SE538073C2 - Chuck för ett borrhuvud till en rotationsborrigg - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG En chuck (5) for ett borrhuvud (4) till en rotationsborrigg (1), varvid ett flertal backar (7) ãr likformigt vinkelmassigt fordelade kring en greppositionsaxel (9), varvid backarna samverkar med manovreringsorgan (10) for radiell forflyttning av backarna (7), och varvid chucken inkluderar drivorgan arrangerade fOr att paverka backarna mot frigoringspositionen. Drivorganet ãr en partiellt annular backfjader (8) omgivande sagda axel (9) och uppvisande tva fjaderandar (20, 21) intill varandra. Backarna (7) tillsammans bildar ett invandigt sate (24) for backfjadern och backfjadern (8) a" arrangerad for fixeringsingrepp med flagon av backarna (7). Uppfinningen hanfOr sig &van till ett borrhuvud, en rigg och en backfjader.

Description

CHUCK FOP. ETT BORRHUVUD TILL EN ROTATIONSBORRIGG UPPFINNINGENS OMRADE Uppfinningen hanfor sig till en chuck for ett borrhuvud till en rotationsborrigg, varvid backar r fardelade kring en greppositionsaxel, och varvid chucken inkluderar drivorgan arrangerade fOr att paverka backarna mot en frigoringsposition.

Uppfinningen h&nfor sig ocksA till ett borrhuvud, en rigg och en backfiAder.

BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN Borrhuvuden far prospekteringsborriggar ar fOrut kanda, vilka ar utrustade med hydrauliskt manovrerade chuckar for att gripa, hAlla och rotera ror utg6rande borrstrangskomponenterna.

Eackarna inuti sadana chuckar ar radiellt rbrliga mellan grepp- och frigoringspositioner med hjalp av ett hydrauliskt manOvre rat manbvreringsorgan.

For att halla backarna pa plats i slitsar i chuckspindeln och far att fbrflytta dem fran grepplaget till frigoringslaget ar tillhandahallet drivorgan effektuerande backrorelsen bort fran greppositionsaxeln fbr att bppna chucken fbr att lbsgbra greppet om borrstrangen.

I synnerhet, i den kanda chucken, ãr baksidorna av backarna avsmalnande och tvingade mot en avsmalnande yta associerad med det axiellt rarliga manovreringsorganet.

Det har noterats problem med nuvarande drivorgan genom att de ibland inte ar i stand att helt bringa backarna frail grepplaget till frigoringslaget, darigenom forhindrande en borrstrang fran att passera genom chucken.

ANDAMAL OCH VIKTIGASTE SARDRAG HOS UPPFINNINGEN Det dr ett andamAl med foreliggande uppf inning att 1 adressera ovannamnda problem med bakgrundstekniken och att atminstone reducera dessa problem.

Detta andamal uppnas vid en chuck enligt ovan genom att drivorganet ar en partiellt ringformig backfjader omgivande sagda axel och med tva fjaderandar intill varandra, att backarna tillsammans bildar ett invandigt sate for backfjadern, sagda sate Oppnar i riktning mot greppositionsaxeln, att backfjadern ar arrangerad for lasingrepp med nagon av backarna, och att backfjadern ár fOrsedd med ingreppsorgan pa varje fjaderanda for samverkan med ett fjaderinstallationsverktyg.

Harigenom kan backfjadern vara formad for Okat arbetsomrade med bibehallen fjaderverkan. Detta betyder att tillracklig fjaderkraft kan utovas sá att backarna forflyttas Over ett tillrackligt radiellt avstand for att Oppna chucken inte endast for frigarande av greppet utan ocksa for att konsistent medge passage av komponenter hos borrstrangen som har betydligt stOrre diametrar an de rorformiga borrstangerna, namligen karnhylsenheter och till och med borrkronor och upprymningsmantlar. Detta gar hela borrstrangshanteringsprocessen enklare, eftersom hela borrstrangen kan sammansattas och isartagas ovanfOr chucken. Detta är i kontrast till bakgrundsteknikens borrhuvud dar isartagningen av borrstrangen ar komplicerad.

