NO810521L - Bergborkrone for boring av dype hull. - Google Patents

Abstract

En bergborkrone har skavende. kuttere (38) på den fremre ende til et avtagbart kronehode (20) for skaving av hullbunnen og skavende rømmerkuttere (54,66). som utstrekker seg i lengderetning av kronen. Kutterne og opptakssporene for disse har svalehaleform for innsetting av kutterne i sporene. Kiler for plassering av kutterne er plassert i bunnene til sporene. Siderettede passasjer (82, 83, 84) står i forbindelse med en sentral slampassasje for å tilføre slamfluidum til åpninger mellom kutterne. Den sentrale slampassasje har en venturiutforming (24C) og i lengderetning forlpende passasjer (86) i kronen utstrekker seg nedover fra oppstrøms i forhold til venturidelen for å krysse eller stå i forbindelse med de siderettede passasjer. En kjerne-skaver (102) er festet ved hjelp av en fangkobling (100) i den sentrale passasje nær dens utløp til den fremre enden av kronen for å skave en kjerne som er dannet på hullbunnen mellom de indre ender av skavekutterne (38) på endeflaten.

Description

Oppfinnelsen vedrører jordboreverktøy og mer spesielt boreverktøy for boring gjennom sten og berg eller fjell. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen bergborekroner som er spesielt beregnet for boring'av dype hull.

Det foreligger et øket behov i verden for miner-alske energikilder, særlig olje og gass. Økonomiske og politiske betraktninger har gjort det hensiktsmessig såvel som økonomisk gunstig å utforske de betydelig dypere formasjoner ikke bare for å finne disse hydrokarbon-energikilder, men også for å finne geotermiske energikilder. Mens verdens behov idag hovedsakelig får tilførsel fra brønner som maksi-malt har en dybde på 3.000 - 3.600 m er det nå blitt nød-vendig å bore etter disse produkter til dybder som kan nå

til overkanten av 9.000 m. Følgelig skal uttrykket "dype hull", slik det benyttes i den foreliggende sak, bli forstått som hull som er dypere enn ca. 3.600 m.

De fysikalske egenskaper til grunnere brønner som stadig blir utnyttet er helt forskjellig fra de som fremkom-mer når hullet har større dybde enn 3.600 m. Temperaturen øker og kompresjonsstyrken for fjellet øker når hullets dybde øker og dette utgjør problemer ved dybder over 3.600 m og særlig vanskelige problemer ved dybder på over 5.500 m. Generelt vil borehastigheten i et dypt hull avta vesentlig

med økning i dybde. Trykk og kompresjonsstyrke som er frem-herskende ved slike dybder bevirker at boreverktøy av den rullende slagtype, såsom roterende koniske borkroner, mister deres effektivitet og kronens tenner begynner å "spore" i deres egne innslåtte inntrykk ved bunnen av hullet. Kronens tenner vil ikke lenger bryte opp og hule ut fjellet. I dype hull er det målt at bergarten har kompresjonsstyrker i størr elsesorden 7.030 - 12.654 kg/cm 2 og krever skjærende eller avskavende krefter for å bevirke boring istedenfor rullende koniske borkroner som virker ved kompresjonsbruddvirkninger.

Videre kan det sies at i fjellformasjoner ved mindre dybder vil vanlige roterende koniske borkroner ofte kutte ut ut i overdimensjon på grunn av myke fjellformasjoner og blåsedysenes virkning på slarnstrømmen. Etterhvert som dybden øker, vil imidlertid i hårdt fjell borehullet ha en tendens til å lukkes bak boret på grunn av den overliggende jords trykk og bevirker problemer med tilbaketrekking av boret.

Et annet alvorlig problem i forbindelse med roterende borkroner er ved forsøk på å bore et "dypt hull" belastningen av borstrengen på kronen. Ved boring av et "dypt hull" er det vanlig å bore den første del opp til ca. 30 m i dybde med et jordspiralbor med en diameter på 50 - 61 cm. En foring blir så ført ned i borehullet til dette punkt og det foretas en sementering mellom foringen og jorden ved hjelp av vanlige innretninger. Deretter blir en krone med 43 cm diameter av trerullskonustypen benyttet for å trenge gjennom leire og myk sand. Denne type boring vil fortsette ca. 305 m videre i avhengighet av egenskapene til fjellet hvoretter boringen igjen f6res med en egnet stålf6ring og sementeres fast. Kronediameteren kan så reduseres til ca.

33 cm for de neste 1220 m. Når dybden øker, vil diameteren ,til kronen kontinuerlig avtrappes, f.eks. til en 16,5 cm •krone for de største dybdene, f.eks. opp til 7.620 m. Reduk-sjonen i størrelse av kronen nødvendiggjør en reduksjon i størrelsen av lageret i rullkonusene som understøtter vekten til den ovenforliggende borestreng. Ved slike ekstreme dybder vil belastningen på borstrengen nå og overskride 1 million kg. Selv om det er foretatt en motbalansering, vil slag ofte føre en full belastning av borestrengen mot lagerne. Mens lagerne burde bli større for å motstå økende belastninger, blir de nødvendigvis gjort mindre. I tillegg vil i geotermiske brønner korroderende kjemikalier som vanligvis fin-nes i slike brønner hurtig ødelegge materialer som bærer roterende skjær.

I tillegg vil kroner av typen med rullende konus

og diamantkroner kreve sjokkabsorberende utstyr under boring. Slikt utstyr er nødvendig når fjellet blir dypere og hårdere på grunn av rystelsene på kronen ved oppbrytning av steinen.

