt sättas fast och en ny omgång fyllnadsmedel kan införas i hålet. Härigenom kan även mycket djupa hål fyllas och tätas.

Enligt en detalj tillhörande en första utföringsform är huvudkroppens främ- re ände är försedd med förbindningsorgan för hopkoppling med packern, till ex- empel i form av ett gängat parti anordnat som en utskjutande del runt urtaget. Det- ta gängade parti är företrädesvis vänstergängat så att anordningen kan gängas loss fràn packern utan att andra gängförbindningar också gängas loss. Det kan t.ex. gälla när anordningen sitter på änden av en borrsträng och man självfallet inte vill att borrsträngen skall gängas isär.

Som ett alternativ kan huvudkroppens förbindningsorgan för hopkoppling med packern innefatta en bajonettkoppling anordnad som en utskjutande del runt urtaget.

Enligt samma första utföringsforrn kan anordningens bakre ände vara gängad för anslutning till en borrsträng. Alternativt kan den vara anpassad för fast- sättning på en högtrycksslang genom vilken fyllnadsmedel matas fram. Även i det fallet kan gängor vara lämpliga som förbindningselement.

Enligt en detalj tillhörande en andra utföringsform, kännetecknas anord- ningen av att den är utformad att anbringas utanpå en förlängning av en inre rör- formig del hos packern, vilken rörformiga del används för tillförsel av ett fyllnads- medel, och varvid nämnda förlängning tar plats inuti det genomgående urtaget i huvudkroppen. Vidare kan den vara utformad så att nämnda förlängning av en inre rörforrnad del hos packern är roterbar inuti det genomgående urtaget. Detta ger fördelen att det är möjligt att utföra borrning med hela anordningen enligt uppfin- ningen anbringad på packerns rörformade del. som i sin tur är ansluten till den övriga borrutrustningen.

Anordningen är lämplig att användas för fastsättning av packers i alla tänkbara sammanhang där sådana används och är oberoende av vilken typ av fyllnadsmedel, inklusive tätningsmedel, t.ex. cement, betong, som används. Fyll- nadsmedlet kan matas in på vanligt sätt eller det kan injekteras under högt tryck. 20 25 30 527 fl-'lß Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvis- ning till de utföringsexempel som illustreras i bifogade schematiska ritningar, på vilka: Figur 1 visar en schematisk sidovy, i genomskärning, av en första utförings- form av en anordning enligt föreliggande uppfinning, Figur 2 visar en schematisk sidovy, i genomskärning, av en alternativ utfö- ringsform av en anordning enligt föreliggande uppfinning, monterad på en packer, Figur 3 visar en schematisk sidovy, i genomskärning, av den första utförings- formen av en anordning enligt föreliggande uppfinning, monterad på en packer och med packern i ej expanderat tillstånd, Figur 4 visar en schematisk sidovy motsvarande figur 3, men med packern i expanderat tillstånd, och Figur 5 visar en schematisk sidovy, i genomskärning, av en andra utförings- form av en anordning enligt föreliggande uppfinning.

I ritningsfigurerna har delar som är gemensamma för de olika utförings- formerna betecknats med samma hänvisningssiffror.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Den i fig. 1 visade utföringsformen av en anordning enligt föreliggande uppfinning baserar sig på ett kolv- och cylinderarrangemang 11, 12. Anordningen innefattar en långsträckt s.k. huvudkropp 1, genom vilken sträcker sig ett genom- gående urtag 2. Huvudkroppen har en främre ände 3, vänd in mot hålet vid an- vändning för fastsättning av en packer i ett hål, och en motsatt bakre ände 4. Den främre änden 3 är försedd med en utskjutande del 5 runt urtaget 2, och på denna utskjutande del är förbindningsorgan 6 för hopkoppling av anordningen med en packer anordnade. Dessa förbindningsorgan kan exempelvis utgöras av en utvän- dig gänga, eller någon annan typ av koppling, känd i sig, såsom en bajonettkopp- ling. Valet av förbindningsorgan påverkas f.ö. av hur den packer ser ut som man planerar att använda och anpassas lämpligen till någon packer som redan finns kommersiellt tillgänglig. Om man har möjlighet är det fördelaktigt med en vänster- gänga, vilket gör att anordningen enkelt kan gängas loss från packern, om så öns- 20 527 4-72 6 kas, utan att eventuella övriga normalt gängade delar i systemet gängas loss från varandra. l den bakre änden 4 är huvudkroppen 1 försedd med organ 9 för anslut- ning till en matningsanordning för någon typ av fyllnadsmedel eller tätningsmedel. l det illustrerade exemplet utgörs dessa organ av ett gängat parti runt urtaget 2 och till detta kan t.ex. änden på en borrsträng anslutas eller ett gängförband på en högtrycksslang. Genom borrsträngen eller högtrycksslangen kan sedan fyllnads- medel pumpas fram till anordningen och packem, och sedan vidare ut i hålet. l huvudkroppen 1 är även anordnat tryckanslutnlngsorgan 10 för anslut- ning till en tryckmediumkälla. Dessa organ innefattar sedvanlig anordning förin- koppling av antingen en hydraulslang eller en tryckluftsslang, beroende på om det tryckmedium som man avser att använda sig av för att förflytta kolven 11 är en hydraulvätska eller pneumatiskt i form av tryckluft.

