SE530665C2 - Borrkaxseparator, borrigg och metod för att styra en borrkaxseparator - Google Patents

Description

20 25 30 530 555 flödeshastigheten penetrerar emellertid damm/partiklar djupare in i luftfiltret vid anslag, vilket resulterar i att luftfiltret blir igentäppt och slits ut fortare.

Dessutom orsakar en hög rotationshastighet hos fläkten mer intensivt slitage pà andra komponenter likväl.

Syftet med uppfinningen Den föreliggande uppfinningen siktar på att undanröja ovannämnda nackdelar hos tidigare kända borr- och att tillhandahålla en förbättrad borrkaxseparator. Ett primärt syfte enligt den förelig- kaxseparatorer, gande uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad borrkaxseparator enligt den inledningsvis definierade typen, vilkens komponenter har längre livscykler till följd av styrd luftflödeshastighet och därigenom mindre skador under drift. Det är ett annat syfte enligt den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en borrkax- separator som har en mer effektiv och bättre separering till följd av styrd luftflödeshastighet utmed luftfilt- rets hela livscykel. Det är ytterligare ett annat syfte enligt den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en borrkaxseparator som har en lägre fläkteffekt, och därigenom lägre effektförbrukning.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst den inledningsvis definierade borrkaxsepa- ratorn, som har särdragen definierade i det oberoende kravet l. Närmare bestämt tillhandahålls en borrkaxsepa- rator av den inledningsvis definierade typen, som är kän- netecknad att borrkaxseparatorn innefattar medel för att mäta en storhet hos nämnda luftflöde för att erhålla en 10 15 20 25 30 530 665 indikation på hur belastat nämnda luftfilter är, och medel för att styra det luftflödesgenererande medlet baserat på den uppmätta storheten.

Således är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten av betydelsen att en styrd luftflödeshastig- het under luftfiltrets hela livscykel, resulterar i en längre livscykel för luftfiltret och andra komponenter.

Föredragna utföranden enligt den föreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen är mätmedlet anordnat uppströms luftfiltret och storheten hos luftflödet är lufttryck. Ett i förväg bestämt undertryck pà den uppströms belägna sidan av luftfiltret kan erhållas, och därigenom upprättas en mer anpassad miljö för luftfiltret i synnerhet, och andra komponenter i allmänhet.

I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen innefattar borrkaxseparatorn även en förse- parator belägen uppströms huvudseparatorn, exempelvis för att separera större partiklar från luftflödet. Som en konsekvens av en lägre luftflödeshastighet sker en bättre och mer effektiv separation av partiklar i nämnda förse- parator. Vid kända borrkaxseparatorer följer vanligtvis även mellanstora partiklar med luftflödet genom nämnda förseparator, vilka nu kan separeras däri.

Enligt den föreliggande uppfinningen är även tillhandahållet en borrigg enligt kravet 14 och en metod enligt kravet 15.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse för ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfin- 10 15 20 25 30 530 665 ningen kommer att fås från den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden tillsammans med de bifogade ritningarna, i vilka: Fig l är en perspektivvy ovanifrån av en borrigg, innefattande en borrkaxseparator enligt uppfin- ningen, Fig 2 är en halvt urskuren perspektivvy ovanifrån av en huvudseparator, innefattad i en borrkaxsepa- rator enligt uppfinningen, och Fig 3 är en urskuren perspektivvy ovanifràn av en för separator, innefattad i en borrkaxseparator en- ligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av upp- finningen Det skall påpekas att uppfinningen är applicer- bar på alla typer av fordon, konstruktioner och arrange- mang, som har en borrkaxseparator för damm och för borr- kaxseparering/hopsamling. Uppfinningen kommer nu att be- skrivas nedan anordnad i en mobil borrigg. Detta skall enbart betraktas som ett exempel av en föredragen appli- kation, och inte som en begränsning.