Et ytterligere problem forbundet med kjente borkroner det som bevirkes av vanskeligheten i oppdeling av hårdt fjell nær eller på aksen til borkronen. På grunn av dette er noen kroner utstyrt med kjernebrytere. Imidlertid slites kjernebryterne og blir sløve og utgjør derved problemer ved dyphullsboring.

Som antydet ovenfor vil den plastiske egenskap for de hårde fjellformasjoner ved slike dyphullsdybder resultere i en lukking innover av sideveggene til boringen. En reduksjon i diameter på så lite som 0,08 cm i dype hull kan være tilstrekkelig til å forhindre tilbaketrekking av boret til overflaten. Denne innsnevring opptrer på meget kort tid, f.eks. begynner den i sekunder og fortsetter til ca. 3 min-utter ved passering gjennom et gitt nivå. Deretter vil strømmen av sten innover lukke borehullet og vanligvis stabilisere. Følgelig er det vesentlig å rømme umiddelbart etter boring.

Tidligere konstruksjoner har medført plassering

av rømmere og ikke-kuttende bor stabilisatorer langs borstrengen i avstandsplasserte nivåer for å tillate stabiliser-ing av formasjonen mellom borkronen og for å holde diameteren til borhullet for å tiilate tilbaketrekking av borkronen når det blir nødvendig.

Et annet problem i forbindelse med dyphullsboring er fortykningen av slamfluidumet på grunn av belastning med stenkutt og suspensjon av faste stoffer. Dorslammene inneholder vanligvis noe dispergerte faste stoffer til å begynne med, f.eks. bentonittleire, for å hjelpe ved dispersjonen av stenkuttet fra hullets bunn og ekstra suspensjon av faste stoffer blir tilsatt når boringen utdyper hullet. Egenskapene til slikt kutt er viktige for evnen til borslammet eller oppslemmingen til å fjerne slike kutt effektivt. Med vanlig tre-konuskroner kan kuttet bli for stort til å bli suspen-dert og båret opp på utsiden av borrøret og slamvektene kan nå 2 kg/l (17 pounds per gallon) i stedet en foretrukket verdi pø 1,08 - 1,3 kg/l (9 - 11 pounds per gallon). Dette krever høyenergipumper og sterkt økede pumpetrykk for å løfte de faste stoffer fra bunnen av hullet.

Et annet problem i forbindelse med tidligere kjente dyphullsborekonstruksjoner har vært tendensen til at slike borkroner avviker fra en sann linje, særlig ved sammen-treff av en usentrisk kraft såsom en geologisk feil eller skråstilt geologisk formasjon. Når boret treffer en slik feil eller skråstiIling, vil motstanden mot synkning på den ene side av borhodet økes på denne side over det som er tilfelle på motsatt side, og følgelig vil retningen på borhodet lett avledes, vanligvis til å føre inn i den skråstilte fjellflate i 90° mot flaten. Borkroner av den roterende kuttetypen er særlig utsatt for vandring bort fra den forutbestemte borelinje.

Et annet problem ved boring vedrører området med vedlikehold av borhodet. Det er vanlig praksis for en borer å vurdere antall borhoder som vil bli nødvendige for en gitt boring og å bestille et forråd for utskifting. Når en borkrone er blitt fjernet fra enden av strengen, blir den vanligvis returnert til fremstilleren for vedlikehold eller rekondisjoner ing på et fjerntliggende sted istedenfor ved borestedet.

Tidligere kroner for dype hull har også innbefattet diamantpiggede bor hvor diamanter er innleiret i en egnet metallmasse for dannelse en slipende eller malende flate

for kutting gjennom fjell av den type man venter ved store dyp som i dype hull. Vanskeligheter er fremkommet med slike diamantkroner når vekten av borstrengen blir for stor. Ved slike tunge belastninger vil diamantene brytes og når dette skjer, vil borhodet snart tape sin effektivitet. Slike diamantpiggede borkroner er ekstremt dyre.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forbedring

av de tidligere kjente konstruksjoner. Dette benyttes ikke noen lågere i den forbedrede konstruksjon ifølge foreliggende oppfinnelse og følgelig vil den forbedrede borkrone være bedre istand til å motstå store belastninger som utøves av såvel borstreng som borslam ved ekstreme dybder. I tillegg vil kuttere som innbefatter endekuttere for skraping av bunnflaten av hullet være montert på en sikker måte uten bruk av skruer eller sveising.

Problemet med "bergkrympingen" kan overvinnes ved konstruksjonen ifølge oppfinnelsen da en egnet lengde kuttere som virker som rømmere er anordnet for å holde diameteren til boringen fast over en tilstrekkelig tidsperiod.e etter at borehodet har passert en gitt boredybde for å overvinne en-hver tendens for borkronen til å bli låst inne mot fjerning. På grunn av konstruksjonen av innretningene ifølge oppfinnelsen er der en mindre tendens til at kronen vandrer fra en forutbestemt borbane og spesielle utforminger kan lett tilveiebringes hvis vandring er et alvorlig problem slik det er tilfelle i skråstilte geologiske formasjoner. Videre kan borkroner ifølge oppfinnelsen lett vedlikeholdes på stedet. Ved geotermisk undersøkelse er de forbedrede kroner ikke utsatt for ødeleggelse av korrosive materialer. Konstruksjonen til fjellkutteelementene gjør dem ikke bare lett erstatt-bare, men muliggjør at kutterne kan innstilles for å til-passes variasjoner i egenskapene til fjellet som angripes av borkronen. Kutterne kan også innstilles på stedet for å

•tilpasses for slitasje på kutterne.

