SE538115C2 - Borrigg och borrhuvud till en borrigg - Google Patents

Abstract

538 1 SAMMANDRAG Ett borrhuvud (4) far en rotationsborrigg (1), inkluderande: en rotationsmotor (M), en borrhuvudspindel (7), och en v&xlingstransmission (8) mellan rotationsmotorn och borrhuvud- spindeln, varvid vaxlingstransmissionen (8) inkluderar en ingangsaxel (9) forbunden med rotationsmotorn och en utgAngsaxel (10) forbunden med borrhuvudspindeln. Ingangsaxeln (9) ar koaxiell med utgangsaxeln (10), ingangsaxeln (9) är permanent ihopkopplad med en mellanliggande axel (12) over ett forsta hastighetsreduktionsv&xelpar (13), vaxlingstransmissionen (8) inkluderar en koppling (14), vilken är v&xlingsbar mellan en farsta position sammankopplande ingangs- och utgAngsaxlarna (9, 10) for att erhAlla samma rotationshastighet for ingAngsoch utgangsaxlarna, och en andra position forbindande den mellanliggande axeln (12) med utgangsaxeln (10) Over ett andra hastighetsreduktionsvaxelpar (15). Uppfinningen hamfor sig ¥ till en rigg.

Description

538 1 BORRIGG OCH BORRHUVUD TILL EN BORRIGG UPPFINNINGENS OMRADE Borrhuvud for en rotationsborrigg, inkluderande: en rotationsmotor, en borrhuvudspindel, och en vaxlingstransmission mellan rotationsmotorn och borrhuvudspindeln, varvid v&xlingstransmissionen inkluderar en ingAngsaxel forbunden med rotationsmotorn och en utgangsaxel forbunden med borrhuvudspindeln. Uppfinningen avser ocksA en borrigg.

BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN Borrhuvuden for prospekteringsborriggar ár forut kanda, vilka är utrustade med hydrauliskt pAverkade chuckar for att gripa, liana och rotera ror utgorande borrstrangkomponenterna.

Borrhuvudet ar rorligt langs en matarbalk has borriggen under utfarande av rotationsverkan under borrning.

I andamAl att anpassa borrmoden till olika borrningsbetingelser ãr det forut 'cant att tillhandahAlla borrhuvuden med hastighetsvaxlingsarrangemang. Ett exempel pA ett sAdant borrhuvud med hastighetsvaxling enligt bakgrundstekniken ár beskrivet i W02013/106207.

ANDAMAL MED OCH VIKTIGASTE SARDRAG HOS UPPFINNINGEN Det ar ett andamAl med uppfinningen att tillhandahalla en vidareutveckling och forbattring av bakgrundstekniken och att Atminstone reducera komplexitetsproblemen associerade med tidigare konstruktioner under bibehAllande av hog driftssakerhet.

Detta andamal uppnas fOr ett borrhuvud enligt ovan genom att ingAngsaxeln Ar koaxiell med utgangsaxeln, att ingAngsaxeln dr permanent ihopkopplad med en mellanliggande axel Over ett forsta hastighetsreduktionsvaxelpar och att 1 538 1 v&xlingstransmissionen inkluderar en koppling, vilken ãr vaxlingsbar mellan: en fOrsta position sammankopplande ingAngs- och utgangsaxlarna for att erhalla samma rotationshastighet for ing&ngs- och utgangsaxlarna, och en andra position forbindande den mellanliggande axeln med utgangsaxeln over ett andra hastighetsreduktionsv&xelpar. Detta gar det majligt att konstruera ett tillf8rlitligt, kompakt och okomplicerat borrhuvud, vilket medger reducerade kostnader och Okad framstAllningsflexibilitet.

Rotationsmotorn är foredraget direkt forbunden med ingAngsaxeln och, om den är styrd genom att vara hastighetsjusterbar, kan ett vitt omfang av borrhuvudspindelhastigheter erhAllas med mojligheten till maximalt vridmoment for olika hastigheter alien om borrhuvudet endast tillhandahaller tvA olika hastigheter.