I fig 1 visas en perspektivvy av en borrigg, i allmänhet betecknad l. Nämnda borrigg 1 innefattar en fordonskropp 2 uppburen av ett par larvfötter 3, markin- greppselement, hjul eller liknande. Fordonskroppen 2 innefattar ett chassi 4 som bildar ett motorrum beläget i den bakre delen av fordonskroppen 2, och en hytt 5 för en operatör som styr borriggen l, belägen i den främre delen av fordonskroppen 2. Fordonskroppen 2 är tippbar runt en eller vice axel 6 i förhållande till larvfötterna 3, versa, medelst ett par manöverdon, företrädesvis i form 10 15 20 25 30 530 665 av hydraulcylindrar 7, 8. Det skall påpekas att nämnda hydraulcylindrar 7, 8 kan vara utsträckta och/ eller hop- dragna oberoende av varandra, exempelvis då borriggen l manövreras på mycket grovt underlag och larvfötterna 3 behöver vara riktade i olika vinklar i förhållande till fordonskroppen 2.

Vidare innefattar borriggen l en utrustning 9 eller en matare, som är uppburen av ett bomarrangemang, inkluderande en eller flera bommar lOa, lOb. Nämnda bom- arrangemang är förbundet med fordonskroppen 2 i den främre delen därav, varvid bomarrangemanget är vridbart i en horisontell riktning i förhållande till fordonskroppen 2, medelst ett manöverdon ll. Vidare kan en första bom lOa svängas i vertikal riktning medelst ett manöverdon 12. Därtill kan en andra bom 10b svängas i en vertikal riktning i förhållande till nämnda första bom lOa, medelst ett manöverdon 13. I den främre änden av den andra bommen l0b är nämnda matare 9 tillhandahållen, innefattande en borrutrustning 14, vilken matare 9 är vridbar i förhållande till den andra bommen lOb, från sida till sida, såväl som framåt och bakåt. Således be- stäms arbetsradien och àtkomligheten hos borriggen l av bomarrangemanget och mätaren 9, vilka är av konventionell typ.

Innan borrning sker sänks matare 9 tills den undre änden därav är angränsande till underlaget. För att bilda ett borrhàl roteras ett borrhuvud (inte visat) me- dan det är i ingrepp med underlaget, antingen genom att använda slagborrning eller att borra med användning av konstant kontakttryck. Borrhuvudet är beläget vid en fri undre ände av ett borrör (inte visat), vilket är manövre- rat med hjälp av borrutrustningen 14. Den undre änden av 10 15 20 25 30 530 S65 mataren 9 styr borröret under drift. Borrhuvudet kan exempelvis drivas hydrauliskt, pneumatiskt, mekaniskt, etc. Under borrning genereras borrkax nere i borrhàlet, vilket behöver tas bort för att inte hindra fortsatt borrning. Borrkaxet spolas ut fràn borrhàlet, exempelvis medelst en spolfluid som kommer in i borrhàlet vid borr- huvudet. En borrkaxseparator, exempelvis enligt uppfin- ningen, kan därefter användas för att ta bort borrkaxet från borrhàlets mynning.

Hänvisning sker nu även till fig 2. En borrkax- separator enligt uppfinningen innefattar en huvudsepara- tor, i allmänhet betecknad 15, som är förbunden med bor- riggen l. I det visade utförandet är huvudseparatorn 15 belägen vid den bakre delen av fordonskroppen 2 hos bor- riggen l (se fig 1). Huvudseparatorn 15 kan emellertid vara belägen vid varje annan lämplig plats pà borriggen 1, exempelvis vid den främre delen av fordonskroppen 2 hos borriggen 1, eller under chassit 4 hos fordonskroppen 2. Nämnda huvudseparator 15 innefattar ett hus 16, även känt som ett filterhus, som har ett luftinlopp 17 och ett luftutlopp 18. Nämnda hus 16 är indelat i en inloppsav- delning och en utloppsavdelning, medelst ett luftfilter 19. Luftfiltret 19 är anordnat nedströms luftinloppet 17 och uppströms luftutloppet 18. I det visade utförandet innefattar nämnda luftfilter 19 flera filterelement 20 anslutna till en avdelningsplàt 21. I det visade utföran- det utgörs vardera filterelement 20 av ett rörformigt element, varvid en ände av vilka är fästa till ett mot- svarande hål hos nämnda avdelningsplåt 21 och den andra änden av vilka är stängd. Luft tillåts penetrera genom rörväggen hos filterelementet 20, från inloppsavdelningen till det inre av filterelementet 20 och vidare genom 10 15 20 25 30 530 B65 nämnda hål i avdelningsplåten 21 till utloppsavdelningen.