Sponvinklene for kutterne er kritiske for spon-dannelsen, og kuttere med riktig sponvinkel kan lett instal-leres. Negative sponvinkler vil vanligvis frembringe fin-pulvret kornformet spon med størrelse på 50 - 200 mikron.

En sponvinkel på null grader frembringer små stenspon som ligner flak. Positive sponvinkler opptil 12° innover fra sentrum vil f.eks. frembringe spon med opptil 3,8 cm diameter og en tykkelse på 0,3 cm ved en borkronediameter på 20 cm.

Videre gir konstruksjonen ifølge oppfinnelsen en forbedring i spesifikasjonene for boreslammet hvor den to-tale søylevekt kan innstilles fordelaktig for egnet fjerning av boreproduktene.

En fordel i forhold til tidligere kjente konstruksjoner som oppnås ved foreliggende oppfinnelse er at dreie-momentet for kutting gjennom sten, ved dype nivåer, er redusert i forhold til det som kreves for diamantbor og roterende kuttebor, Følgelig er også kraftforbruket redusert. Videre er konstruksjonen ifølge oppfinnelsen innstillbar for å holde bordiameteren lik selv om kutteelementene er utsatt for slitasje i løpet av boringen.

Vibrasjon som løsner bolter og gjengede låse-skruer for å holde kutteelementene i de tidligere kjente kronebor hvor det benyttes slike elementer, påvirker ikke konstruksjonen ifølge oppfinnelsen som beror på et kile-system.

En videre fordel ved kronen i henhold til foreliggende oppfinnelse er de muligheter som foreligger for at kronene kan repareres, vedlikeholdes eller skiftes ut på borestedet, innbefattende borkroneforandringer som nød-vendiggjøres av en forandring i geologisk formasjon som det bores i eller bare på grunn av dybden til hullet.

Borkronen ifølge foreliggende oppfinnelse mulig-gjør høyere borhastigheter, særlig i dype hull, innbefattende hull over 5.500 m. Videre vil fordelene ved service og vedlikehold på stedet av borkronen og høyere borhastigheter gjøre kronen anvendbar ved boring også ved mindre enn 3.650 m. Et trekk ved foreliggende oppfinnelse ligger i en borkrone med endekuttere av skavetypen i form av staver som er anordnet over borkroneaksen og som utstrekker seg på

kryss over kroneaksen, og rager ut fra den fremre ende av boret, hvilke endekuttere er montert og festet ved et kile-system slik at de kan bli avtagbart sikret mot vibrasjons-løsning. Ved den foretrukne konstruksjon, svalehaleformede endekuttere er plassert i spor med en svalehaleform for opptak av kutterne og festeinnretninger i form av kiler er anordnet bak kutterne for å tvinge dem utover i sporene mot hullets bunn for sikkert å innfange kutterne mellom holde-kilene og svalehaleformen til sporet.

Ved et annet trekk ved oppfinnelsen virker kutterstavene som rømmere og er plassert i aksielt forløpende spor som er åpnet til omkretsperiferien til borkronen med sporene og kutterne utformet med svalehaleform for innsetting av kutterne i sporene, idet sikringsinnretninger i form av kiler er anordnet bak kutterne for å tvinge disse utover i sporene for å tvinge kutterne mot eller inntil svalehalesideveggene til sporet. Videre kan kiler for innstilling av breddene til svalehaleformene på rømmesporene bli benyttet for å innstille graden av fremspring for kutterne fra sporene ved forandring av kilen. Utformingen av sidekilden kan også

bli benyttet for å regulere sporets svalehaleform for å tilpasse forskjellige svalehaleformede kuttere for å variere vinkelen på kutteflaten til kutteren.

Kuttestavene som virker som rømmere rager fortrinnsvis frem over hele lengden av borkronen og innbefatter skrå kutteflater hosliggende til toppen av borkronen, slik at boret kan bore sin vei ut av et innelukket hull

ved tilbaketrekking av borstrengen.

Et videre trekk ved oppfinnelsen er en borkrone

i hvilken endekutterne som fører kronen er skråstilt på en slik måte at de kutter en koniskformet hullbunn, enten kon-kav eller konveks, for bedre å styre en drift som bevirkes av skråstilte geologiske formasjoner resp. å lette boringen i relativt myke formasjoner.

Et trekk ved foreliggende oppfinnelse er at for kutting av hård sten er endekutterne anordnet for å kutte et ringrom rundt en sentral kjerne og en kjernekutter er plassert i et kammer bak kutteren som åpner til den sentrale del av endeflaten til borkronen for opptak av kjernen som dannes, idet kjernekutteren har endekutteflater og fortrinnsvis sidekutteflater og fortrinnsvis er plassert i et kammer som danner en sentral slampassasje gjennom borkronen. En slik kjernekutter er, ved den foretrukne utførelse, holdt i den sentrale slampassasjen ved en fangkobling som er utformet for å gi passasje for slammet mellom sin ytre omkrets og sideveggen til kontrollslampassasjen og er ellers utformet for å gi minimal turbulens i strømmen som passer-

er gjennom fangkoblingen.