I sin främre del har huvudkroppen 1 ett smalare parti som fungerar som en kolvstång 13 för kolven 11. Här finns även en hylsformad del 12 anbringad utanpå huvudkroppen 1 och denna hylsformade del bildar cylindern 12 i kolv- och cylin- derarrangemanget 11, 12. Kolven 11 är rörlig i utrymmet mellan cylindern 12 och kolvstången 13. Kolvens bakre del 15 anligger tätande direkt mot cylindems insida och kolvstången utsida. Kolvens främre del 16 är betydligt tunnare i genomskär- ning och mellan kolven och cylinderns främre del finns kolvstyrning 17 med tätning anordnad. l övrigt är den främre, inåt hålet vända änden av utrymmet 18 mellan cylindern och kolvstången öppen för att möjliggöra för kolvens främre del 16 att förflytta sig ut ur cylindern och påverka den expanderbara delen av en packer när tryckmedium tillåts verka på kolvens baksida. Vid kolvens rörelse framåt kommer kolvstyrningen 17 att verka som ett stopp för kolvens rörelse och begränsa slag- längden, genom att kolvens bakre del 15 går emot denna. Slutligen finns i utrym- mets 18 bakre del en kanal 19 anordnad i huvudkroppen som förbinder detta ut- rymme med tryckanslutningsorganet 10 och således med tryckmediumkällan.

I fig. 2 visas en variant av anordningen i fig. 1 och har motsvarande delar samt med tillägg av en fjäder 20 anordnad runt kolvens främre tunnare del 16.

Denna fjäder anligger mot en främre yta hos kolvens bakre del 15 och baksidan av kolvstyrningen 17. Fjädem fungerar som en returfiäder såsom kommer att förkla- h ras nedan. l fig. 2 visas även en packer 22, med vilken anordningen är samman- 20 30 527 425 7 kopplad på motsvarande sätt som kommer att beskrivas i anslutning till fig. 3 och fig. 4. i Fig. 3 och fig. 4 visar en anordning enligt föreliggande uppfinning, vilken är hopkopplad med en packer 22 och införd i ett hål 30 i en bergvägg, på önskat djup. Packern är av något känt slag som innefattar en inre rörformad del 23, se fig. 2, genom vilken fyllnadsmedel kan mats fram genom packern och ut i hålet framför packern. Utanpå den rörformade delen är en flexibel hylsa eller manschett 24 an- ordnad, t.ex. i gummi. Packern kan sätta kopplas ihop med fastsättningsanord- ningen via gängade delar 26 resp. 6. Manschetten 24 förblir dock rörlig utanpå den rörformade delen 23. När hydraulvätska eller tryckluft tillförs anordningen via tryckanslutningen 10 och kanalen 19 så kommer kolven 11 att påverkas av en kraft som skjuter kolven i riktning framåt, i riktning inåt i förhållande till hålet 30.

Den inre änden på kolvens främre del 16 rör sig då ut ur cylindern 12 och kommer till anliggning mot manschetten 22 på vilken den utövar en ihoptryckande kraft.

Manschetten förskjuts längs med den rörforrnade delen 23 och komprimeras, var- vid den samtidigt expanderas radiellt utåt mot hålets 30 vägg. Vid kontakt med väggen bildas en avtätad sektion och packem 22, med vidhängande detaljer, Ià- ses fäst mot väggen medelst friktion. Den illustrerade packern 22 innefattar även en s.k. låsbricka 28 som även fungerar som ett stöd för kolvens främre ändyta.