Det skall påpekas att nämnda luftfilter 19 kan vara av varje lämplig form och storlek för den individuella app- likationen, exempelvis ett platt filterelement som delar inloppsavdelningen från utloppsavdelningen.

Dessutom innefattar borrkaxseparatorn medel för att generera ett luftflöde från luftinloppet 17 till luftutloppet 18 hos nämnda huvudseparator 15. Företrädes- vis utgörs nämnda medel av en fläkt eller liknande (inte visad) anordnad i ett fläkthus 22 innefattat i huvudsepa~ ratorn 15. Företrädesvis är fläkten anordnad nedströms filtret 19 och uppströms luftutloppet 18, sett i luftflö- desriktningen under drift. Dessutom kan fläkten vara reversibel, eller så är en separat lufttrycksanordning tillhandahällen, för att rengöra filterelementen 20 genom att applicera en kort eller lång omvänd luftpuls eller luftflöde genom filtret 19. Nämnda medel kan även utgöras av en ejektor, som medelst ett flöde av tryckluft i lämp- lig riktning genererar, medelst ejektorverkan, ett luft- flöde från luftinloppet 17 mot luftutloppet 18. Det skall pàpekas att andra lämpliga medel för att generera ett luftflöde är inkluderade.

I ett föredraget utförande är luftinloppet 17 inte riktat mot filtret 19, istället är luftflödet riktat eller baffel, de fasta delarna, borrkaxet, och liknande, innefattade i mot en plåt 23, för att låta partiklarna, luftflödet, träffa nämnda plåt 23. Vid anslag förlorar partiklarna kinetisk energi och kommer att falla nedåt bort fràn filtret 19. Nämnda plåt kan anordnas angränsan- de till en i förhållande till luftinloppet 17 motstående vägg hos huset 16, eller kan anordnas närmare luftinlop- 10 15 20 25 30 530 665 pet 17 genom att vara förbundet med en tvärbalk 24 eller liknande.

Dessutom uppvisar borrkaxseparatorn 15 ett par- tikelutlopp 25 och ett element 26 för att stänga nämnda partikelutlopp 25 då det luftflödesgenererande medlet är aktivt, och öppna nämnda partikelutlopp 25 då det luft- flödesgenererande medlet är deaktiverat. Nämnda element 26 kan vara ett lock, en huv eller ett flexibelt rör, såsom i det visade utförandet (se fig 1). För en bättre förståelse kan nämnda flexibla rör 26 jämföras med en del av en innerslang till ett traktordäck. Nämnda flexibla rör 26 kan appliceras pà partikelutloppet 25, och säkras medelst en rörklämma, ett excenterlàs eller liknande 42.

Vid aktivering av det luftflödesgenererande medlet kommer nämnda flexibla rör 26 att kollapsa på grund av det ska- pade undertrycket i inloppsavdelningen, och därigenom stänga partikelutloppet 25.

Luftinloppet 17 hos huvudseparatorn 15 är anslutbart till ett sugmunstycke 27, även känt som en sugkåpa (se fig 1). Vid borrning är nämnda sugmunstycke 27 beläget vid borrhålets mynning (inte visat). Sugmun- stycket 27 är förbundet med en undre ände av mataren 9, och är anordnat att täta mellan borrhålet och borröret på sådant sätt att inget borrkax kan passera ut i öppna luf- ten. Sugmunstycket 27 innefattar ett utlopp 28 till vil- ket luftinloppet 17 hos borrkaxseparatorn 15 är anslutet medelst en slang eller liknande, för att suga bort borr- kaxet från borrhàlets mynning. Då ett luftflöde genereras kommer borrkaxet att sugas till huvudseparatorn 15, och där kommer det att träffa plåten 23 och ackumuleras i den nedre delen av huset 16. Vid deaktivering av det luftflö- desgenererande medlet kommer undertrycket i inloppsavdel- 10 15 20 25 30 530 665 ningen att upphöra och som en konsekvens därav kommer den flexibla slangen 26 att öppnas och släppa ut de ackumule- rade partiklarna.

