NO760119L

NO760119L -

Info

Publication number: NO760119L
Application number: NO760119A
Authority: NO
Inventors: K H Eddy; K H Mcgill; C J Parke
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1976-08-25
Also published as: FR2301682B3; DE2607739A1; AU1081676A; FR2301682A1; SE7602138L

Description

Denne oppfinnelse angår jordboringsapparater.This invention relates to earth drilling apparatus.

Ved boring av vertikale og ikke-vertikale hull i jorden for plasering av bærekonstruksjoner såsom peler, er vanlig praksis å anvende vertikalt drevne dreiebor (auger) for boring i jordfor-masjoner. Disse dreiebor er vanligvis roterbart opplagret i en boremast festet til bakparten på et kjøretøy. En vesentlig ulem- When drilling vertical and non-vertical holes in the ground for the placement of support structures such as piles, it is common practice to use vertically driven rotary drills (augers) for drilling in soil formations. These lathes are usually rotatably stored in a drill mast attached to the rear of a vehicle. A significant disadvantage

pe ved dreieborsystemet er dets unøyaktighet ved boring av pel-hull i skrånende og ujevn grunn. ved oppføring av broer og andre . kompliserte prosjekter såsom rørledningen gjennom Alaska, må bære-hull for peler bores gjennom grunnen i kupert terreng samtidig som en vertikal nøyaktighet på 75 em må overholdes i et 15 meter dypt borehull. Ved oppføringen av rørledningen.gjennom Alaska må dessuten borehullene utføres slik at jordformasjonene som gjennom-trenges skades i minst mulig grad. Når f.eks. hullene bores i tundra og hardfrosset grunn må man omhyggelig unngå opptining av grunnen som omgir borehullet og unngå at bore-kjøretøyet oppriver tundraens overflate. pe with the rotary drill system is its inaccuracy when drilling pile holes in sloping and uneven ground. when building bridges and others. complicated projects such as the pipeline through Alaska, bearing holes for piles must be drilled through the ground in hilly terrain while a vertical accuracy of 75 em must be observed in a 15 meter deep borehole. During the construction of the pipeline through Alaska, the boreholes must also be made so that the soil formations that are penetrated are damaged to the least extent possible. When e.g. the holes are drilled in tundra and hard-frozen ground, you must carefully avoid thawing the ground surrounding the borehole and avoid the drilling vehicle tearing up the tundra's surface.

Den teknikk som idag benyttes ved dreieboring.gir ikkeThe technique used today for rotary drilling does not

på langt nær den nødvendige borenøyaktighet på 7 5 cm i et 15 meter dypt borehull. Dessuten virker denne boreteknikk meget øde-leggende på tundraformasjonen ved at den tiner opp tundraen og spiralboret må hyppig trekkes opp for fjerning av borekaks som akkumuleres i sporene eller rillene i dreieboret. nowhere near the required drilling accuracy of 7 5 cm in a 15 meter deep borehole. In addition, this drilling technique is very destructive to the tundra formation in that it thaws the tundra and the spiral drill must be frequently pulled up to remove cuttings that accumulate in the grooves or grooves in the rotary drill.

Foreliggende oppfinnelse overvinner disse vanskelighe-ter ved å tilveiebringe et transportabelt riggsystem som er roterbart montert på et beltekjøretøy med kraftdrevne innstillingsorga-ner for oppnåelse av meget nøyaktig innstilling av boret og masten over borestedet. Figur 1 er et sideriss av det transportable riggsystem montert på beltekjøretøyet. Figur 2 er et grunnriss av apparatet i figur 1 med mas- The present invention overcomes these difficulties by providing a transportable rig system which is rotatably mounted on a tracked vehicle with power-driven setting means for achieving very accurate setting of the drill and the mast over the drill site. Figure 1 is a side view of the transportable rigging system mounted on the tracked vehicle. Figure 2 is a floor plan of the apparatus in Figure 1 with mas-

ten.i hevet stilling.ten.in a raised position.

Figur 3 er et sideriss av apparatet i figur 1 også med masten i hevet stilling. Figur 4 er et skjematisk grunnriss av boreapparatet orientert i bevegelsesretningen langs arbeidsbanen. Figur 5 viser et skjematisk grunnriss av samme apparat dreiet på tvers av bevegelsesretningen. Figur 6 til 9 viser forskjellige orienteringer av apparatet for oppnåelse av ønskede borehullplaseringer langs arbeidsbanen. Figur 10 viser skjematisk innstilling av riggen på en oppover-skråning. Figur 11 viser skjematisk innstilling av riggen på en nedover-skråning. Figure 3 is a side view of the apparatus in Figure 1 also with the mast in the raised position. Figure 4 is a schematic ground plan of the drilling apparatus oriented in the direction of movement along the working path. Figure 5 shows a schematic floor plan of the same device turned across the direction of movement. Figures 6 to 9 show different orientations of the apparatus for achieving desired borehole locations along the working path. Figure 10 shows a schematic setting of the rig on an upward slope. Figure 11 shows a schematic setting of the rig on a downward slope.