Detta är en fordel Over bakgrundsteknikens drivorgan som ibland inte helt pressar backarna tillbaka mot holjet, darigenom forhindrande att sadana komponenter med storre diametrar passerar genom chucken. Att genomfOra en anstrangning att tillhandahalla starkare drivorgan enligt bakgrundstekniken skulle vara otillrackligt f6r att 16sa detta problem och ocksa oturligt nog medfOra ett nytt problem genom att gora dem svarare att installera.

Backfjadern ãr nu gjord av en enda partiell Ogla av ett lampligt starkt fjadermaterial. "Partiellt ringformig" betyder 2 att backfjadern beskriver en ogla mindre an 3600 i dess ospanda lage, dvs. ar formad som en ring som har en oppning mellan fjaderandarna.

Typiskt ar backfjadern i dess mest spanda och sammanpressade tillstand, vilket ar i grepplaget for chucken nar backarna ar narmast greppositionsaxeln, sammanpressad sá att den beskriver en (partiell) ringform nara 360°. Det ar viktigt att backfjadern ocksa i frigoringslaget, dar backarna ar pa storst avstand fran greppositionsaxeln, beskriver en ringform som ar tillracklig for att vara i kontakt med och manovrera alla backar hos chucken. Detta garanteras genom att backfjadern har tillracklig langd och dr arrangerad for fastsattningsingrepp med en av backarna. Det senare forhindrar att en back hamnar i oppningen mellan fjaderandarna.

Det faktum att backarna tillsammans bildar ett invandigt oppet sate far backfjadern medger mcntering och Aterplacering av backfjadern genom att klamma ihop den sá att den kan insattas i satet liksom frigoras frAn satet och borttas. Sagda sate är oppet mot greppositionsaxeln. Tillhandahallande av backfjadern med ingreppsorgan vid vane fjaderande fOr samverkan med ett fjaderinstallationsverktyg med passande motsvarande ingreppselement forenklar hantering och korrekt positionering av backfjadern i satet.

Det foredras att backfjadern har en platt tvarsektion eftersom detta medger ett brett arbetsomrade och enkel installation med ett okomplicerat verktyg. Foretradesvis stracker sig ett forhallande mellan en axiell bredd av backfjadern (sett langs greppositionsaxeln) och en radiell tjocklek darav mellan 2 och 6 och mer foredraget mellan 3 och 5. Ingreppsorganen an lampligen urtag och foretradesvis genomgaende hAl f6r ingrepp och samverkan med pinnar has ett fjaderinstallationsverktyg som i huvudsak ár konstruerat som en lAsringsinstallationstang. Typiskt ar pinnarna placerade vid andarna av skanklar av sadana tanger. 3 Foretradesvis ar backfjadern f8rsedd med ett fixeringsorgan for fixeringsingrepp med en back. Typiskt ár fixeringsorganet i formen av ett stift i form av en bajd Anddel av en backfjader for fixeringsingrepp med en urtagning sasom ett borrat hal bildat i en del av satet i endera av backarna. Lampligen ãr varje back forsedd med en sadan urtagning. Om backarna är svara att dra ut eftersom de är i plan med eller nastan i plan med spindeln, kan ett gangat hal vara borrat i botten av urtagningen i varje back for medgivande av samverkan med ett utdragningsverktyg for utdragning av backen fran chuckspindeln for exempelvis utbytesandamal.

Chucken inkluderar 3, 4 eller fler backar. Foretradesvis inkluderar chucken S backar.

Uppfinningen avser ocksa ett borrhuvud for en rotationsbergborrigg, inkluderande en chuck enligt ovan.

Uppfinningen avser ocksa en rigg inkluderande ett sadant borrhuvud.

Uppfinningen avser vidare en backfjader for en borrhuvudchuck till en rotationsborrigg, varvid ett flertal backar ar likformigt vinkelmassigt fordelade kring en greppositionsaxel hos chucken, varvid backarna samverkar med manovreringsorgan for radiell rOrelse av backarna mellan en grepposition och en frigoringsposition, och varvid backfjadern a" arrangerad for att paverka backarna mot frigoringspositionen. Backfjadern ar partiellt ringformig f6r att omgiva sagda axel i sitt monterade lage och den har tva fjaderandar intill varandra. Backfjadern ãr ocksa arrangerad for fixeringsingrepp med en av backarna, och backfjadern a" forsedd med ingreppsorgan vid varje fjaderande for samverkan med ett fjaderinstallationsverktyg.