En primar metod for motorvarvtalsstyrning ár att variera den hydrauliska motorns deplacement under bibehallande av ett konstant maximalt hydrauliskt flode och tryck (max deplacement resulterar i max vridmoment, min deplacement innebar max vary- tal). Bibehallande maximalt hydrauliskt flode och tryck tillater den hydrauliska motorn och darfor borrhuvudet att alstra maximal rotationskraft Over ett stort hastighetsomfang. Reducering av det hydrauliska flodet till motorn f5r hastighetskontroll ãr inte Onskvart eftersom det ocksa reduce- rar motorns utgaende effekt.

Det är f6redraget att kopplingen ar en dubbel klokoppling inkluderande en axiellt rOrlig vaxelhylsa uppvisande: forsta hylstander for samverkan med ing&ngstAnder associerade med ingangsaxeln i den forsta positionen, och andra hylstander f6r samverkan med utgAngstander pa ett drivet hjul hos det andra hastighetsreduktionsvaxelparet i den andra positionen, varvid sagda drivna kugghjul är koaxiellt med utgAngsaxeln. Tanderna riktade i axiella riktningar s& att axiell forflyttning av 2 538 1 vaxelhylsan resulterar i ihopkoppling med endera kopplingsdel som är associerad med och fast vid respektive en av ingangsoch utgangsaxlarna.

En klokoppling ãr en typ av koppling som ihopkopplar tva roterande axlar eller andra roterande komponenter inte genom friktion utan genom ingrepp. De tva delarna av kopplingen ar utformade sá att en forflyttar den andra for att ná en ingreppsposition.

For ingrepp, med en hastighetsskillnad mellan de tva f6rbindande delarna, kraver en klokoppling ett matt av spelrum mellan tanderna. Ett start matt av spelrum gor ingrepp majligt vid hogre hastighetsdifferens. Vid en borrhuvudapplikation ar det Onskvart att minimera mattet av spelrum far att minimera eller forhindra vridmomentvibrationer i drivlinan. Storleken av spelrum som kravs for detta är mindre an storleken behOvlig for initieringen av kopplingen vid den avsedda differentialrotationshastigheten vid vaxling. Sammantaget resulterar fOrekomsten av den dubbla klokopplingen vid det uppfinningsenliga borrhuvudet i en robust, tillforlitlig och ekonomisk lOsning.

I den forsta positionen av kopplingen âr ett drivet kugghjul has det andra hastighetsreduktionsvaxelparet fritt att rotera i forhallande till utgangsaxeln och ar uppburet pa utgangsaxeln (fOredraget Over rull-nallager). I den andra positionen av kopplingen är emellertid det drivna kugghjulet has det andra hastighetsreduktionsvaxelparet gjort rotationsfixerat vid utgangsaxeln.

For detta andamal ãr det ocksa foredraget att vaxelhylsan är permanent rotationsfOrbunden med utgangsaxeln. Detta reali- seras lampligen genom att det tillhandahalls axiellt utstrackta utvandiga splines pa utgangsaxeln permanent i ingrepp med motsvarande invandiga splines pa vaxelhylsan i olika axiella positioner av vaxelhylsan. 3 538 1 Det foredras att de forsta och andra hylstanderna och ingangs- och utgangstanderna har vinklade toppytpartier medgivande kontakt nar koppling ar initierat fore den slutforda sammankopplingen i de respektive forsta och andra positionerna av dubbelklokopplingen.

Detta sardrag hos dubbelklokopplingen innebar att toppytpartierna (ytorna) hos klokopplingstanderna dr vinklade sá att ingreppet av de tvA delarna kan goras vid hogre relativ hastighet och med ett mindre matt av spelrum i kopplingen.

Tandytan dr salunda foretradesvis vinklad sa att ingrepp forenklas. Genom att gora bada kopplingsdelarna med liknande eller samma vinklar pa tandytorna kan kopplingsdelarna starta att rora sig axiellt innan tanderna nAr utrymmena i den samverkande kopplingsdelen, dvs. nar tanderna passar in i ingreppspositionen.

Optionellt kan klokopplingstanderna vara bakAt avsmalnande sa att momentet kommer att Atminstone bidra till att dra kopplingsdelarna mot varandra till full axiell kontakt sá snart som de har barjat ingripa med varandra.

Fordelarna med denna aspekt av uppfinningen ar: Spelrum kan hAllas vid ett minimum, salunda reducerande eller forhindrande vridmomentsvibrationer.