På figur 1 er det transportable boresystem 10 vist i sideriss og består av et hovedunderstell 11, en hengslet bevege-lig boremast 12 dreibart montert på understellet 11 ved hjelp av bærearmer 13. Understellet 11 er roterbart montert på et belte-kjøretøy 14 ved hjelp av et dreiebord 15. Et drivhus 16 er montert på understellet il mellom et par boreluftkompressorer 17. Drivhuset 16 omfatter et hoved-drivorgan. såsom en dieselmotor 18 som via vekselkassen 19 driver de hydrauliske hovedpumper 20 og 21, hydrauliske hjelpepumper 22, 23, og en elektrisk generator 24. In Figure 1, the transportable drilling system 10 is shown in side view and consists of a main chassis 11, a hinged movable drilling mast 12 rotatably mounted on the chassis 11 by means of support arms 13. The chassis 11 is rotatably mounted on a tracked vehicle 14 by means of a rotary table 15. A greenhouse 16 is mounted on the chassis 11 between a pair of drilling air compressors 17. The greenhouse 16 comprises a main drive. such as a diesel engine 18 which via the gearbox 19 drives the main hydraulic pumps 20 and 21, auxiliary hydraulic pumps 22, 23 and an electric generator 24.

Hoved-drivorganet 18 er driftsmessig forbundet med vekselkassen 19, de hydrauliske pumper 20og 21, og generatoren 24 The main drive 18 is operationally connected to the gearbox 19, the hydraulic pumps 20 and 21, and the generator 24

ved hjelp av drivaksler 25 og elastiske koplinger 26. I drivhuset 16 er videre anordnet lagertanker 27 for hydraulisk olje samt et styrepanel 28. Beltekjøretøyet 14 omfatter en hovedramme 29 rundt hvilken er montert et par endeløse belter 30 opplagret på et an-tall ruller 31 som er anordnet i rammen 29. Et drev 32 som er driftsmessig forbundet med beltene 30 drives ved hjelp av et organ såsom en kjede 33 som igjen står i inngrep med et drivkjedehjul 34 montert på en drivmotor 35 som kan være hydraulisk eller elektrisk dreve.t, eller en annen kjent dr ivinnretning.Drivmotoren 35 er fortrinnsvis av hydraulikktypen og forbundet med en av de hydrauliske hovedpumper 20 eller 21 via tilpassede styresystemer. by means of drive shafts 25 and elastic couplings 26. Storage tanks 27 for hydraulic oil and a control panel 28 are also arranged in the greenhouse 16. The tracked vehicle 14 comprises a main frame 29 around which is mounted a pair of endless belts 30 stored on a number of rollers 31 which is arranged in the frame 29. A drive 32 which is operationally connected to the belts 30 is driven by means of a member such as a chain 33 which in turn engages with a drive sprocket 34 mounted on a drive motor 35 which can be hydraulically or electrically driven. or another known drive direction. The drive motor 35 is preferably of the hydraulic type and connected to one of the main hydraulic pumps 20 or 21 via adapted control systems.

På toppen av hovedrammen 29 er festet en topplate 37 som strekker seg over rammen 29 mellom beltene 30. Et ringtannhjul 36 med utvendige tenner er festet på oversiden av topplaten 37 nær dennes midtpunkt. En motor (ikke vist) er festet til hovedunder- On the top of the main frame 29 is fixed a top plate 37 which extends over the frame 29 between the belts 30. A ring toothed wheel 36 with external teeth is fixed on the upper side of the top plate 37 near its centre. A motor (not shown) is attached to the main sub-

stellet 11 og omfatter et tannhjul i inngrep med ringtannhjuletthe frame 11 and comprises a gear in engagement with the ring gear

36. Motoren er fortrinnsvis en hydraulisk motor som er driftsmessig forbundet med en av hydraulikkpumpene 20 eller 21 via tilpassede styresystemer såsom styrepanelet.28. Når hydraulisk kraft tilføres motoren vil motoren i samvirke med ringtannhjulet 36 virke til å dreie hovedunderstellet rundt på beltekjøretøyet 14 slik det skal beskrives nedenfor i forbindelse med figur 2. 36. The motor is preferably a hydraulic motor which is operationally connected to one of the hydraulic pumps 20 or 21 via adapted control systems such as the control panel. 28. When hydraulic power is supplied to the motor, the motor in cooperation with the ring gear 36 will act to rotate the main chassis around the tracked vehicle 14 as will be described below in connection with figure 2.

På. figur 2 er vist et dreiepunkt 40 beliggende tilnærmet midt i ringtannhjulet 36 som er vist med stiplet linje. Driv-motoren 41 (vist med stiplet linje) danner inngrep med ringtannhjulet 36 slik at hovedunderstellet 11 kan dreie på beltekjøretøyet. Midtlinjen eller lengdeaksen til hovedunderstellet er angitt med x. HOvedunderstellets bevegelse på beltekjøretøyet finner sted innen-for det område som er antydet ved bevegelse av X-aksen tilX'-aksen eller x"-aksen. Dette innebærer en bue på omtrent 200° omkring midtpunktet 40. On. figure 2 shows a pivot point 40 situated approximately in the middle of the ring gear 36 which is shown with a dashed line. The drive motor 41 (shown with a dashed line) engages with the ring gear 36 so that the main chassis 11 can turn on the tracked vehicle. The center line or longitudinal axis of the main undercarriage is indicated by x. The movement of the main chassis on the tracked vehicle takes place within the area indicated by movement of the X-axis to the X'-axis or the x"-axis. This involves an arc of approximately 200° around the center point 40.