Foretradesvis har chuckfjadern en platt tvarsektion. Ingreppsorganen dr lampligen genomgaende hal. Backfjadern ãr foretradesvis forsedd med ett fixeringsorgan for fixeringsingrepp med en av backarna. Fixeringsorganet är foretradesvis 4 ett stift format genom en bajd anddel av backfjadern for samverkan med ett urtag bildat i backen.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen kommer nu att forklaras mer i detalj med ledning av en utforingsform mot bakgrund av de bifogade ritningarna, pa vilka: Fig. 1 i en perspektivvy illustrerar en rotationsborrigg utrustad enligt uppfinningen, Fig. 2 i en perspektivvy visar ett borrhuvud enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en axiell sektion av en chuck enligt uppfinningen for ett borrhuvud, Fig. 4 och 5 i separerade perspektivvyer visar backar has chucken i tva olika lagen, Fig. 6 i en perspektivvy visar en backfjader for en chuck enligt uppfinningen, och Fig. 7 och 8 visar delsektioner av delar av det uppfinningsenliga horrhuvudet.

BESKRIVNING AV UTFoRINGSEXEMPEL Fig. 1 visar en rotationsborrigg 1 for prospekteringsborrning, varvid riggen har en mast 2 med en langstrackt matarbalk uppbarande ett borrhuvud 4. Borrhuvudet 4 ãr rorligt upp och ner langs matarbalken. En kraftenhet 3 innehaller sedvanligt maskineri for tillhandahallande av kraft till borrhuvudet 4.

Vid borrhuvudets 4 ovre del, visat i storre skala i Fig. 2, ár positionerad en chuck 5 for gripning av borrstrangen (ej visad i figurerna) f5r overforande av rotationsrorelser och axiella rarelser till borrstrangen.

Chucken 5 visad i en axiell sektion i Fig. 3 inkluderar en chuckspindel 17, som har ett flertal radiellt orienterade urtag 18 for radiellt rorliga backar 7. Backarna i sin tur har greppytor far ingrepp med borrstrangen. OvanfOr chucken 5 är positionerad en delad hylsa 6 for styrning av borrstrdngen for att erhalla centrering av den gripna borrstrangens axel att vara vdsentligen koaxiell med en greppositionsaxel 9.

Backarna 7 bildar tillsammans ett sate for en delvis ringformig backfjader 8 vilken dr ett drivorgan som fungerar att pressa backarna 7 radiellt i riktningar fran greppositionsaxeln 9 till ett frigaringslage. Harigenom gar de radiella utsidorna 7' av backarna 7 kontakt med ett chuckholje 11 utgorande del av ett backmanovreringsorgan 10 som har funktionen att manavrera backarna 7 mellan frigaringspositionen och greppositionen.

ChuckhOljet 11 har en avsmalnande insida motsvarande till en lutande form av utsidan 7' av backarna. Vidare är den lutande utsidan 7' av backarna stegformig motsvarande till en stegformig insida av chuckholjet 11. Anledningen till denna utformning dr att tillhandahalla tva relativa lutningar av kontaktytorna mellan backarna och chuckholjet. Pa detta sdtt dr det mojligt att i en forsta mod, cidr hog greppkraft inte ãr behovlig, tillhandahalla lag greppkraft och relativt hog radiell forflyttning av backarna utanfor greppositionen. I en andra mod, dar hog greppkraft verkligen är behOvlig motsvarande till vad som kravs i greppositionen, har det blivit mojligt att tillhandahalla sadan hog greppkraft och relativt lag radiell forflyttning.

Backmanovreringsorganet 10 inkluderar vidare en stationdr del 14 som har ett hydrauliskt tillforselinlopp 12 for tillforsel av hydraulisk fluid under tryck till ett kolv-cylinderarrangemang. Vid manovrering av kolv-cylinderarrangemanget pressas chuckholjet 11 for att rOra sig uppat, (ndr chucken ár orienterad sasom visas i Fig. 3), mot kraften av ett antal chuckholjesreturfjadrar 13, vilka är helixformade fjadrar som ar distribuerade kring chuckholjet.