Et videre trekk ved oppfinnelsen er anordningen av en strømningsdeler for slammet som muliggjør at trykket på åpningene kan holdes relativt nær maksimum og muliggjør i det vesentlige full slamstrøm til hver kutteflate. Oppdel-ingsanordningen er også relativt ikke-turbulent for å gi effektiv vasking og rensing av kutteflåtene. Ved den foretrukne utførelse innbefatter en sentral slampassasje i borkronen en begrensning, fortrinnsvis dannet av en venturi-konstruksjon i slampassasjen. Dette holder et trykkhode i den del av slampassasjen som ligger oppstrøms for venturidelen. Ekstra passasjer som utstrekker seg i lengderetning for fordeling av slam fra den sentrale slampassasjen til åpningene mellom rømmer kutterne og åpningne mellom endekutterne på den fremre endeflate av borkronen krysser den sentrale slampassasje oppstrøms for begrensningen. I tillegg utstrekker passasjene seg oppover og utover fra den sentrale slampassasje til slamåpninger som er avstandsplassert rundt og i lengderetning av borkronen med en gruppe åpninger med passasjer som krysser slampassasjen hosliggende til begrensningen.

Ved den foretrukne utførelse har borkronen et legeme og et fjernbart hode med sistnevnte som understøttelse for endekutterne og rømmekutterne som sammenlåses med endekutterne for å låse sistnevnte mot enderettet bevegelse ut .av sporene som opptar endekutterne. Avstandsdeler som benyttes mellom endekutterne og rømmekutterne for samvirke med kutterne i å feste endekutterne mot bevegelse utover fra deres spor.

Fortrinnsvis har borkronen form av et borelegeme og et kronehode, idet kronehodet har en indre gjenget boring som gjenges på en utvendig gjenget fremstående del på borelegemet for å montere kronehodet som en fremstående nese på borkronen og de på kryss forløpende kuttestaver som er anordnet rundt kroneaksen på den fremre endeflate for avskavning av bunnflaten til hullet og rømmerstaver som utstrekker seg fortrinnsvis over en vesentlig aksiell lengde av borkronen.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått under henvisning til de vedlagte tegninger som illustrerer en foretrukken utførelse av oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av borkronen ifølge

foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 et planriss sett nedenfra av borkronen på fig. 1,

fig. 3 et snitt langs linjen 3-3 på fig. 2,

fig. 4 et snitt langs linjen 4-4 på fig. 3,

fig. 5 et delsnitt langs linjen 5-5 på fig. 3,

fig. 5a et riss svarende til fig. 5, men som viser kuttelementer innstilt for slitasje,

fig. 6 et deltverrsnitt langs linjen 6-6 på

f ig . 3 ,

fig. 6a og 6b riss svarende til fig. 6 som viser forskjellige kutteelementer som benyttes,

fig. 7 et ortogonalt riss av et endekutteelement som benyttes i borkronen på fig. 1,

fig. 8 et delriss av en kjernekutter som benyttes i borkronen på fig. 1, og

fig. 9 og 10 modifiserte anordninger og konstruksjoner av kronehodet til borkronen på fig. 1. Fig. 9A viser et tverrsnitt av bunnen til et hull i fjell som er kuttet av kronen vist på fig. 9. Fig. 10A viser et tverrsnitt av bunnen til et hull i fjell som er kuttet av kronen vist på fig. 10.

Under henvisning spesielt til fig. 1 og 2 er det vist en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fjellborkronen ifølge oppfinnelsen innbefatter et i det vesentlige sylindrisk borelegeme 10 med en avsmalnende toppende 12 som er beregnet for feste til en borstreng, f.eks. ved hjelp av en gjenget del 14 på legemet. Den nedre enden av borelemet 10 er også utstyrt med en avsmalnet gjenget fremstående del 18 for festing av et kronehode eller nese 20. Kronehodet 20 har en maksimal diameter som svarer til den maksimale diameter på legemet 10 og danner i sammen-satt tilstand en fortsettelse av den ytre omkrets av borlegemet. Generelt har borlegemet 10 en langsgående eller aksial utstrekning som er ca. 3-4 ganger den aksiale utstrekning av hodet. 20 for økning av borerettheten og sta-biliteten .

Det er foretrukket å utforme legemet 10 av et dobbelttrukket SAE4150, eller ekvivalent varmebehandlet stål med en hardhet mellom 50 og 55 på Rockwell C-skalaen. Dette materialet er tilstrekkelig sterkt til å forhindre

høye torsjonsvridninger på hodet 20 fra å ødelegge den gjengede del 18 og å forhindre utdriving av kuttere under store kuttebelastninger.

Kronehodet 20 har en innvendig gjenget boring 22 som åpner til dens øvre ende som gjenges på den gjengede hanndel 18 som står frem fra borlegemet. Den gjengede forbindelse er slik at hodet 20 passer mot en ringformet hori-sontal'skulder 23 på borlegemet på basisen av den avtrappede gjengede del 18, idet fortrinnsvis en pakning 23a er plassert mellom kronehodet 20 og borlegemet for å lette frigivning av kronehodet for fjerning.

Boret har en aksial sentral slampassasje 24 som utstrekker seg gjennom legemet og dannes av en sentral passasje 24a gjennom borlegemet og en sentral passasje 24b •i borhodet. Av grunner som skal forklares nedenfor omfatter passasjen 24a en innsnevring. Ved den foretrukne ut-førelsen er innsnevringen utformet som en venturidel med sideveggene til passasjedelen 24a avskrånet innover fra toppen av borkronen mot det trange punkt 24c til venturidelen, som er ca. en tredjedel til en halvdel av lengden til passasjen fra den nedre eller fremre enden av borlegemet 10. Passasjen 24a avsmalner så utover fra det trange punkt til bunnen av borlegemets ende. Passasjen 24b har hvor den åpner inn i boringen 22 en diameter som er noe mindre enn diameteren på bunnen av slampassasjen 24a, men er i aksial innretning med sistnevnte og har sidevegger som divergerer fra toppen til den ytre fremre flate av borhodet.