. Hovedunderstellet 11 har et forlenget frontparti lia på hvilket er skyvbart montert et hjelpeunderstell 42 méd et par foroverrettede, langsgående elementer av hvilke ett er vist i siderisset på figur 1. Ett eller flere tverrelementer strekker seg på tvers mellom de to foroverrettede, langsgående elementer . The main undercarriage 11 has an extended front part 11 on which is slidably mounted an auxiliary undercarriage 42 with a pair of forward-directed, longitudinal elements, one of which is shown in the side view in Figure 1. One or more transverse elements extend transversely between the two forward-directed, longitudinal elements

for å gi hjelpeunderstellet-den nødvendige stivhet. Et par ruller 43 er plasert på hver side av de langsgående elementer for føring og innstilling og hindrer at hjelpeunderstellet skilles fra hovedunderstellet. De langsgående side&ementer i hjelpeunderstellet 42 omfatter fortrinnsvis I-bjelker med øvre og nedre flenser. Rulle-ne 43 ligger an mot den nedre flens 42a på I-bjelkene for innstilling og føring. to give the auxiliary chassis the necessary rigidity. A pair of rollers 43 are placed on each side of the longitudinal elements for guidance and adjustment and prevent the auxiliary undercarriage from being separated from the main undercarriage. The longitudinal side elements in the auxiliary chassis 42 preferably comprise I-beams with upper and lower flanges. The rollers 43 rest against the lower flange 42a of the I-beams for adjustment and guidance.

På figur 2 er med stiplet linje vist en kraftsylinder 44 som er forbundet med et tverrelement 45 i hjelpeunderstellet. 42 med en forbindelse ved 44b.Kraftsylinderen 44 er ved•44a også forbundet med hovedunderstellet 11.Hensikten med kraftsylinderen 44 er å bevirke sideveis forlengelse av hjelpeunderstellet 42 langs partiet lia på hovedunderstellet.Kraftsylinderen 44 påvirkes fortrinnsvis av trykk-hydraulikkfluidum som tilføres fra hoved-hydraulikkpumpene 20 og 21. In Figure 2, a power cylinder 44 is shown with a dashed line which is connected to a transverse element 45 in the auxiliary chassis. 42 with a connection at 44b. The power cylinder 44 is also connected to the main undercarriage 11 at •44a. The purpose of the power cylinder 44 is to cause lateral extension of the auxiliary undercarriage 42 along the portion lying on the main undercarriage. The power cylinder 44 is preferably influenced by pressurized hydraulic fluid supplied from the main hydraulic pumps 20 and 21.

Bærearmkonstruksjonen består av et par oppad og utad rettede bærearmer 13' som er fast montert på en bunnplate 46 som strekker seg stort sett tversover og parallelt med hjelpeunderstellet 42.Bunnplaten 46 er dreibart montert på. oversiden av hjelpeunderstellet 42 ved hjelp av hengselbolter 47 og 48. Hengselboltene 47 og 48 er koaksialt innstilt langs en linje 56 som løper stort sett parallelt med bunnplatens 46 midtlinje, som igjen er stort sett sentralt beliggende mellom de langsgående bæreelementer i hjelpeunderstellet 42. The support arm construction consists of a pair of upwardly and outwardly directed support arms 13' which are fixedly mounted on a bottom plate 46 which extends largely across and parallel to the auxiliary chassis 42. The bottom plate 46 is rotatably mounted on. the upper side of the auxiliary chassis 42 by means of hinge bolts 47 and 48. The hinge bolts 47 and 48 are coaxially set along a line 56 which runs largely parallel to the center line of the bottom plate 46, which is again largely centrally located between the longitudinal support elements in the auxiliary chassis 42.

To oppadragende.boltlagre 49 og 50 er montert ovenpå hjelpeunderstellet 42.Boltlagrene 49 og 50 har tilnærmet sentralt beliggende bolthull som hengselboltene 47 og 48 løper gjennom. Nedadragende boltører 51.til 54 er festet til undersiden av bunnplaten 46 og anordnet for innstilling på linje med boltlagrene 49 og 50. I ørene 51 til 54 er.anordnet bolthull for innstilling på linje med bolthullehe i boltlagrene 49 og 50. Boltene .47 og 48 løper gjennom bolthullene i de nedadragende ører og de oppadragen-de boltlagre slik at det dannes en hengslet befestigeIse for bærekonstruksjonen 13 på hjelpeunderstellet 42. Two upwardly extending bolt bearings 49 and 50 are mounted on top of the auxiliary chassis 42. The bolt bearings 49 and 50 have approximately centrally located bolt holes through which the hinge bolts 47 and 48 run. Downward-extending bolt ears 51 to 54 are attached to the underside of the bottom plate 46 and arranged for adjustment in line with the bolt bearings 49 and 50. In the ears 51 to 54 there are bolt holes for adjustment in line with the bolt hole head in the bolt bearings 49 and 50. The bolts .47 and 48 runs through the bolt holes in the downward-pulling ears and the upward-pulling bolt bearings so that a hinged attachment for the support structure 13 on the auxiliary chassis 42 is formed.