Vid trycksattning genom det hydrauliska tillforsel- 6 inloppet 12, rar sig salunda chuckhaljet 11 axiellt uppat (nar chucken ãr orienterad sasom visas i Fig. 3), sã att backarna 7 kan re5ra sig radiellt ut fran greppositionen av chucken 5 till frigOringslaget, dar en greppad borrstrangkomponent inuti chucken 5 kommer att frig5ras.

Efter avslutning av tillfarseln av tryckfluid till det hydrauliska tillfOrselinloppet 12 och forbindande det med tank eller liknande tvingar chuckholjesreturfjadrarna 13 chuckholjet 11 nedat till den stangda positionen for chucken, (som framgAr i Fig. 3), harigenom pressande backarna 7 till greppositionen igen pa grund av samverkan mellan den avsmalnande insidesytan av chuckholjet och de lutande utsidesytorna av backarna.

Backfjadern 8 ãr arrangerad for att fast pressa backarna 7 mot chuckhOljet 11 salunda garanterande rorelsen av backarna till frigoringslaget och garanterande passageutrymme for borrstrangen inuti chucken. indikerar kullager mellan det stationara organet 14 och den roterbara chuckspindeln 17. 16 indikerar ett chuckgranssnitt for att fasta den vid en annan roterbar del av borrhuvudet 4.

Fig. 4 visar fern backar 7 separerade fran de andra elementen hos chucken. Backarna al- jamnt fordelade kring greppositionsaxeln (ej visad) och de ãr visade i Fig. 4 som de at- positionerade i chuckspindeln i greppositionen, varvid backarna 7 är narmast varandra och i en position att gripa en borrstrang. Backfjadern beskriver inte fullt en full cirkel i denna mest sammanpressade position. 24 indikerar det ovan namnda insidessatet for backfjadern 8, varvid satet generellt sett är mer eller mindre ett cirkulart spar i insidesytan av backarna 7 i deras monterade lage. Satet 24 ar Oppet i riktning av greppositionsaxeln (se Fig. 3) .

Fig. 5 ãr en representation motsvarande den i Fig. 4, 7 varvid backarna har forflyttats till frigoringspositionen, och varvid de har fOrflyttats att vara pa starre avstAnd frAn varandra for att frigOra en borrstrangskomponent. 26 indikerar ett fixeringsurtag fOr backfjadern.

Fig. 6 visar i en perspektivvy backfjadern 8, vilken är en backfjader med "platt" tvarsektion, som har delvis annular eller delvis ringformig konfiguration. Den platta backfjaderkonstruktionen, lampligen av ett vanligt fjaderstalmaterial, gar det latt att utforma en stark backfjader som har forutsagbara fjaderkraftegenskaper Over ett brett arbetsomrade.

Vid en f8rsta fjaderande 20 liksom vid en andra fjaderande 21 ãr tillhandahAllna respektive ingreppsorgan i form av genomgaende hal 22 och 23 for samverkan med ingreppselement has ett monteringsverktyg for montering av backfjadern i satet 24, far byte eller ersattning av backfjadern eller far positionering darav under framstallningen av chucken. Den platta fjaderutformningen medger en starkare backfjader. Den Okade fjaderstyvheten mojliggjord genom den uppfinningsenliga backfjadern aterpressar till fullo backarna medgivande passage av komponenter med stora diametrar genom den helt Oppna chucken.

Aven am den platta stalbackfjadern är styvare, är den enklare att installera med anvandning av ett enkelt monteringsverktyg.

Monteringsverktyget fungerar typiskt som en lasringstang genom att det ar utrustat med pinnar vid andarna av skanklar, vilka ingriper i halen 22 och 23. Verktyget inkluderar vidare organ for att sammanfora pinnarna, nar de ãr i ingrepp i halen 22 och 23, for att sammanpressa backfjadern till en mindre diameter sá att den är tillrackligt liten for att bli positionerad i satet. Haien ar foretradesvis formade speciellt genom att de är orienterade sa att backfjadern inte hoppar av verktyget nar den sammanpressas. F8retradesvis är halen parallella med varandra i den avspanda fjaderpositionen. indikerar ett fixeringsorgan som är riktat radiellt ut 8 fran sagda greppositionsaxel (9 i Fig. 3). Fixeringsorganet 25 ãr som visas en bajd anddel av backfjadern 8 formad som ett stift for ingrepp i ett motsvarande hal (26 i Fig. 5) vilket ãr inrattat i satet 24 has (atminstone) en av backarna 7. Vilken som heist av alla backar kan ha sadana hal for medgivande av stiftet att vara lokaliserat i den respektive backen eller backarna.