Hänvisning sker nu även till fig 3. I ett före- draget utförande av den föreliggande uppfinningen är anordnat en mellanliggande förseparator 29 mellan huvud- separatorn 15 och sugmunstycket 27. Företrädesvis är nämnda förseparator 29 anordnad nära sugmunstycket 27 och en slang 30 eller ledning, som sträcker sig från utloppet 28 hos sugmunstycket 27 till förseparatorn 29, närmare bestämt till, och förbundet med ett luftinlopp 31 hos nämnda förseparator 29. I det visade utförandet är för- separatorn 29 förbunden med mataren 9. Det skall påpekas att förseparatorn 29 är valfri.

Huvudsyftet hos förseparatorn 29 är att separera partiklar från luftflödet vid ett tidigt stadium, vilket skonar andra komponenter belägna vidare nedströms, och framför allt för att separera stora partiklar från luft- flödet. Förseparatorn 29 innefattar en huvudkropp 32, varvid nämnda huvudkropp 32 är allmänt rörformig i det visade utförandet. En första övre ände av huvudkroppen 32 är stängd medelst ett lock 33, från locket 33 och utåt sträcker sig ett luftutlopp 34 hos förseparatorn 29. Det skall påpekas att locket 33 kan vara integrerat med för- separatorns 29 huvudkropp 32. Nämnda luftutlopp 34 hos förseparatorn 29 är anslutet till luftinloppet 17 hos huvudseparatorn 15 medelst en slang 35, en ledning eller liknande. Luftutloppet 34 är företrädesvis koncentriskt till locket 33 och till huvudkroppen 32 hos förseparatorn 29, även om luftutloppet 34 kan vara anordnat på något annat lämpligt sätt. Från locket 33 sträcker sig inåt ett utloppsrör 36, som ändar inuti huvudkroppen 32. Luftin- 10 15 20 25 30 530 655 10 loppet 31 hos förseparatorn 29 är belägen excentriskt till en centrumlinje hos huvudkroppen 32 hos försepara- torn 29, och excentriskt till nämnda utloppsrör 36. Före- trädesvis är luftinloppet 31 beläget närmare locket 33 än en fri ände hos nämnda utloppsrör 36. Förseparatorn 29 fungerar som en cyklon, varvid partiklarna slungas mot insidan av huvudkroppen 32 och därigenom förlorar sin kinetiska energi eller hastighet. Därefter kommer partik- larna att sjunka nedåt i huvudkroppen 32 hos försepara- torn 29, och luftflödet fortsätter i ett spiralformat flöde nedåt tills detsamma sugs in i nämnda utloppsrör 36.

På insidan av huvudkroppen 32 nära den första övre änden därav, närmare bestämt i nivå med luftinloppet 31, är företrädesvis en förstärkning 37 tillhandahållen, för att förstärka motståndet mot anslag hos inkommande partiklar. En andra undre ände av huvudkroppen 32 inne- fattar ett partikelutlopp 38, vilket är försett med ett galler 39 eller liknande. Ett element 40 (se fig 1) är anslutbart till den andra undre änden hos huvudkroppen 32. Funktionen hos nämnda element 40 är att stänga nämnda partikelutlopp 38 hos den andra undre änden av huvudkrop- pen 32 då det luftflödesgenererande medlet är aktivt, och att öppna nämnda partikelutlopp 38 då det luftflödesgene- rerande medlet är deaktiverat. Allt som beskrivits ovan i samband med elementet 26 hos huvudseparatorn 15 är appli- cerbart på nämnda element 40 hos förseparatorn 29. Det skall även påpekas att partikelutloppet 25 hos huvudsepa- ratorn 15 är försett med ett galler likt det som är till- handahàllet i partikelutloppet 38 hos förseparatorn 29.

Syftet med gallren är att förhindra de flexibla slangarna 10 15 20 25 30 530 S65 H 26, 40 från att sugas in i huset 16 respektive huvudkrop- pen 32, under drift av det luftflödesgenererande medlet.