Et par vertikale, kraftdrevne reguleringssylindre 55 er i sine nedre endepartier fast festet til hjelpeundersteHet 42 og . i sine øvre ender til sideflaten på bærearmene 13. Regulerings-sylindrene 55 er fortrinnsvis hydraulisk drevet ved hjelp av driv-fluidum fra de hydrauliske hovedpumper 20 og 21. Sylindrene 55 er orientert med motsatt arbeidsforløp slik at når den ene går pluss går den andre minus. Sylindrene 55 kan således påvirkes samtidig, for å frembringe en styrt dreiebevegélse av bærekonstruksjonen 13 om midtlinjen 56 som løper gjennom hengselboltene 47 og 48. Styring av trykkvæsken til sylindrene 55 ligger fortrinnsvis i styrepanelet 28, men kan være plasert på hvilket som helst fordelaktig punkt på apparatet. A pair of vertical, power-driven regulating cylinders 55 are fixed in their lower end parts to the auxiliary base 42 and . at their upper ends to the side surface of the support arms 13. The regulating cylinders 55 are preferably hydraulically driven by means of drive fluid from the main hydraulic pumps 20 and 21. The cylinders 55 are oriented with the opposite working sequence so that when one goes plus the other goes minus . The cylinders 55 can thus be actuated at the same time, to produce a controlled turning movement of the support structure 13 about the center line 56 which runs through the hinge bolts 47 and 48. Control of the pressure fluid of the cylinders 55 is preferably located in the control panel 28, but can be placed at any advantageous point on the appliance.

Rotasjonsmidtlinjen gjennom hengselboltene 47 og 48 erThe center line of rotation through hinge bolts 47 and 48 is

i figur 3 vist som et rotasjonsmidtpunkt 56. En vertikal akse Y som løper gjennom midtpuktet 56 faller tilnærmet sammen med verti-kalaksen til mastkonstruksjonen 12. En styrt dreiebevegélse av mastkonstruksjonen 12 om dreieaksen 56 er mulig opp til omtrent 20° på hver side av aksen Y. Utsvinget til aksen Y er angitt ved akseneY<1>ogY", som hver er dreiet tilnærmet 20° fra aksen Y. in Figure 3 shown as a center of rotation 56. A vertical axis Y running through the center point 56 coincides approximately with the vertical axis of the mast construction 12. A controlled turning movement of the mast construction 12 about the turning axis 56 is possible up to approximately 20° on either side of the axis Y. The swing to the axis Y is indicated by the axes Y<1>andY", each of which is rotated approximately 20° from the axis Y.

Det skal bemerkes at grunnrisset på figur 2 viser apparatet med mastkonstruksjonen fjernet. It should be noted that the floor plan in figure 2 shows the apparatus with the mast structure removed.

På figur 1 er mastkonstruksjonen 12 vist festet til bærearmer 13a og 13b ved hjelp av et par hengselbolter 57 og 58 som løper gjennom bærearmene 13a og 13b og inn i sideavstivere 59 på masten. Et boltøre 60 er|estet til toppen av hver av bærearmene 13 og opptar en hengselbolt 61 til.hvilken er festet en mastheve-sylinder 62 (én på hver side av mastkonstruksjonen) festet til hver av bærearmene. Sylindrene 62 er boltet til en øvre mastav-stiver 60 ved hjelp av hengselbolter 63. Sylindrene 62 påvirkes av hydraulisk trykkvæske fra hovedpumpene 20 og 21. Storing av sylinderen 62 oppnås ved styring av tilførsel av trykkvæske som strømmer gjennom et styrepanel. In Figure 1, the mast construction 12 is shown attached to support arms 13a and 13b by means of a pair of hinge bolts 57 and 58 which run through the support arms 13a and 13b and into side braces 59 on the mast. A bolt eye 60 is attached to the top of each of the support arms 13 and receives a hinge bolt 61 to which is attached a mast lifting cylinder 62 (one on each side of the mast structure) attached to each of the support arms. The cylinders 62 are bolted to an upper mast strut 60 by means of hinge bolts 63. The cylinders 62 are affected by hydraulic pressure fluid from the main pumps 20 and 21. Sizing of the cylinder 62 is achieved by controlling the supply of pressure fluid which flows through a control panel.