Ingrepp ar mojligt vid hogre relativ hastighet eftersom tid for axiell rorelse for kopplingsdelarna Okas.

Utgangsaxeln ar foretradesvis permanent rotationskopplad vid borrhuvudspindeln. Detta uppnas foredraget nar utgAngsaxeln ar kopplad till borrhuvudspindeln Over en kugghjulsutvaxling som har ett mellanliggande kugghjul, vilket ar uppburet av och fritt roterbart i forhallande till den mellan- liggande axeln.

Den mellanliggande axeln ar fOretradesvis permanent for- bunden med en smorjpump for tillforsel av smorjmedel till element hos borrhuvudet. Detta ar en stor fordel, eftersom 4 538 1 smOrjpumpen alltid ar inkopplad och endast heror pA motorhastigheten (ingAngsaxel permanent rotationskopplad till den mellanliggande axeln)- SmOrjpumpen ãr ldmpligen fOrbunden med smorjkanaler i utgangsaxeln och den mellanliggande axeln. Sagda smOrjkanaler ar A enda sidan axiella kanaler som stracker sig centralt i utgAngsaxeln och den mellanliggande axeln, A andra sidan radiella kanaler mellan sagda axiella kanaler och lager etc. som ska sm6rjas.

Typiskt ingriper en vdxlingsenhet med vaxelhylsan.

Hdrigenom ingriper fOredraget en vaxlingsgaffel hos vaxlingsenheten i ett omgivande spar i vaxelhylsan.

Det foredras att vaxlingsenheten ár fOrsedd med ett granssnitt fbr alternativt en mekaniskt pAverkad vaxlingsanordning och en hydrauliskt paverkad vdxlingsanordning. Foredraget ãr den mekaniskt paverkade vaxlingsanordningen inrattad far direkt manuell man6vrering, och den hydrauliskt paverkade vaxlingsanordningen for fjarrstyrd manOvrering.

Vdxlingsgaffeln forflyttar i praktiken vaxelhylsan mellan hog- och lavaxelpositioner. Vaxelhylsan har tv& klokopplingshalvor, en pA uppAtsidan och en pa nedAtsidan. For att vaxla till hogvaxel, fOrflyttas vaxelhylsan upp genom vaxlingsgaffeln sá att klokopplingshalvan pa uppAtsidan av vaxelhylsan kan ingripa med en likadan klokopplingshalva pa ingangsaxeln. Nar de tva klokopplingshalvorna ingriper med varandra initieras h6gvaxel eftersom vaxelhylsan ar permanent rotationsinkopplad med utgangsaxeln.

For att vaxla till lagvaxel, mAste vaxelhylsan fOrflyttas nedat sa att klokopplingshalvan pa nedatsidan av vaxelhylsan kan ingripa med en likadan klokopplingshalva, vilken ar inarbetad i det drivna kugghjulet hos det andra hastighetsreduktionsvaxelparet. Nar dessa tva klokopplingshalvor 538 1 ingriper med varandra initieras lagvaxel, eftersom ingangsaxeln dr forbunden med utgangsaxeln over de tva hastighetsreduktionsvaxelparen inkorporerande den mellanliggande axeln i transmissionen.

Detta tillampas vid bade manuell och hydraulisk/fjarr- styrd vaxling.

For manuell vaxling är vaxlingsgaffeln forbunden medelst ett skaft till en havarm med tva stopplagen, far hog och lag vaxel. Hhvarmen dr utrustad med ett lasarrangemang sá att hay- armen inte av misstag kan forflyttas nar den är placerad i den korrekta stoppositionen.

For hydraulisk vaxling ãr skaftet forbindande den manuella vaxelhavarmen med vaxlingsgaffeln helt enkelt ersatt av ett hus som har en hydraulisk cylinder och en kolv i grans- snittet av vaxlingsenheten.

Med bade manuell och hydraulisk vaxling, och oavsett vaxling fran hog till lag, eller lag till hag, kommer vaxelhylsan med de tva klokopplingshalvorna inte sannolikt att vara i stand att ingripa med den passande klokopplingshalvan vid forsta forsaket, eftersom det är osannolikt att klokopplingstanderna kommer att vara inriktade for att medge korrekt ingrepp. Losningen ar att ruska med den hydrauliska motorn under vaxling sa att klokopplingshalvorna kan ingripa med varandra nar de trycks samman av manuell, fjader- eller hydraulisk kraft.