Borrkaxseparatorn innefattar även medel 41 för att mäta en storhet hos luftflödet. Företrädesvis är nämnda mätmedel 41 en sensor för att mäta lufttryck, luftflödeshastighet, eller någon annan lämplig storhet hos luftflödet. I ett föredraget utförande är sensorn 41 belägen uppströms luftfiltret 19, närmare bestämt i in- loppsavdelningen hos huvudseparatorn 15. Sensorn 41 skall vara belägen på ett sådant sätt att den är skyddad från en direkt träff av luftflödet. Om sensorn 41 är placerad i linje med luftinloppet 17 kan sensorn 41 skadas av in- kommande partiklar och göra en felaktig mätning av stor- heten. Därför är en placering belägen bredvid luftinlop- pet 17 föredragen. Det skall påpekas att sensorn 41 alternativt kan vara anordnad i förseparatorn 29 och i det fallet företrädesvis i locket 33 bredvid utloppsröret 36.

Huvudsyftet hos sensorn 41 är att ge en indika- tion på lufthastigheten och hur belastat luftfiltret 19 är. Exempelvis är ett mycket högt undertryck, eller ett riktigt lågt tryck, i inloppsavdelningen en indikation på en hög luftflödeshastighet. Om luftflödeshastigheten är hög är den kinetiska energin hos partiklarna hög likväl.

Då är risken hög att skada luftfiltret 19 eller andra komponenter hos borrkaxseparatorn, såsom slangar 30, 35, som förbinder sugmunstycket 27, förseparatorn 29 och huvudseparatorn 15, såväl som förseparatorn 29 och huvud- separatorn 15. Därtill är en dålig partikelseparering ut- förd i förseparatorn 29, eftersom suspensionskraften från luftflödet på partiklarna är högre än gravitationen.

Dessutom är ett nästan omätbart undertryck i inloppsav- 10 15 20 25 30 530 665 12 delningen en indikation pà en låg luftflödeshastighet. Om luftflödeshastigheten är låg även om fläktens rotations- hastighet är hög, är luftfiltret 19 med all sannolikhet mycket igentäppt och behöver bytas ut.

Vidare innefattar borrkaxseparatorn även medel för att styra det luftflödesgenererande medlet baserat på den uppmätta storheten. Företrädesvis är nämnda styrmedel en styrenhet (inte visad), såsom en CPU, varvid styrenhe- ten antingen är en separat enhet för borrkaxseparatorn eller en redan existerande i borriggen l. Styrenheten kan vara programmerbar och innefatta ett flertal ingångar och utgångar för signalöverföring. Sensorn 41 är operativt förbunden med styrenheten, företrädesvis medelst kablage eller trådlös kommunikation. Styrenhetens funktion är att styra och justera utmatningen från det luftflödesgenere- rande medlet för att nå en i förväg bestämd nivå hos den uppmätta storheten hos luftflödet. Om exempelvis under- trycket i inloppsavdelningen hos huvudseparatorn 15 är över det i förväg bestämda värdet, då överför sensorn 41 en signal som motsvarar det uppmätta värdet till styren- heten, vilken fastställer att fläktens effekt skall redu- ceras, och vice versa. Signalen från sensorn 41 kan över- föras antingen kontinuerligt eller vid regelbundna inter- vall.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är inte begränsad enbart till utfö- randena beskrivna ovan och visade i ritningarna. Således kan borrkaxseparatorn modifieras på alla sätt inom ramen för de bifogade kraven.

Det skall påpekas att om fläkten, eller det luftflödesgenererande medlet, drivs hydrauliskt, pneuma- 10 530 665 13 tiskt eller liknande kan mätmedlet vara en bälg eller ett membran beläget i huvudseparatorn, vilket mekaniskt påverkar en ventil, eller ett styrmedel, som påverkar inflödet av olja eller luft till fläkten, och därigenom styr fläktens effekt. Med andra ord kan funktionen hos styrningen av det luftflödesgenererande medlet vara full- ständigt mekaniskt.

Det skall även påpekas att all information om/ beträffande termerna övre, undre, etc., skall tolkas/ läsas med anordningarna i deras normala arbetsorienter- ing, såsom de visas i ritningarna med ritningarna orien- terade på sådant sätt att hänvisningsbeteckningarna kan läsas pà korrekt sätt.