En hovedstøtte 64 som er festet til vertikale bæreelementer 65 som igjen er festet til hovedunderstellet, utgjør et fremre bærebord for den vertikale mast 12 når denne er i senket stilling. Et førerhus 66 er festet til de forlengede armer 67 og 68 ved hjelp av hengsler 69. Førerhuset 66 er fortrinnsvis for-skjøvet fra apparatets midtpunkt en avstand stor nok til at masten kan heves og senkes uten å berøre førerhuset. Førerhuset 66 A main support 64 which is attached to vertical support elements 65 which are in turn attached to the main undercarriage forms a front support table for the vertical mast 12 when this is in the lowered position. A cab 66 is attached to the extended arms 67 and 68 by means of hinges 69. The cab 66 is preferably offset from the center point of the apparatus by a distance large enough for the mast to be raised and lowered without touching the cab. Cab 66

er anordnet nær mastens vertikale akse Y slik at operatøren kan være meget nær borestedet under boreoperasjonen. Ved at førerhuset 66. er festet til de fremmadragende armer 67 og 68 ved hjelp av hengselbolter 69, kan førerhuset svinges inn under transport av apparatet og svinges ut for senking av masten over borestedet etter at masten er hevet til vertikal stilling. Førerhuset 66 er fortrinnsvis forsynt med passende styrepaneler inneholdende hydrauliske styresystemer for drift av de forskjellige drivsylindre, driv-beltet 14, dreieringen 15, samt tilhørende drivboresystemer som skal beskrives i det følgende. is arranged close to the mast's vertical axis Y so that the operator can be very close to the drilling site during the drilling operation. As the cab 66 is attached to the forward-extending arms 67 and 68 by means of hinge bolts 69, the cab can be swung in during transport of the device and swung out to lower the mast over the drilling site after the mast has been raised to a vertical position. The cab 66 is preferably provided with suitable control panels containing hydraulic control systems for operating the various drive cylinders, the drive belt 14, the turning ring 15, as well as associated drive drill systems which will be described below.

På figur 3 er vist et enderiss av apparatet med masten i vertikal stilling. I dette riss fremgår klart det forskyvbare rotasjonsdrivhode 70 gjennom hvilket rotasjonsborekraft tilføres borstrengen (ikke vist) og som videre er anordnet for tilsetting av nedadrettet kraft eller vekt på borstrengen. Rotasjonskraft tilføres borstrengen ved hjelp av en hydraulisk påvirket motor 71 som ved hjelp av rørledninger er forbundet med hovedpumpene 20 og 21. Styring av væske til motoren 71 oppnås ved å føre rørlednin-gene gjennom et styresystem i førerhuset 66.Drivhodet 70 er forskyvbart montert i masten på skinner eller føringer, slik at det kan beveges opp og ned i boremasten når borstrengen bores ned i jorden og bringes ut av borehullet etter avsluttet arbeid. Nedadrettet kraft tilsettes borstrengen ved hjelp av en trekkjede (ikke vist) montert over drivhodet og ved hjelp av kjedehjul forbundet med en trekkvekt-drivmotor montert på hovedunderstellet 11 eventu-elt på hjelpeunderstellet 42. Drift av trekkvekt-motoren er for trinnsvis hydraulisk via styrepaneler i førerhuset 66 ved hjelp av hydraulpumpene 20 og 21. Figure 3 shows an end view of the device with the mast in a vertical position. In this drawing, the displaceable rotary drive head 70 is clearly visible through which rotary drilling force is supplied to the drill string (not shown) and which is further arranged for adding downward force or weight to the drill string. Rotational power is supplied to the drill string by means of a hydraulically influenced motor 71 which is connected by means of pipelines to the main pumps 20 and 21. Control of liquid to the motor 71 is achieved by passing the pipelines through a control system in the cab 66. The drive head 70 is displaceably mounted in the mast on rails or guides, so that it can be moved up and down the drill mast when the drill string is drilled into the ground and brought out of the drill hole after work has been completed. Downward force is added to the drill string by means of a traction chain (not shown) mounted above the drive head and by means of sprockets connected to a traction weight drive motor mounted on the main chassis 11 or possibly on the auxiliary chassis 42. Operation of the traction weight motor is hydraulic in stages via control panels in the cab 66 using the hydraulic pumps 20 and 21.

Ved bunnen av masten 12 er anordnet en bære- eller støttekonstruksjon 71 med en foring eller rotasjonslager 72 som utgjør en roterbar støtte for.borstrengen. Rotasjonsdrivhodet 70 At the bottom of the mast 12 is arranged a support or support structure 71 with a liner or rotation bearing 72 which forms a rotatable support for the drill string. The rotary drive head 70