Borrhuvudhuset är i praktiken identiskt for bade manuell och hydraulisk vaxling. Endast elementen som ar associerade med vaxlingsmekanismen som ar associerade med vaxlingsgaffeln behover andras vid omvandling fran en vaxlingstyp till den andra. Dessa delar kan tas bort och installeras fran utsidan av borrhuvudet utan storre isartagning sa som isartagning av huset i sektioner.

Fordelarna med denna aspekt av uppfinningen ar: 6 538 1 a) Det gar fjarrstyrd hydraulisk vaxling mOjlig med indikation pa fullt ingrepp av hog och lag vaxel. Hydraulisk vaxling kan goras utan behov av tillgang till borrhuvudet, vilket ofta är tackt av en sakerhetsskarm. b) Endast fa delar maste Andras for att omvandla ett borrhuvud fran manuell till hydraulisk vaxling och detta kan goras utan stor isartagning. Salunda kan beslutet om vilken typ av vaxling som skall levereras lamnas till slutsammansattningen.

Helt sammansatta borrhuvuden kan forandras fran en typ av vaxling till den andra typen ute pa faltet utan betydande isartagning av borrhuvudet.

Anvandningen av gemensamma vaxlingsgafflar och hus for bada typerna av vaxling reducerar kostnaderna och 8kar flexibiliteten vid framstallningen.

Uppfinningen hanf8r sig aven till en borrigg inkluderande ett borrhuvud enligt ovan.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med ledning av ett utforingsexempel mot bakgrund av de bifogade ritningarna; varpa: Fig. 1 i en perspektivvy illustrerar en rotationsborrigg utrustad enligt uppfinningen, Fig. 2 visar i en perspektivvy ett borrhuvud enligt upp- finningen, Fig. 3 visar en axiell sektion av borrhuvudet i Fig. 2, Fig. 4a och 4b visar i isolerade vyer kopplingen i olika positioner, Fig. 5 visar en axiell sektion illustrerande en manuell vaxlingsanordning, Fig. 6 a och b visar i axiella sektioner delar av en manuell vaxlingsanordning och en hydrauliskt styrd vaxlingsanordning, och 7 538 1 Fig. 7 och 8 visar kopplingsdetaljer.

BESKRIVNING AV UTFoRINGSEXEMPEL Fig. 1 visar en rotationsborrigg 1 for prospekterings- borrning, varvid riggen har en mast 2 med en langstrOckt matarbalk som uppbOr ett borrhuvud 4. Borrhuvudet 4 Or rorligt upp och ner lOngs matarbalken. En kraftenhet 3 innehaller sedvanligt maskineri for tillforsel av kraft till borrhuvudet 4.

PA toppen av borrhuvudspindeln 7 has borrhuvudet 4, vilket visas i storre skala i Fig. 2, är positionerad en chuck for gripning av borrstrOngen (ej visad i figurerna) for att over-fora rotations- och axiella rorelser till borrstrOngen. 6 indikerar en delad borrstrAngstopphylsa, som har en separation 28. 27 indikerar en delad borrstrOngs bottenhylsa som har likartad separation (ej visad). En rotationsmotor är indikerad med M.

Fig. 3 visar en axiell sektion av ett borrhuvud 4, varvid en ingAngsaxel Or forbindbar med en rotationsmotor (M i Fig. 2) Or del av en vaxlingstransmission 8 for att tillhandahalla borrhuvudspindeln 7 med tvA olika rotationshastigheter.

Ingangsaxeln 9 har en symmetriaxel 11 och Or koaxiell med en utgAngsaxel 10. IngAngsaxeln 9 5.r permanent kopplad till en mellanliggande axel 12 Over ett forsta hastighetsreduktionsvOxelpar 13. Detta betyder att den mellanliggande axeln 12 roterar med en reducerad hastighet jamfort med ingAngsaxeln 9. Den mellanliggande axeln 12 dr vidare Over ett andra hastighetsreduktionsvaxelpar 15 arrangerad sá att nar inkopplad, utgOngsaxeln 10 roterar med en reducerad hastighet jOmfOrt med den mellanliggande axeln 12.