Som vist på fig. 1 og 2 er den fremre ende av borhodet 20 utstyrt med et antall endekuttere 38 i form av kuttestaver med en i det vesentlige svalehaleformet eller trape-soid form. Kutterne utstrekker seg på tvers av aksen og er vinkelmessig avstandsplassert rundt aksen til borkronen.

Ved den utførelse som er vist i fig. 1 er det benyttet 4 endekuttere som er plassert ca. 90° fra hverandre. Hver av endekutterne 38 er plassert i et individuelt spor

40 som åpner til en fremre endeflate av borholdet slik det best er vist på fig. 1 og 3. Sporene 40 har en svalehaleform for opptak av kuttere som dannes av sideveggene 41

(se fig. 6) som divergerer fra endeflaten til borhodet mot bunnskuldrene 42 i sporet. Disse skuldre forbinder sideveggene til svalehaleformen til sideveggene på en avtrap-

pet bunnkanal 45. Bunnkanalene 45 rager innover i borhodet fra skulderne 42. Sporene 40 innbefattende bunnkanalene 45 utstrekker seg fra slampassasjen 24b til den ytre omkrets av borhodet. Sporene som innbefatter bunnkanalene er åpne ved deres ender hosliggende til den ytre omkrets av borhodet og ved den sentrale slampassasjen.

Ved drift vil borkronen på fig. 1, 2 og 3 rotere mot urviserretningen som vist på fig. 2. Kutterne er skavende kuttere og den fremre side 38a på hver av kutterne:rager frem fra kuttesporene og ender i en arbeids- eller skavekant 38b ved hjørnet av den fremre eller frontsiden på den ytre siden eller toppsiden av kutteren. Den fremre side 38a virker som kutteflate. Sporene 40 i kronehodet er plassert slik at avskavnings- eller avdelingskanten 38b er plassert langs en radius på borhodet. Ved utførelsen på fig. 1 er det fire kuttere 38, hvorav to har kuttekanter 38b på motsatte sider av aksen som ligger langs én diameter, med de andre to utstyrt med deres kuttekanter 38b langs en diameter vinkelrett til den første diameter.

Kutterne 38 er hver kilt mot de divergerende hellende sider i de respektive spor ved å tvinge kutterne utover i opptakssporene. Ved den foretrukne utførelse er kilene 47 plassert i bunnkanalene til sporene slik at de utstrekker seg i det vesentlige over den fulle lengde og tvinges inn i sporet mellom sporbunnene og bunnene til kutterne for sikkert å fange inn kutterne mellom svalehaleformen til sporet og kilene i sporene. For kilevirkningen heller bunnene til bunnkanalene fortrinnsvis utover fra boret og bort fra endeflatene slik at bunnen av kanalene befinner seg i plan som har en liten vinkel, f.eks. 2° - 4°, til et plan vinkelrett til boraksen. Dette gir en kilevinkel på bunnen for samvirke med kilene som er innsatt bak endekutteren idet kilen har en tilsvarende kilevinkel.

Ved sammensetting av-.endekutterne på borhodet

blir endekutterne ført inn i svalehaleformen til bunnsporene fra den ytre ende av sporene. Kilene blir så tvunget inn i hver avtrappet bunnkanal 47 mellom bunnen av bunnkanalene og bunnene, dvs. de innerste sider av kutterne, for å tvinge kutterne mot de hellende sidevegger i sporene. Det skal bemerkes at toppen til den ytterste side 38c på hver kutter 38 er en klaringsflate som skråner oppover fra planet som dannes av kuttekanten for å gi en toppsponvinkel bak kuttekanten som generelt kan være 2° - 3°.

I tverrsnittsrisset på fig. 6 ligger den fremre kutteside 38a på kutteren i et plan som gir kutteren en negativ sponvinkel for kutteflaten. En negativ sponvinkel er en hvor den del av flaten 38a ved den fremre kant 38b er skråstilt fra den fremre kant i retning av kuttingen som vist på fig. 6. Hvis flaten til den fremre side 38a utstrekker seg fra kuttekanten i en retning bort fra kutteretningen, betegnes vinkelsen som en positiv sponvinkel som vist på

fig. 6B. Fig. 6A illustrer 0° sponvinkel, dvs. hverken positiv eller negativ. Jo mindre positiv sponvinkelen for kutteflaten er, jo finere blir sponene. Følgelig vil når den negative sponvinkel øker, eller den positive sponvinkel avtar, sponene bli finere og omvendt.

Det skal forstås at toppsponvinkelen til toppsiden som utstrekker seg langs bunnen som blir kuttet er gitt en sponvinkel som gir den nødvendige klaring bak avdelingskanten for å forhindre avrivning av toppen av kutteren på hullets bunn.

Endekutterne 38 har ytre endeflater 38a som krysser avdelingsflaten 38a for å gi den innstilte diameter på

kuttekanten 38e på verktøyet. Denne kant styrer kuttediameteren eller "tilmålt diameter" på borehullet.

Når borkronen roterer, vil den ytre kuttekant på kuttestav-en 38 kutte den første bunnhullåpning med borerens tilmålte diameter. Endeflaten 38d er krummet bort fra kanten med tilmålt diameter med en radius som er skarpere enn radien som settes av kanten med tilmålt diameter.

Hvis den tilmålte diameter for kuttestavene slites ned og det frembringes et bunnhull med mindre diameter,

vil rømmerens kuttestaver 54 i borkronehodet 20 kutte borehullet til dets fullt tilmålte diameter. Hvis dype hull videre innsnevres på grunn av krympestrøm, vil de følgende rømmerstaver 66 ytterligere rømme borehullet til dets riktige tilmålte diameter.