Claims (15)

10 15 20 25 30 530 665 14 Patentkrav

1. Borrkaxseparator för separering av borrkax från ett luftflöde, (15) fattar ett luftinlopp (17) anslutbart till ett sugmunstycke (27), ett luftfilter (19) (17) och ett luftutlopp nämnda luftfilter innefattande en huvudseparator som inne- anordnat nedströms nämnda (18) (19), varvid borrkaxseparatorn innefattar luftinlopp anordnat nedströms medel för att generera ett luftflöde, i riktning från nämnda (17) (18), kännetecknad (41) en storhet hos nämnda luftflöde för att erhålla en luftinlopp till nämnda luftutlopp av, att borrkaxseparatorn innefattar medel för att mäta indikation på hur belastat nämnda luftfilter (19) är, och medel för att styra det luftflödesgenererande medlet baserat på den uppmätta storheten.

2. Borrkaxseparator enligt krav 1, i vilken nämnda storhet hos luftflödet är lufttryck.

3. Borrkaxseparator enligt krav l, i vilken nämnda storhet hos luftflödet är luftflödeshastigheten.

4. Borrkaxseparator enligt något av kraven 1-3, i vilken nämnda mätmedel (41) är anordnat uppströms luftfiltret. i vilken (15).

5. Borrkaxseparator enligt något av kraven l-4, nämnda mätmedel (41) är anordnat i huvudseparatorn

6. Borrkaxseparator enligt något av kraven 1-5, i vilken det luftflödesgenererande medlet är anordnat nedströms filtret.

7. Borrkaxseparator enligt krav 6, i vilken nämnda luft- flödesgenererande medel är en fläkt. 10 15 20 25 30 530 G85 15

8. Borrkaxseparator enligt något av de föregående kraven, i vilken nämnda mätmedel (41) är en sensor.

9. Borrkaxseparator enligt något av de föregående kraven, i vilken nämnda styrmedel är en styrenhet.

10. Borrkaxseparator enligt något av de föregående kraven, i vilken huvudseparatorn (15) (25) (26) nämnda partikelutlopp (25) innefattar ett partikelutlopp och ett element anordnat därtill, för att stänga då det luftflödesgenererande medlet är aktivt och öppna nämnda partikelutlopp (25) då det luftflödesgenererande medlet är deaktiverat.

11. ll. Borrkaxseparator enligt något av de föregående kraven, i vilken borrkaxseparatorn innefattar en förseparator (29) (15), belägen uppströms huvudseparatorn och nedströms sugmunstycket (27).

12. Borrkaxseparator enligt krav ll, i vilken förseparatorn (31) och ett luftutlopp (29) är en cyklon, som har ett luftinlopp anslutbart (27) (34) anslutbart till luftinloppet (17) hos huvudseparatorn (15). till nämnda sugmunstycke

13. Borrkaxseparator enligt något av kraven ll-12, i vilken förseparatorn (29) innefattar ett partikelutlopp (39), och (40) partikelutlopp (39) då det luftflödesgenererande medlet är (39) då det luftflödesgenererande medlet är deaktiverat. ett element anordnat därtill, för att stänga nämnda aktivt och öppna nämnda partikelutlopp 10 15 530 665 16

14. Borriqq, kännetecknad av, att densamma innefattar en borrkaxseparator enligt något av kraven 1-13.

15. Metod för att styra en borrkaxseparator innefattande en (15) som innefattar ett luftinlopp (17) anslutbart till ett sugmunstycke (27), ett luftfilter anordnat nedströms nämnda luftinlopp (17) (l8) borrkaxseparatorn innefattar medel för att generera ett luftflöde, (17) till nämnda luftutlopp huvudseparator (19) och ett luftutlopp anordnat nedströms nämnda luftfilter (19), varvid i riktning från nämnda luftinlopp (18), varvid nämnda metod innefattar stegen, att: - mäta en storhet hos nämnda luftflöde för att erhålla en indikation på hur belastat nämnda luftfilter (19) är, och - styra nämnda luftflödesgenererande medel baserat på den uppmätta storheten.