En koppling 14 Or arrangerad sA att i en forsta position den direkt sammankopplar ingOngsaxeln 9 med utgAngsaxeln 10 for att erhAlla samma rotationshastighet has ingAngsaxeln 9 8 538 1 och utgangsaxeln 10. For detta andamal inkluderar kopplingen 14 en vaxelhylsa 16, vilken i den forsta positionen är i ingrepp med en ingangskopplingshalva pa ingangsaxeln samtidigt som vaxelhylsan 16 är permanent rotationsfixerad med utgangs- axeln 10 for alla axiella positioner has vaxelhylsan 16.

Detta är pa lampligt satt realiserat genom att vaxelhylsan 16 pa insidan har tander ingripande i utvandiga axiellt utstrackta splines pa utgangsaxeln 10. 22 indikerar den permanenta rotationsihopkopplingen mellan vaxelhylsan och utgangs- axeln.

Utgangsaxeln ãr i sin tur ihopkopplad med borrhuvudspindeln 7. I den forsta positionen av kopplingen 14 roterar darfor borrhuvudspindeln 7 med hag hastighet.

Kopplingen 14 är ocksa vaxlingsbar till en andra posi- tion, van i vaxelhylsan 16 kopplar ett drivet kugghjul 21 has det andra hastighetsreduktionsvaxelparet 15, till utgangsaxeln 10. Samtidigt lasgor kopplingen 14 forbindningen mellan ingangsaxeln 9 och utgangsaxeln 10. Harigenom gar rotation fran den (ej visade) rotationsmotorn fran ingangsaxeln 9 Over det forsta hastighetsreduktionsvaxelparet 13 till den mellanliggande axeln 12 och Over det andra hastighetsreduktionsvaxelparet 15 till utgangsaxeln 10. I den andra positionen av kopplingen 14 roterar darfor borrhuvudspindeln 7 med lag hastighet.

Utgangsaxeln 10 är permanent kopplad till borrhuvud- spindeln 7 Over en vaxeltransmission 24 vilken inkluderar ett kugghjul pa utgangsaxeln 10, ett mellanliggande kugghjul 25 och ett kugghjul fast pa borrhuvudspindeln 7. Sam framgar av Fig. 1, ar det mellanliggande kugghjulet 25 uppburet av den mellanliggande axeln 12 men ar fritt roterbar i forhallande till den mellanliggande axeln 12 eftersom det dr uppburet Over rullager pa den mellanliggande axeln 12. 9 538 1 Det skall noteras att representationen i Fig. 3 ãr utratad i forhallande till symmetriaxeln 11 hos ingAngs- och utgangsaxlarna, axeln 26 hos den mellanliggande axeln och en axel 47 has borrhuvudspindeln. I praktiken är det ofta lampligt att ha ett plan genom symmetriaxeln 11 och 26 som bildar en vinkel med ett plan genom 26 och 47 av kompakthetsskal.

Den mellanliggande axeln 12 är forbunden med en smarjpump 48 f5r permanent drift darav sá snart den mellanliggande axeln 12 roterar. Smorjpumpen tillfor smarjmedel till element och delar av borrhuvudet 4 som kraver smOrjning. 29 indikerar en central axiell kanal inuti den mellanliggande axeln 12 som ar avgrenad med en radiell kanalgren 30 for att tillhandahalla smorjning till lager uppbarande det mellanliggande kugghjulet 25 pa den mellanliggande axeln 12. 31 indikerar en axiell kanal inuti utgangsaxeln 10 for att tillfora smorjmedel till radiella kanaler 32 tillhandahallande smorjmedel till lager uppbarande utgangsaxeln och det drivna kugghjulet 21 has det andra hastighetsreduktionsvaxelparet pa utgangsaxeln.

Fig. 4a och 4b visar perspektivvyer illustrerande funktionen has kopplingen 14 i den fOrsta positionen (Fig. 4a) och i den andra positionen (Fig. 4b).