Kronehodet er også utstyrt med aksielt forløpende rømmer kuttere 54 i form av kuttestaver. Rømmer stavene har kuttekanter 54c som utstrekker seg langs lengden av stavene svarende til kuttekantene på endekutterne. Kuttekanten dan-.nes ved krysningslinjen mellom en avdelingsflate 54b og en reliefflate 54c. Rømmer kutterne er fortrinnsvis anbragt i spor 56 som er avstandsplassert fra hverandre rundt omkretsen av kronehodet og som utstrekker seg over hele lengden av dette parallelt til aksen av kronehodet, med de nedre ender av sporene i forbindelse med tilsvarende endkutterspor i den fremre ende av borkronehodet.

Sporene 56 for rømmer kutterne er vist med i det vesentlige den samme utforming med svalehaleform og bunnkanal som sporene for endekutterne 38 og kilene 58 blir benyttet i bunnkanalene for å tvinge rømmer kutterne mot de hellende sidevegger til sporene eller sidekilder som danner svalehaleform. Fortrinnsvis benyttes to motsatt avsmalnede kiler. Kilene 60 er fortrinnsvis benyttet i forbindelse med rømmer-kutterne for å variere bredden til svalehalesporet slik at fremsrpinget for kutteren fra sporet som innstilles ved forandring av tykkelsen til sidekilen og høyden til bunnkilene. Under henvisning til fig. 5 og 5A er kronehodet vist i et delsnitt for å illustrere utformingen av sporene for opptak av rømmerkutterne og måten å innstille for slitasjen på en kutter. Det skal bemerkes at rømmerkutterne som er vist i fig. 5 har en sidekile 60 som er tykkere enn sidekilen 60a for rømmer-kutteren som er vist i fig. 5A. Rømmerkutteren på fig. 5A

er den samme som vist på fig. 5, men er blitt slitt. På grunn av slitasjen i høyde er kilen i sporet 56 blitt er-stattet med en tynnere kile 60a for å tillate at kutteren kan beveges utover i sporet for å kompensere for slitasjen. Toppkilen 58 er også blitt forandret til en tykkere kile for

å bevirke en kiling av rømmer kutteren utover.

Fortrinnsvis har endekutterne et trinn 62 (se

fig. 7) som er utformet i toppen av den ytre ende av endekutterne for opptak av den nedre ende av rømmer kutteren som er plassert over endekutteren. Et avstandsstykke 64

(se fig. 3) er fortrinnsvis anordnet mellom hver rømmer-kutter på kronehodet og de respektive endekuttere ved samvirke mellom to kuttere, hvis av karbide, ville danne et sprekkedannelsesproblem. Hvis ønsket, kan avstandsstykket ,ha et oppover forløpende ben som samvirker med den indre vegg •til innhakket og utstrekker seg oppover bak den nedre rømmer-kutter i sporet i kronehodet for å samlåse rømmeren og endekutterne.

Borlegemet 10 er også utstyrt med rømmer kuttere

som utstrekker seg langs lengden av legemet i vinkelfor-skjøvne plasseringer rundt legemet. Som vist på fig. 1 er rømmer kutterne 66 i borlegemet anordnet i spor 56a som strekker seg langs lengden til borlegemet, hvorav en del er innrettet med endene til sporene for rømmerstavene i krone-

hodet 20. Ved den utførelse som er vist på fig. 1 er der dobbelt så mange rømmerstavspor i borlegemet som det er rømmer kuttere i kronehodet 20 og følgelig kan hvert andre rømmerstavspor i borlegemet 16 ikke være innrettet med et rømmerspor i kronehodet. Fortrinnsvis er rømmerstavsporene i borlegemet avstandsplassert i like avstander til hverandre rundt omkretsen av borlegemet. Rømmer stavene og sporene til borlegemet skal ikke beskrives i detal da disse i det vesentlige svarer til rømmerstavene og sporene i kronehodet.

Det skulle være tilstrekkelig, å si at et flertall av rømmer-kutterseksjoner blir benyttet i hvert spor i borlegemet som illustrert på fig. 3 og at avstandsstykkene 67 kan benyttes mellom endene til rømmer kutterne i hvert spor. Den øverste rømmerstavseksjon er utstyrt med en avskråning 66a ved sin toppende for å muliggjøre at topprømmerseksjonene kan rømme ut et hull som er innelukket av sporet for å muliggjøre ut-trekking av borkronen for å fjerne den fra hullet.

Antall rømmerseksjoner i hvert spor 56a vil bli bestemt av graden av "innsnevring" av borehullet når borkronen på fig. 1 fortsetter ned gjennom hullet. Hvis "innsnevringen" kan stabiliseres hurtig, er det bare nødvendig med færre kutter seksjoner. Hvis en lengre periode kreves for å stabilisere veggen til boringen, vil det være nødven-dig med et stort antall kutter seksjoner. Hvis mindre enn et fullt antall kutterseksjoner benyttes, vil ikke-kuttende stabiliserende fyllere som er dimensjonert for å gli inn i svalehalesporene bli benyttet for å fylle opp den ubenyttede ;balanse av svalehalesporene.