har videre festeorganer 73 for befestigelse av borstrengen i ro-tas jonsdrivhodet . Festeorganene 73 er fortrinnsvis roterbart opplagret i drivhodet 70 ved hjelp av organer såsom rullelagre. further has attachment means 73 for attachment of the drill string in the rotary ion drive head. The fastening members 73 are preferably rotatably supported in the drive head 70 by means of members such as roller bearings.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet for boring av borehull for plasering av bærepeler i forbindelse med oppføringen av den påtenkte rørledning gjennom Alaska. Boreapparatet 10 kan transporteres til borestedet ved hjelp av innretninger såsom trarsportf ly. Oppfinnelsen monteres på en arbeidsbane 80 som er oppført forut for anbringelsen av boreapparatet 10 på stedet. Det forutsettes at arbeidsbanen 80 oppføres langs rørledningsruten forut for oppføring av selve rørledningen og arbeidsbanen ligner en jernbane med tilnærmet plan arbeidsflate. The present invention is particularly suitable for drilling boreholes for placing support piles in connection with the construction of the proposed pipeline through Alaska. The drilling apparatus 10 can be transported to the drilling site using devices such as trarsportfly. The invention is mounted on a work path 80 which is erected prior to placing the drilling apparatus 10 on site. It is assumed that the work path 80 is constructed along the pipeline route prior to the construction of the pipeline itself and that the work path resembles a railway with an approximately flat working surface.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for bevegelse langs denne arbeidsflate samt for boring og plasering av borehullene for pelstøttene ved de nøyaktig ønskede steder på og rundt arbeidsbanen. Apparatets 10 bevegelse fremskaffes ved påvirkning av endeløse belter 30 rundt hovedrammen 29 ved hjelp av hydrauliske eller elektriske motorer 35. I en spesiell utføringsform av oppfinnelsen beveges beltekjøretøyet langs arbeidsbanen med en hastighet på ca. 40 meter pr. minutt. Når boreapparatet 10 nær-mer seg borestedene påvirkes de forskjellige regulerings- og inn-stillingssystemer i boreapparatet 10for å frembringe den nøyaktig ønskede plasering av borehullet, og den tilnærmet fullstendig vertikale plasering av hullet i grunnen. The present invention is particularly suitable for movement along this working surface as well as for drilling and positioning the boreholes for the pile supports at the exact desired locations on and around the working path. The movement of the apparatus 10 is achieved by the influence of endless belts 30 around the main frame 29 with the help of hydraulic or electric motors 35. In a special embodiment of the invention, the tracked vehicle is moved along the working path at a speed of approx. 40 meters per minute. When the drilling apparatus 10 approaches the drilling sites, the various regulation and setting systems in the drilling apparatus 10 are affected to produce the exact desired placement of the borehole, and the almost completely vertical placement of the hole in the ground.

Bevegelse av kjøretøyet på de endeløse beiter kan foregå enten forover eller bakover etter operatørens ønske. På figur 4 er boreapparatet 10 vist skjematisk på arbeidsbanen 80 idet kjøretøyets lengdeakse faller sammen med retningen til arbeidsbanen 80. Forskjellige borehullsteder er anmerket ved 81 Movement of the vehicle on the endless pastures can take place either forwards or backwards according to the operator's wishes. In Figure 4, the drilling apparatus 10 is shown schematically on the working path 80, with the longitudinal axis of the vehicle coinciding with the direction of the working path 80. Different drill hole locations are marked at 81

og bevegelse av boreapparatet i figur 4 langs arbeidsbanen 80 langs den prikkede linje 82, plaserer boreapparatet i stilling for boring av disse hull. and movement of the drilling apparatus in Figure 4 along the working path 80 along the dotted line 82, places the drilling apparatus in position for drilling these holes.

Figur 5 viser hvorledes boreapparatet kan dreies om ringen 15 for plasering av boremasten over et borehullsted 82 beliggende i avstand fra bévegelseslinjen til siden for arbeidsbanen. Figure 5 shows how the drilling apparatus can be turned around the ring 15 for placing the drilling mast over a borehole location 82 situated at a distance from the line of movement to the side of the working path.

Det skal bemerkes at de endeløse belter 30 holdes innrettet stort sett parallelt med lengderetningen til arbeidsbanen 80. Dette be-tyr en betydelig innsparing av tid og anstrengelser, idet kjøre-tøyet kan fortsette i en rettlinjet bevegelse mens borepartiet kan dreie til hver side for boring av hullene på siden av arbeidsbanen samt hull langs bévegelseslinjen til boreapparatet 10. It should be noted that the endless belts 30 are kept aligned largely parallel to the longitudinal direction of the working path 80. This means a significant saving of time and effort, as the vehicle can continue in a straight line movement while the drilling part can turn to either side for drilling of the holes on the side of the working path as well as holes along the line of motion of the drilling apparatus 10.

Mens figur 4 og 5 er skjematiske grunnriss av borekjøre-tøyet, viser figur 6 til 9 skjematiske frontriss av kjøretøyet i arbeidsbanens 80 nivå. På figur 6 og 7 er hjelpeunderstellets 42 forlengelse vist for å illustrere boreapparatets evne til å utføre borehull på begge sider av apparatet. While Figures 4 and 5 are schematic floor plans of the drilling vehicle, Figures 6 to 9 show schematic front views of the vehicle in the working lane 80 level. In Figures 6 and 7, the extension of the auxiliary chassis 42 is shown to illustrate the ability of the drilling apparatus to drill holes on both sides of the apparatus.