I Fig. 4a ar en ingangsaxel 9 direkt ihopkopplad med utgangsaxeln 10 genom att kopplingen 14, vilken ar en klokopp- ling, har dess fOrsta hylstander 17 ingripande med ingangs- Lander 18 associerade med ingAngsaxeln. Sam beskrivs ovan är vaxelhylsan 16 ocksa permanent rotationskopplad till utgangsaxeln 10 i alla positioner av vaxelhylsan. 36 betecknar ett omgivande spar riktat radiellt utat, vilket är i ingrepp med en motsvarande as som ar inrattad inuti en vaxlingsgaffel has vaxlingsenheten 34.

Vaxlingsgaffeln 35 ar rorlig axiellt upp och ner och ar salunda i Fig. 4a i dess fOrsta position. 10 538 1 I Fig. 4h har vaxlingsenheten 34 forflyttat vaxlingsgaffeln 35 till dess andra position, varvid vaxelhylsan 16 ihcpkopplar och laser det drivna kugghjulet 21 hos det andra hastighetsreduktionsvaxelparet (15 i Fig. 3) till utgangsaxeln 10 for erhallande av reducerad hastighet hos borrhuvud- spindeln.

I synnerhet ar en ingangskopplingshalva 42 fast vid ingangsaxeln 9 och en utgangskopplingshalva 44 fast vid det drivna kugghjulet 21 hos det andra hastighetsreduktionsvaxelparet (15 i Fig. 3). 43 betecknar en forsta hylskopplingshalva for samverkan med sagda ingangskopplingshalva 42 och en andra hylskopplingshalva 45 alarrangerad att samverka med sagda utgangskopplingshalva 44.

Vidare har varje tand hos alla kcpplingshalvor ett vinklat toppytparti (49 i Fig. 7), innebarande att motande kopplingshalvytor ar svagt lutande for att medge initiering av ingrepp fOre fullstandig sammankoppling. Kopplingstander som är helt i ingrepp med varandra kan ses mellan tander 17 och 18 i Fig. 4a och tander 19 och 20 i Fig. 4b.

Fig. 5 visar en manuell mekanisk vaxlingsanordning 37, varvid en havarm 38, som har en lashylsa 39, ar vaxlingsbar mellan den visade, forsta positionen, varvid vaxelhylsan 16 har bringats till dess byre position av vaxlingsgaffeln 35. Havarmen 38 ar forbunden med en axiellt rarlig spindel 40, vilken i sin tur uppbar vaxlingsgaffeln 35. 41 indikerar en returfjader 41, vilken trycker den axiellt rOrliga spindeln 40 upp for forflyttning till den forsta positionen fran den andra positionen.

I andamal att illustrera enkelheten, i vilken borrhuvudet kan omvandlas fran manuell mekanisk vaxling till hydrauliskt styrd vaxling, t ex fran en avlagsen position, visar Fig. 6a de manuella mekaniska vaxlingsorganen fran Fig. 5, under det 11 538 1 att Fig. 6b visar alternativt konstruerade hydrauliskt styrda vaxlingsorgan.

Uppfinningen gOr det majligt att anvanda de manuella mekaniska vaxlingsorganen i Fig. 6a eller de hydrauliskt styrda vaxlingsorganen i Fig. 6b genom att belt enkelt kunna ersatta ett vaxlingsorgan med det andra. Detta gors genom bortskruvning av endera av de gangade delarna 50 eller 51 fran det motsvarande gangade halet i vaxlingsgaffeln 35 och ersatta den med den andra. Lampliga organ ar inrattade for att upplasa och 'Asa denna gangade forbindning sá att den inte kan bli los eller upplast under vaxlingsoperationer. Fjadrarna ar anpassade till de respektive tva vaxlingsorganen 37' och 37" och ar darfor inkluderade dari for att vara del av ersattningen.

Positionssensorer är fOretradesvis arrangerade som avkanner positionen av de hydrauliska komponenterna och kommer att indikera nar vaxelhylsan an i det ingripande laget och antingen hog eller lag vaxel är inkopplad. 53 och 54 i Fig. 6b indikerar sadana positionssensorer som ãr inrattade att karma narvarcn av ett rorligt element sasom en knopp 55 i andamal att verifiera att den Onskade positionen har natts. Positions- sensorerna kan exempelvis vara induktiva, kapacitiva eller vara Halleffektsensorer.