Som det fremgår av ovenstående, blir rømmer kutterne 66 i alternerende spor i borlegemet holdt mot nedover-rettet bevegelse av rømmer kutterne 64 i kronehodet. Rommer-kutterne som ikke er innrettet med rømmer kutterne i krone-holdet holdes mot nedrettet bevegelse av toppen av kronehodet eller av en redusert dybde for rømmersporet ved kronehodet. Rømmer kutterne i borlegemet blir klemt nedover av en klemring 70 som har en indre diameter som tillater at den kan passere over den avtrappede øvre endedel av borlegemet som vist på fig. 3 og å klemme mot toppendene av de øverste rømmer kuttere i rømmer sporene til borlegemet. Klemmringen holdes mot toppenden av rømmer kutteren ved hjelp av bolter 71 som er gjenget gjennom ringen inn i borlegemet. En låse-klemme 72 er gjenget på den avtrappede endedel for å ligge mot klemringen 70. Fortrinnsvis blir heftsveiser også benyttet mellom klemmutter og klemring, idet sveisene er slik at de lett kan brytes opp for oppdeling.

Således er den beste låsevirkning for kilene for de forskjellige skavekuttere som er blitt beskrevet oppnådd hvis følgende parametre iakttas. Låseflatene til kilden må være nøyaktig maskinert, og oppruet enten ved maskinering eller deretter ha en overflatefinhet på ca. 100 til 150 rms mikrotommer. Kilevinkelen bør være mellom 2° of 4°. Hard-heten for stålet bør ikke overskride 45 Rockwell C og bør ikke være mindre enn 40 Rockwell C.

Låseflatene for borlegemet og kronehodet som samvirker med kileflaten bør også være tilsvarende oppruet til den samme hardhet. Også bunnkilen som er i kontakt med flatene til kutterne 38 og 66 som benyttes på borkronen bør være tilsvarende oppruet.

Hvis wolframkarbidkuttere blir benyttet, bør disse flater bli beholdt som støpt og sintret, dvs. med omtrent 80 til 120 rms overflatefinhet.

I tillegg til den sentrale slampassasje 24 gjennom borkronen er borlegemet utstyrt med en rekke slamåpninger mellom hosliggende rømmerspor. Som vist på fig. 1 er det tre slike slamåpninger 80a, 80b, 80c mellom hver av rørnmer-sporene med slamåpningene innrettet i lengderetning av borlegemet langs linjer midt mellom hosliggende rømmerspor. Slamåpningene i hver serie står i forbindelse med den sentrale slampassasjen 24 over borede passasjer 82, 83, 84 som utstrekker seg nedover og innover fra åpningene 80a, 80b og 80c, respektivt, som vist på fig. 3. Det skal forstås at antall passasjer 82 svarer til antall åpninger 80a og at passasjene er avstandsplassert vinkelmessig rundt borlegemet. Dette gjelder også for de borede passasjer 83, 84 og deres åpninger 80b, 80c. Det skal forstås at antall slamåpninger kan varieres etter behov for fjellformasjonene.

I tillegg til de borede passasjer 82, 83, 84 er det en gruppe borede passasjer 86, med én passasje for hver rekke slamåpninger 80a, 80b, 80c. Passasjene 86 åpner til den sentrale slampassasjen en kort avstand nedenfor klemringen 70. Hver boret passasje 86 ligger i det samme aksiale plan som de borede passasjer 82, 83, 84 of en rekke av slamåpninger 80a, 80b og 80c og krysser derfor disse passasjene.

Det skal bemerkes at de borede passasjer 82 hver treffer på eller krysser den tilsvarende i lengderetningen forløpende passasje 86 ved det område for sistnevntes krysning med den sentrale slampassasje og omtrent halvveis mellom innsnevnringen til venturidelen i slampassasjen og klemringen 70. Hver boret passasje 83 krysser den borede passasje 86 som ligger i det samme aksiale plan og deretter slampassasjen i borelegemet umiddelbart over innsnevringen 24c til venturidelen og de borede passasjer 84 krysser de tilsvarende borede passasjer 86 i de tilsvarende plan og så den sentrale slampassasje 24 ved et sted under innsnevringen til ventureidelen og hosliggende til den nedre ende av borlegemet. De borede passasjer 82, 83, 84 danner en rekke sirkulært anordnede åpninger i den sentrale slampassasje ved de beskrevne steder.

De generelt aksielt forløpende passasjer 86 divergerer nedover og utover fra aksen til slampassasjen 24a og åpner til den nedre ende av borlegemet, som er den ytre ende av hanndelen 18. Når kronehodet 20 er på plass, er der et rom mellom bunnen av den indre gjengede boring 22 på kronehodet og hanndelen 18 for å gi et slamfordelingskammer 87. Dette fordelingskammer fordeler slam til i lengderetning forløpende passasjer 86a i kronehodet. Passasjene 86 utstrekker seg fra bunnen av den innvendig gjengede åpning 22 til den fremre endeflate av kronehodet.

Når kronehodet er plassert på^borlegemet med rømmer sporene innrettet med rømmer sporene til borlegemet, utgjør de borede passasjer 86a en fortsettelse fra kammeret 87 på tilsvarende av de borede passasjer 86 i borlegemet. Ved den viste utførelse (fig. 3) er der fire slike borede passasjer 86a som åpner til den fremre ende av kronehodet for dannelsen av en sirkulært anordnet serie åpninger, én hosliggende den fremre flate for hver kutterstav nær slampassasjen 24b.

Kronehodet 20 har også en rekke boringspassasjer 86b som utstrekker seg fra åpninger i den fremre endeflaten nær den ytre omkrets av denne og innover mot kammeret 87 slik at de åpner til kammeret 87 i det vesentlig motsatt til alternerende av de borede passasjer 86 i borlegemet når kronehodet er plassert på borlegemet med rømmerkutter sporene innrettet. Denne ytre serie av slamåpninger som utgjøres av passasjene 86b er plassert hosliggende til de bakre sider av endekutterne. Følgelig vil endekutterstavene ha en slamåpning hosliggende til deres fremre ende, men plassert nær den indre endedel av endekutterne og en slamåpning plassert hosliggende den bakre kant, men nær den ytre endedel. Med andre ord vil åpningene hosliggende til den fremre side av endekutterne ligger i en kortere radius fra sentrum av kronehodet enn åpningene hosliggende de bakre sider av endekutterne.