Efter att tillräcklig förspänning av den tätande manschetten erhållits så kan trycket i cylindern lättas och packern hålls nu kvar inspänd genom att låsbrickan 28 spär- rar för manschettens rörelse i backriktningen. Därefter kan inmatning/injektering h ske av fyllnadsmedel/tätningsmedel genom borrsträngen (eller högtrycksslangen), fastsättningsanordningen och packern, som fungerar på vanligt vis. Efter avslutad inmatning lossas fastsättningsanordningen från packern, fastsättningsanordning och borrsträng dras ut ur hålet och packern lämnas kvar i hålet. Fastsättningsan- ordningen används på nytt för införande och fastsättning av en ny packer.

Enligt en alternativ användning som uppvisar många fördelar kan en packer användas som saknar låsbricka, eller där denna avlägsnats. För att hålla kvar en sådan packer med tätande verkan i hålet måste kolven 11 vara satt under tryck ända tills det inmatade fyllnadsmedlet härdat, åtminstone tillräckligt mycket för att det inte ska rinna ut när packern avlägsnas. När detta skett kan man lätta på trycket, varvid packern återtar sitt icke-expanderade tillstånd och manschetten 24 inte längre anligger mot hålets 30 vägg. Packern kan då avlägsnas ur hålet 20 25 30 527 492 8 tillsammans med fasthållningsanordningen och borrsträngen och sedan återan- vändas, antingen i samma hål vid s.k. "stage grouting" eller i ett annat hål. "Stage grouting" innebär att man i ett djupt hål kan, från botten, injektera på givna förut- bestämda nivåer.

Den i fig. 5 visade andra utföringsformen av en anordning enligt förelig- gande uppfinning, innefattar samma grundläggande delar som den första utfö- ringsformen, visad i fig. 1. Anordningen innefattar en långsträckt s.k. huvudkropp 1, genom vilken sträcker sig ett genomgående urtag 2. Huvudkroppen har en främre ände 3, vänd in mot hålet vid användning för fastsättning av en packer 32 i ett hål, och en motsatt bakre ände 4. I den bakre änden 4 är huvudkroppen 1 för- sedd med organ för anslutning till en matningsanordning för någon typ av fyll- nadsmedel eller tätningsmedel. Hur detta kan utformas har redan diskuterats i samband med fig. 1, men naturligtvis kan även andra typer av anslutningar vara aktuella. I den visade figuren ansluts anordningen till en matningsanordning via den rörformade delen 30, såsom kommer att beskrivas nedan.

I huvudkroppen 1 är även anordnat tryckanslutningsorgan 10 för anslut- ning till en tryckmediumkälla, på motsvarande sätt som redan beskrivits med hän- visning till fig. 1.

I sin främre del har huvudkroppen 1 även här ett smalare parti som funge- rar som en kolvstång 13 för kolven 11. Det finna en hylsfonnad del 12 anbringad utanpå huvudkroppen 1 och denna hylsformade del bildar cylindern 12 i kolv- och cylinderarrangemanget11, 12. Kolven 11 är rörlig i utrymmet mellan cylindern 12 och kolvstången 13. Kolvens bakre del 15 anligger tätande direkt mot cylinderns insida och kolvstången utsida. Kolvens främre del 16 är betydligt tunnare i genom- skärning och mellan kolven och cylinderns främre del finns kolvstyrning 17 med tätning anordnad. I övrigt är den främre, inåt hålet vända änden av utrymmet 18 mellan cylindern och kolvstången öppen för att möjliggöra för kolvens främre del 15 att förflytta sig ut ur cylindern och påverka den expanderbara delen av packern 32 när tryckmedium tillåts verka på kolvens baksida. Vid kolvens rörelse framåt kommer kolvstyrningen 17 att verka som ett stopp för kolvens rörelse och begrän- sa slaglängden, genom att kolvens bakre del 15 går emot denna. Slutligen finns i utrymmets 18 bakre delen kanal 19 anordnad i huvudkroppen som förbinder detta utrymme med tryckanslutningsorganet 10 och således med tryckmediumkâllan. 20 527 496 9 Enligt denna andra utföringsform är anordningen utformad så att i huvud- kroppens 1 genomgående urtag 2 kan en rörformad del 30 införas. Denna rörfor- U made del utgör en förlängning av en rörformad del som sitter inuti packern 32 och som normalt används för frammatning av fyllnadsmedel till packerns främre ände.