Fig. 7 illustrerar det vinklade toppytpartiet 49 hos en tand 17 hos vaxelhylsan 16. Som inses fran Fig. 7 beskriver det vinklade toppytpartiet 49 en vinkel a till ett plan som är vinkelratt mot axeln hos vaxelhylsan 16. Nan vaxelhylsan 16 ska sammankopplas under vaxling med ingangskopplingshalvan 42 (se Fig. 4b), kontaktar de motande kopplingstanderna varandra och nar sedan enklare sina relativa positioner (Jar fullt ingrepp kan uppnas, nar motorn ruskas sasom beskrivs ovan.

Fig. 8 visar att sidorna av kopplingstanderna dr vinklade 12 538 1 x° for att erhalla saker ihopkoppling och ocksa for att hjalpa till i uppnaende av fullt sammankopplat tillstand sasom beskrivs ovan.

Den manuella vaxlingen bestar kortfattat av foljande: - en havarm fbrflyttas av operatoren, komplett med en las- anordning, vilken kan parkeras i bade h6g- och lagvaxelpositionerna paverkande en axel som fbrbinder havarmen med vaxlingsgaffeln - en fjader hjalper till att lyfta vaxlingsgaffeln. Anvandande havarmen, forflyttar operatoren vaxlingsgaffeln upp for vaxling fran lag till h6g vaxel, och forflyttar vaxlingsgaffeln ned for att vaxla fran hog till lag vaxel. Eftersom typiskt klokopplingshalvorna inte kommer i ingrepp vid fbrsta f6rsoket maste kuggtransmissionen ruskas innan havarmen helt kan fOrflyttas till den parkerade positionen Under vaxling fran lag till hog, assisterar fjadern operatbren att lyfta vaxelhylsan. Nar kuggtransmissionen ruskas och klokopplingshalvorna inriktas och ingriper med varandra initieras hog vaxel och havarmen kan sedan forflyttas, eller forflyttar sig sjalv, till parkeringspositionen fbr hog vaxel och kan sakras pa plats. Den hydrauliska vaxlingsmekanismen bestar av en hydraulisk cylinder med en kolv (inte visad) och en fjader. Applicering av hydrauliskt tryck till cylindern kommer att fbrflytta kolven nedat och sammanpressa fjadern. Eftersom typiskt klokopplingshalvorna far lag vaxel inte kommer att komma i ingrepp vid forsta appliceringen av det hydrauliska trycket, behover kuggtransmissionen ruskas for att inrikta och bringa klokolvhalvorna att ingripa. Lag vaxel ãr da engagerad.

Losgoring av det hydrauliska trycket medger fjadern att expandera och f6rflytta vaxlingsgaffeln och vaxelhylsan till hogvaxelpositionen. Aven, eftersom typiskt klokopplings- 13 538 1 halvorna for hag vaxel inte kommer till ingrepp vid forsta kontakt, behover kuggtransmissionen ruskas och fjadern kommer att forflytta vaxelhylsan till positionen for ingrepp.

Hogvaxel ar da engagerad.

Samma borrhuvud, med en transmission for tva hastigheter, kan anvandas pa olika modeller av borrar.

Hydraulisk vaxling har ett automatiskt kannetecken i den utstrackningen att ingreppet av klokopplingshalvorna intrader automatiskt efter att motorn har ruskats eftersom det hydrau- liska trycket (for lag vaxel) och fjaderkraften (for h6g vaxel) kommer att slutfora ingreppet. Detta är i kontrast till den mekaniska vaxlingen dar typiskt havarmen fortfarande maste forflyttas manuellt till parkeringspositionen samtidigt som motorn ruskas.

Typiskt kommer borrhuvudtransmissioner for anvandning far narvarande vid mineralprospekteringsborrar med manuell vaxling och ãr inte tillgangliga med hydraulisk vaxling, som kan styras pa avstand for att vara mer bekvamt for operatoren. 14

Claims (14)