Som framgar fran Fig. 4 och 5 är fixeringsorganet 25 nagot sidoplacerat fran centrum av backen 7 dar det ar i ingrepp. Anledningen till detta är att darigenom battre kraftfordelning tillhandahalls mellan de individuella backarna.

Borrbussningar är behavliga fOr att centrera borrstrangen I borrhuvuden vid mineralprospekteringsborrar (aven kallade diamantborrar). Bussningarna, genom vilka borrstrangen passerar, ar lokaliserade vid de ovre och undre andarna av chucken respektive borrhuvudspindeln. Borrstrangarna vrider sig vid prospekteringsborrning vid hoga varvtal (typiskt 1000 rpm) och borrbussningarna hjalper till att centrera borrstrangen i borrhuvudet vid chuckanden av spindeln och ocksa vid den andra anden.

Far att tillhandahalla den behavliga centreringen, maste spelrummet mellan borrbussningen och borrstrangen vara relativt litet - ett typiskt nominellt diameterspelrum är omkring 1,5 mm. Bland annat karnhylsan vid anden av borrstrangen har en storre diameter an detta och kan inte passera genom en typisk bussning i ett stycke. Detta gar det svart att installera borrbussningen och gar isartagning av borrstrangen komplicerad.

Det nya sardraget has de delade bussningarna som beskrivs har ãr att det kan gam-as for nastan samma laga kostnad som en bussning i ett stycke. Vidare bibehaller de tva bussningshalvorna en verklig cirkel genom att bussningshalvorna är lokaliserade mot en st6djande utvandig diameter. Bussningshalvorna skruvas sedan pa plats. 9 Den delade bussningen gr framstalld genom att snitta en bussning i ett stycke till tva likadana halvor. De tva halvorna hos bussningen är lokaliserade mot en diameter, vilken centraliserar bussningen for att bilda en verklig cirkel centrerad mot spindelns centrumlinje (avbruten endast av de tva gapen f8rorsakade av skarverkan). De tva sma gapen influerar inte funktionen eftersom de inte kan lata borrstrangen rora sig signifikant mer fran centrumlinjen an vad det diametrala spelrummet later borrstrangen vara ocentrerad.

Fig. 7 illustrerar den byre anden av chucken 5 med en delad bussning 6 med ett gap fran tillverkningen indikerat med 28. Ett invandigt lokaliseringssate i chucken ãr indikerat med 30.

Fig. 8 illustrerar den undre anden av borrhuvudspindeln 37 med en delad bussning 27 med ett gap fran framstallning indikerat med 29. Ett invandigt lokaliseringssate i spindeln ãr indikerat med 31.

Bussningsborrningarna, bade pa ovansidan av chucken och vid underdelen av borrhuvudspindeln, har avfasade ingangskanter pa bada sidor. Dessa avfasningar hjalper till att styra borrstrangen genom bussningen oavsett om den rar sig genom bussningen i endera riktningen. Exempelvis: nar en borrstrang sanks genom borrhuvudet eller ett borrhuvud sanks over en borrstrang hallen i fotklamdonet, assisterar de avfasade kanterna i att medge jamn rorelse och forhindrar att borrstangerna fastnar vid t ex omraden dar det kan rada en mindre felinriktning mellan en borrstang och ett borrhuvud.