Packern sitter i sin tur fast på denna rörformade del 30. Anordningen för fastsatt- ning av packern är vidare utformad så att den rörformade delen, med packem 32, är roterbar inuti det genomgående urtaget 2. Detta åstadkoms genom att anord- ningen försetts med lämpliga lager och bussningar. Anordningen är således inte fast förbunden med packern men är ändå fixerad iförhållande till denna i axiell ledd via den rörformade delen 30 som fungerar som en axel. \fid expandering av packern 32 skjuts kolvens främre del 16 framåt ut ur cylindern 12 och mot pack- erns bakersta del 31, med hjälp av tillfört tryckmedium, så att kolvens flexibla manschett 34 trycks ihop utanpå den rörformade delen 30, mot ett anslag 35, var- igenom packern således expanderas. När väl packern hålls på plats i hålet, me- delst friktion på grund av nämnda expandering, så kan lämpligt fyllnadsmedel tillfö- ras genom den rörformade delen 30 och fram till packerns främre del, för vidare transport uti det omgivande hålet.

Uppfinningen skall ej anses begränsad till det illustrerade utföringsexemp- let, utan kan modifieras och ändras på mångahanda sätt av fackmannen, inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (13)

20 30 F27 426 10 PÅTENTKRAV

1. Anordning för fastsättning av en expanderbar packer (22, 32) i ett hàl (30), vilken anordning innefattar ett kolv- och cylinderarrangemang (11, 12) där kolven kan bibringas en rörelse i cylindern med hjälp av ett trycksatt medium, och expan- dering av packern sker med hjälp av nämnda kolvs (11) rörelse genom att kraft från kolvens rörelse överförs på en expanderbar del (24, 34) hos packern (22, 32) så att denna expanderar, varvid expanderingen av packem resulterar i att packem sätts fast i hålet medelst friktion, kännetecknad av att anordningen innefattar en långsträckt huvudkropp (1) med ett I längdriktningen genomgående urtag (2), vil- ken huvudkropp (1) har en främre ände (3), vänd inåt hålet vid fastsättning av packem, och vänd mot packem, samt en bakre ände (4) vänd utåt från hålet, att åtminstone en del av huvudkroppen är utformad som en kolvstång (16) utanpå vilken och längs med vilken kolven (11) är rörlig, samt att anordningen innefattar tryckanslutningsorgan (10) för anslutning till nämnda trycksatta medium och en förbindelse (19) mellan nämnda anslutningsorgan för trycksatt medium och nämn- da kolv (11).

2. Anordning enligt kravet 1, kännetecknad av att den är försedd med organ (9) för anslutning till en matningsanordning för fyllnadsmedel som efter fastsättning av packern inmatas i hålet (30), via nämnda genomgående urtag (2) och via pack- ern (22, 32).

3. Anordning enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att den är utformad som en separat enhet, vilken kan kopplas loss fràn packern (22, 32) efter avslutad inmatning i hålet av fyllnadsmedel.

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att cylin- dern (12) innefattar en separat del monterad åtminstone delvis utanpå huvudkrop- pen (1).

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kolven (1 1) är försedd med en returfiäder (20) som säkerställer att kolven (11) àterförs till sitt utgångsläge när den inte längre påverkas av det trycksatta mediet. 20 25 30 i-nq vi... 426 11

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den har maximala mått som gör att den är anpassad för att införas i sin helhet i nämnda hàl (30).

7. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att huvud- kroppens (1) främre ände (3) är försedd med förbindningsorgan (6) för hop- koppling med packem (22, 32).

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att huvudkroppens (1) förbind- ningsorgan (6) för hopkoppling med packem (22, 32) innefattar ett gängat parti anordnat som en utskjutande del runt urtaget (2).

9. Anordning enligt kravet 8, kännetecknad av att det gängade partiet hos nämnda förbindningsorgan (6) är vänstergängat.

10. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att huvudkroppens förbind- ningsorgan för hopkoppling med packern (22, 32) innefattar en bajonettkoppling anordnad som en utskjutande del runt urtaget (2).

11. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att huvud- kroppens (1) bakre ände (4) år försedd med organ (9) för anslutning till en borr- sträng.

12. Anordning enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att den är utfor- mad att anbringas utanpå en förlängning av en inre rörformig del hos packem (22, 32), vilken rörformiga del används för tillförsel av ett fyllnadsmedel, och varvid nämnda förlängning tar plats inuti det genomgående urtaget i huvudkroppen (1 ).

13. Anordning enligt kravet 12, kännetecknad av att den är utformad så att nämnda förlängning av en inre rörformad del hos packem (22, 32) är roterbar inuti det genomgående urtaget (2).