538 1 PATENTKRAV 1. Borrhuvud (4) fOr en rotationsborrigg (1), inkluderande: en rotationsmotor (M), en borrhuvudspindel (7), och en vaxlingstransmission (8) mellan rotationsmotorn och borr- huvudspindeln, varvid vaxlingstransmissionen (8) inkluderar en ingangsaxel (9) forbunden med rotationsmotorn och en utgAngsaxel (10) fOrbunden med borrhuvudspindeln, kannetecknad av 1. att ingangsaxeln (9) ar koaxiell med utgangsaxeln (10), - att ingangsaxeln (9) ar permanent ihopkopplad med en mellan- liggande axel (1) Over ett forsta hastighetsreduktionsvaxelpar (13), 2. att vaxlingstransmissionen (8) inkluderar en koppling (14), vilken hr vaxlingsbar mellan: i. en forsta position sammankopplande ingAngs- och utgangsaxlarna (9, 10) for att erhalla samma rotationshastighet for ingangs- och utgangsaxlarna, och ii. en andra position fOrbindande den mellanliggande axeln (12) med utgangsaxeln (10) Over ett andra hastighets- reduktionsvaxelpar (15). 2. Borrhuvud enligt krav 1, kannetecknat av att kopplingen (4) ar en dubbel klokoppling inkluderande en axiellt rarlig vaxelhylsa (16) uppvisande:

1. forsta hylstander (17) for samverkan med ingangstander (18) associerade med ingangsaxeln (9) i den forsta positionen, och

2. andra hylstander (19) for samverkan med utgangstander (20) pa ett drivet hjul (21) hos det andra hastighetsreduktionsvaxelparet (15) i den andra positionen, varvid sagda drivna kugghjul (21) ar koaxiellt med utgangsaxeln (10). 538 1

3. Borrhuvud enligt krav 2, lannetecknat av att vaxelhylsan (16) ar permanent rotationskopplad till utgangsaxeln (10).

4. Borrhuvud enligt krav 2 eller 3, kalinetecknat av att de forsta och andra hylstanderna (17, 19) och ingangs- och utgangstanderna (18, 20) har vinklade (a) toppytpartier (49) medgivande kontakt fore komplett sammankoppling erhallen i de forsta och andra positionerna av dubbelklokopplingen (14).

5. Borrhuvud enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat av 1. att utgangsaxeln (10) ar permanent rotationskopplad till borrhuvudspindeln (7).

6. Borrhuvud enligt krav 5, lannetecknat av 1. att utgangsaxeln (10) ar kopplad till borrhuvudspindeln (7) over en vaxeltransmission (24) som har ett mellanliggande kugghjul (25) uppburet av och fritt roterbart i forhallande till den mellanliggande axeln (12).

7. Borrhuvud enligt nagot av foregaende krav,kinnetecknat av 1. att den mellanliggande axeln (12) ãr permanent ihopkopplad med en smeirjpump (48) for tillforsel av smorjmedel till element i borrhuvudet (4).

8. Borrhuvud enligt krav 7, kinnetecknat av 1. att smorjpumpen (48) är forbunden med smorjkanaler (29, 30, 31, 32) i utgangsaxeln (10) och den mellanliggande axeln (12).

9. Borrhuvud enligt nagot av foregAende krav, kannetecknat av 1. att en vaxlingsenhet (34) ingriper med vaxelhylsan (16).

10. Borrhuvud enligt krav 9, lannetecknat av 1. att en vaxlingsgaffel (35) hos vaxlingsenheten (34) ingriper i ett omgivande spar (36) i vaxelhylsan (16). 16 538 1

11. Borrhuvud enligt krav 9 eller 10, kannetecknat av 1. att v&xlingsenheten (34) är forsedd med ett grdnssnitt far alternativt en mekaniskt manovrerad vdxlingsenhet och en hydrauliskt manovrerad vaalingsanordning.

12. Borrhuvud enligt krav 9, 10 eller 11, kannetecknat av 1. att den mekaniskt manovrerade vaxlingsanordningen är arrangerad for direkt manuell manovrering, och 2. att den hydrauliskt manovrerade vaxlingsanordningen ãr arrangerad for fjdrrstyrd manovrering.

13. Borrhuvud enligt nagot av foregAende krav, kannetecknat av 1. att rotationsmotorn (M) ãr en hastighetsjusterbar hydraulisk motor.

14. Borrigg, kannetecknad av att den inkluderar ett borrhuvud enligt nAgot av kraven 1 - 13. 17 538 1 1/7 538 1 2/7 538 1 3/7 , 538 115 4/7 538 115 5/7 538 1 6/7 '(;)) 538 1 7/7