På figur 7 kan et borehull som er beliggende temmelig nær boreapparatet bore ved at drivsylinderen 44 utfører en minus bevegelse til det punkt hvor hjelpeunderstellet 42 ligger tilnærmet på hovedunderstellet lia. På figur 6 kan et påtenkt borehull som ligger vesentlig lenger fra boreapparatet nåes ved å aktivere drivsylinderen 44 til pluss bevegelse og det forskyvbare hjelpeunderstell 42 utover langs hovedunderstellet lia inntil boremasten er beliggende direkte over borestedet 83. Figur 8 viser drift av dreieapparatet på ringen 15 for boring av et borehull 84 beliggende like inntil boreapparatets midtlinje. Figur 9 viser boring av et borehull 81 som ligger direkte langs apparatets midtlinje som også er linjen for apparatets bevegelsesretning. Figur 10og 11 viser drift av boreapparatet når kjøre-tøyet befinner seg på en skråning og det er ønskelig å oppnå fullkomment vertikale borehull på skråningen. På figur 10 arbeider boreapparatet på en oppover-skråning med tilnærmet 15° stigning med masten plasert i en fullkomment vertikal orientering ved påvirkning av de vertikale reguleringssylindre 62. Figur 11 viser apparatet under arbeid på en .15°'s nedover-skråning med fullkomment vertikal innstilling av masten 12 som også her oppnås ved manipulering av drivsylindrene 62. In Figure 7, a drill hole which is located fairly close to the drilling apparatus can be drilled by the drive cylinder 44 performing a negative movement to the point where the auxiliary chassis 42 lies approximately on the main chassis 1a. In Figure 6, an intended borehole that is significantly further from the drilling rig can be reached by activating the drive cylinder 44 to plus movement and the displaceable auxiliary undercarriage 42 outwards along the main undercarriage until the drill mast is situated directly above the drilling location 83. Figure 8 shows operation of the rotary device on the ring 15 for drilling of a drill hole 84 located close to the center line of the drilling apparatus. Figure 9 shows the drilling of a borehole 81 which lies directly along the device's centerline, which is also the line for the device's direction of movement. Figures 10 and 11 show operation of the drilling apparatus when the vehicle is on a slope and it is desirable to achieve perfectly vertical boreholes on the slope. In Figure 10, the rig is working on an upslope with approximately 15° pitch with the mast placed in a perfectly vertical orientation by the action of the vertical control cylinders 62. Figure 11 shows the rig working on a .15° downslope with perfect vertical setting of the mast 12 which is also achieved here by manipulating the drive cylinders 62.

Det fremgår således at der er tilstrekkelig innstil-lingssystemer til å tilveiebringe uendelig , fleksibilitet for plasering av borehull i de påtenkte boresteder, samtidig som boreapparatets bevegelsessystem forblir innrettet på linje med boresys-temets bevegelsesretning.F.eks. oppnås regulering av masten på boreapparatet fra forut til bakut ved påvirkning av sylinderen 44 for bevegelse av hjelpeunderstellet 42 på hovedunderstellet lia. It thus appears that there are sufficient adjustment systems to provide infinite flexibility for the placement of drill holes in the intended drilling locations, while at the same time that the drilling rig's movement system remains aligned with the drilling system's direction of movement. E.g. regulation of the mast on the drilling apparatus from front to rear is achieved by the influence of the cylinder 44 for movement of the auxiliary chassis 42 on the main chassis 1a.

Dreining av boremasten i sideplanet oppnås ved bevegelse av boreapparatet på tannhjulet 15 i forhold til beltekjøretøyet 14.Vertikal innstilling fra venstre mot høyre om midtlinjen 56 oppnås ved samtidig påvirkning av sylinderene 55.Vertikal innstilling av masten fra forut til bakut oppnås ved påvirkning av sylindrene 62. Ved hjelp av dette apparat kan således borehullet plaseres. nøyaktig ved den ønskede boreposisjon med en feil som er mindre enn 75 cm fra det valgte punkt. Rotation of the drilling mast in the lateral plane is achieved by movement of the drilling apparatus on the gear wheel 15 in relation to the tracked vehicle 14. Vertical adjustment from left to right about the center line 56 is achieved by simultaneous action of the cylinders 55. Vertical adjustment of the mast from front to back is achieved by action of the cylinders 62 With the help of this device, the borehole can thus be positioned. precisely at the desired drilling position with an error of less than 75 cm from the selected point.

Videre er det ved boring av et 15 meter dypt borehull mulig å oppnå en borenøyaktighet fra topp til bunn som innebærer en borefeil på mindre enn en halv prosent. Ved drift av boresys-temet som anvendes med dette boreapparat er et vakuumboresystem som f.eks. vist i US patentsøknader 517 708, 517 720 og 517 661. Furthermore, when drilling a 15 meter deep borehole, it is possible to achieve a drilling accuracy from top to bottom which involves a drilling error of less than half a percent. When operating the drilling system used with this drilling apparatus, a vacuum drilling system such as e.g. shown in US patent applications 517,708, 517,720 and 517,661.