Delade bussningar är enkla att installera aven nar en borrstang passerar genom chucken. Den delade bussningen ar ocksa latt att ta bort och medger salunda karnhylsan, upprymningsskalet och majligtvis aven borrkronan, vilka alla har stOrre nominell diameter an bussningens inre diameter, att passera genom borrhuvudet. Kostnaden for den delade bussningen är h8gre an fOr en bussning i ett stycke endast genom kostna- 10 den for att slitsa bussningen i ett stycke i tvA halvor. Denna ytterligare kostnad ãr emellertid mycket mindre an att tillverka en delad bussning utan gap. 11

Claims (15)

PATENTKRAV 1. Chuck (5) far ett borrhuvud (4) till en rotationsborrigg (1), varvid ett flertal backar (7) ar likformigt vinkelmassigt fordelade kring en greppositionsaxel (9), utgorande en axel for en gripen borrstrangskomponent, varvid var och en av backarna (7) pa en radiell insida har en greppyta for ingrepp med borrstrangskomponenten, varvid backarna samverkar med manavreringsorgan (10) far radiell forflyttning av backarna (7) mellan en grepposition och en frigoringsposition, och varvid chucken inkluderar drivorgan arrangerade for att paverka backarna mot frigoringspositionen, lannetecknad av

1. att drivorganet är en partiellt annular backfjader (8) omgivande sagda axel (9) och uppvisande tvA fj&derAndar (20, 21) intill varandra, 2. att backarna (7) tillsammans bildar ett invandigt sate (24) f5r backfjadern, varvid sagda sate är oppet mot greppositionsaxeln, 3. att backfjadern (8) ar arrangerad for fixeringsingrepp med nagon av backarna (7), och 4. att backfjadern ar forsedd med ingreppsorgan (22, 23) vid vane fjaderande for samverkan med ett fjaderinstallationsverktyg.

2. Chuck enligt krav 1, kannetecknad av att backfjadern har en platt tvarsektion.

3. Chuck enligt krav 2, kannetecknad av att ett forhallande mellan en axiell bredd av backfjadern (8) och en radiell tjocklek darav stracker sly mellan 2 och 6 och foretradesvis mellan 3 och 5.

4. Chuck enligt krav 3, kannetecknad av att ingreppsorganen 12 (22, 23) är genomgaende hal.

5. Chuck enligt nagot av kraven 1 - 4, kannetecknad av att backfjadern (8) är forsedd med ett fixeringsorgan (25) for fixeringsingrepp med en av backarna.

6. Chuck enligt krav 5, kannetecknad av att fixeringsorganet (25) ar ett stift bildat genom en bajd anddel av backfjadern (8), varvid sagda stift samverkar med ett urtag (26) utformat i atminstone en av backarna.

7. Chuck enligt krav 6, kinnetecknad av att ett urtag (26) är format i varje back (7).

8. Chuck enligt nagot av kraven 1 - 7, kannetecknad av att chucken inkluderar 3, 4 eller 5 backar.

9. Borrhuvud (4) for en rotationsborrigg, kannetecknad av att det inkluderar en chuck (5) enligt nagot av kraven 1 - 8.

10. Rotationsborrigg, kannetecknad av att den inkluderar ett borrhuvud (4) enligt krav 9.

11. Backfjader (8) f6r en borrhuvudchuck (5) till en rotationsborrigg, varvid ett flertal backar (7) ãr likformigt vinkelmAssigt fordelade kring en greppositionsaxel hos chucken (7), varvid backarna samverkar med manavreringsorgan (10) for radiell rarelse av backarna mellan en grepposition och en frigoringsposition, och varvid backfjadern (8) ar arrangerad for att paverka backarna (7) mot frigoringspositionen, kannetecknad av - att backfjadern (8) ãr partiellt ringformig far att omgiva sagda axel i sitt monterade lage, och att den har tva fjaderandar (20, 21) intill varandra, 13 1. att backfjadern är arrangerad for fixeringsingrepp med en av backarna, och 2. att backfjadern ãr forsedd med ingreppsorgan (22, 23) vid vane fjaderande for samverkan med ett fjaderinstallationsverktyg.

12. Backfjader enligt krav 11, kannetecknad av att den har en platt tvarsektion.

13. Backfjader enligt krav 12, kannetecknad av att ingreppsorganen (22, 23) an genomgaende Ml.

14. Backfjader enligt nagot av kraven 11 - 13, kannetecknad av at backfjadern (8) ar forsedd med ett fixeringsorgan (25) for fixeringsingrepp med en av backarna.

15. Backfjader enligt krav 14, khnnetecknad av att fixeringsorganet (25) an ett stift bildat genom en bajd anddel av backfjadern, for samverkan med ett urtag format i en av backarna. 14 1/6