I disse søknader er beskrevet en fremgangsmåte for yakuumboring under anvendelse av et dobbeltvegget borerør med et indusert vakuum i ett parti av borerøret, mens trykkluft føres gjennom et annet parti -i borerøret, idet begge samvirker for bortføring av borekaks fra grenseflaten mellom boret og formasjonen. Drift av dette system avhenger av en rikelig trykkluftkilde, som tilveiebringes ved hjelp av boreluftkompressorene 17 på boreapparatet 10. These applications describe a method for yakuum drilling using a double-walled drill pipe with an induced vacuum in one part of the drill pipe, while compressed air is passed through another part - in the drill pipe, as both work together to remove cuttings from the interface between the drill and the formation. Operation of this system depends on an abundant source of compressed air, which is provided by means of the drilling air compressors 17 on the drilling rig 10.

Selvom visse utføringsformer av oppfinnelsen er beskrevet ovenfor for å gi en forståelse av de generelle prinsipper ved oppfinnelsen, skal det forståes at forskjellige endringer og modifikasjoner kan utføres i det beskrevne boreapparatur uten å avvike fra disse prinsipper. F.eks. er det mulig å anvende dette boreapparat for boring av andre hull enn for bærepeler. videre kan det være mulig å benytte andre motortyper der elektriske og hydrauliske drivmotorer er antydet. Også pneumatiske sylindre eller elektriske motorer kan brukes istedenfor de hydrauliske sylindre som er vist i denne søknad. Oppfinnelsen skal dekke alle endringer og modifikasjoner i det spesifiserte eksempel av oppfinnelsen som her er vist i illustrasjonsøyemed, som ikke avviker fra oppfinnelsens idé og ramme. Although certain embodiments of the invention have been described above to provide an understanding of the general principles of the invention, it should be understood that various changes and modifications can be made in the described drilling equipment without deviating from these principles. E.g. is it possible to use this drilling apparatus for drilling other holes than for support piles. furthermore, it may be possible to use other motor types where electric and hydraulic drive motors are indicated. Also pneumatic cylinders or electric motors can be used instead of the hydraulic cylinders shown in this application. The invention shall cover all changes and modifications in the specified example of the invention shown here for illustrative purposes, which do not deviate from the idea and scope of the invention.

Claims

1. Earth drilling apparatus comprising a drilling mast (12) which is to form vertical support for an elongated drill string, a base (11) arranged to form vertical and horizontal storage for the mast, as well as a connecting device for connecting the mast to the base, characterized by connecting the locking device includes a setting device (47, 48, 55) by means of which the mast can be aligned in the vertical plane from left to right.

2. Earth drilling apparatus as specified in claim 1, characterized in that the connecting device comprises support arms (13) and a second setting device (62) between the mast and the support arms, by means of which second setting device the mast can be raised and lowered as well as aligned in the vertical plane from front to back .

3 Earth drilling apparatus as specified in claim 1 or 2, characterized by a displaceable extension (42) by means of which the mast can be moved horizontally from front to back in relation to the substrate.

4.J earth drilling apparatus as specified in claim 1, 2 or 3, characterized by a vehicle which is designed for belt movement along a ground surface, and a bearing (15) on the vehicle which accommodates the undercarriage in a horizontally rotatable attachment.

5. Earth drilling apparatus as specified in claim 2, characterized in that the setting device comprises hinges (49 to 54) which connect the mast to the undercarriage and drive members (55) operatively attached to the mast and undercarriage for partial rotation of the mast members about the hinges.

6.J earth drilling apparatus as specified in claim 5, characterized in that the support arms comprise a pair of support arms (13) which are attached to the hinges at one end and extend at a distance from each other in largely parallel directions, as well as swivel connections (57) between the support arms and the mast near the other ends of the support arms, and that the second setting device comprises drive members (62) which are pivotally connected to the mast member and the support arm members and arranged to partially rotate the mast member about the pivot connections.

7. Mobile earth drilling rig, characterized by a vehicle arranged to move along a ground surface, a main undercarriage mounted on the vehicle and arranged for partial rotation of the vehicle in a generally horizontal plane, an auxiliary undercarriage laterally displaceable mounted on the main undercarriage, a mast storage unit rotatably mounted on the auxiliary undercarriage and arranged to rotate about a horizontal axis running approximately parallel to the longitudinal axis of the auxiliary undercarriage, extension means arranged to move the auxiliary undercarriage on the main undercarriage, a drill mast unit rotatably attached to the mast storage unit and arranged to rotate about a horizontal axis generally transversely of the longitudinal axis, means for adjustment in the lateral direction placed between the mast storage unit and the auxiliary undercarriage arranged to provide controlled rotational movement for the mast storage unit on the auxiliary undercarriage, as well as means for adjustment in the longitudinal direction connected to the drill mast and mast storage unit one and adapted to provide fore-to-aft pivoting motion of the drill mast on the mast storage unit.

8. Earth drilling rig as stated in claim 7, characterized in that the vehicle is driven by a motor unit placed on the vehicle and that a main drive unit is mounted on the main chassis and operationally connected to the motor unit.

9. Earth drilling rig as specified in claim 8, characterized in that the extension members, the members for adjustment in the lateral direction and the members for adjustment in the longitudinal direction are powered.

10. Ground drilling rig as specified in claim 8, characterized in that it further comprises panel members operationally connected between the main drive member and the motor member and between the main drive member and the extension members, the members for setting in the lateral direction and the members for setting in the longitudinal direction.