Mens borkronen er blitt beskrevet med rømmerstaver på kronehodet som er i innretting med rømmer kutterne på borlegemet, skal det forstås at innretningen ikke er nødvendig. Hvis rømmer kutterne på kronehodet er ute av innretting med rømmer kutterne på borlegemet, vil rømmer kutterne på borlegemet ligge an mot den øvre enden av kronehodet og rømmer-kutterne på kronehodet vil ligge an mot en nedre omkretsdel av borlegemet. Kammeret 87 vil danne et slamfordelingskammer for fordeling av slam til passasjene 86a, 86b i kronehodet.

I tillegg til passasjene 86a, 86b som åpner til

den fremre ende av kronehodet, er det også i kronehodet boret passasjer 89 som i antall svarer til passasjene 86a, 86b og som utstrekker seg oppover fra slampassasjen 24b i kronehodet for å krysse den ytre omkrets av kronehodet 20 ved åpningene 80d som hver er i innretting med én av seriene av åpninger 80a, 80b og 80c og kronehodet har sine rømmer kuttere innrettet med de på borlegemet. Hver passasje 89 krysser én av passasjene 86a, 86b. Dette gir to åpninger 80d mellom hver av rømmer stavene på kronehodet med avstand for en åpning 80d fra dens hosliggende rømmerstav lik en halvdel av av-standen mellom åpningene selv.

Boret ifølge oppfinnelsen er også utstyrt med en kjernekutter. Under henvisning til fig. 3 og 4 er en fang kobling 100 for å holde en kjernekutter 102 plassert i den nedre ende av slampassasjen 24a til borlegemet. Dette er den del av slampassasjen hvor sideveggen divergerer utover fra aksen til passasjen på nedstrømssiden av venturiinnsnev-ringen. Kjernekutteren 102 er en skavende type og holdes av fangkoblingen 100 langs aksen til borlegemet. Kjernekutteren utstrekker seg fra fangkoblingen nedover i den sentrale slampassasje 24b til kronehodet og ender i slangepas-sasjen 24b, men er nær endekutterne.

Under henvisning til fig. 3 og 4 har fang koblingen 100 en avsmalnet basisdel 104 og to fanggripere 106 som utstrekker seg utover fra basisdelen for å gripere kutteren 102. Koblingen er utformet med fire renner med 90° avstand. To av de diametralt motsatte vegger av rennene har spor 110 som utstrekker seg fra b asisdelen 104 til den motsatte

enden av rennene for å gi fanggriperne. Fangkoblingen er fremstilt av ettergivende bronse og den naturlige delevinkel for fanggriperne er i det vesentlige den samme som diver-gensen av sideveggen til den sentrale passasje 24b i hvilken fangkoblingen er anbragt. Ved sammensetning ble kjernekutteren plassert i fangkoblingen og fangkoblingen ble ført inn i den nedre ende av slampassasjen 24a til et sikkert feste er oppnådd.

Under boring vil kreftene fra boringen ha en tendens til å kile fangkoblingen mere fast i den sentrale slampassasje og stramme grepet på kjernekutteren. Bronse har vist seg å være et godt egnet metall for fangkoblingen. Bron-sefangkoblingen er innvendig rømmet slik at den nøyaktig passer til kjernekutteren. Dette feste, sammen med bronse-materialet med en smal avsmalning, f.eks. på 4Jj° for fanggriperne muliggjør at en kjernekutter av fast sintret wolframkarbid kan benyttes uten brudd langs skaftet på grunn av høye klemtrykk.

Som det best fremgår av fig. 8 er kjernekutteren utformet med en skaftdel ved én ende og en rillet eller renne-forsynt del ved den andre ende. Den rillede del har skrue linjeformede riller som gir skruelinjeformede vegger og daler mellom veggene. Toppen av veggene har selvskjerpende skruelinjeformede kanter og kutterkanter 112 som utstrekker seg rundt akselen til kutteren. Hver vegg har en flate 112a som utstrekker seg fra kutterkanten 112 i en sponvinkel og for å forbinde en bakre klaringsflate 112b som utstrekker seg til sideveggen av dalen med en øket sponvinkel. Tverrsnittet til den skruelinjeformede rilledel av kutteren er lik over hele lengden av kutteren har en lik maksimal ytre diameter over hele sin lengde.

Den ytre ende av den rillede del er slipt for å

gi kuttekanter for skaving av en kjerne. Disse kanter utstrekker seg innover fra kanten 112a på veggene for å gi kuttekanter 116, 117, 118 og 119 som er plassert i kvadrat til hverandre. Disse kuttekanter 118 og 119 for avskaving av toppen av kjernen ligger langs en felles diameter av kutteren og hver av dem utstrekker seg til aksen av kutteren. Kuttekantene 116 og 117 for avskaving av toppen av kjernen

■ligger også langs en felles diameter, men utstrekker seg

•innover til like ved aksen til kutteren. Den ytre ende av kutteren er videre slipt for å gi en første sponflate 120

som utstrekker seg bort fra hver av kantene 116, 117, 118

og 119 og en andre flate 122 som utstrekker seg fra flaten 120 til sideveggen av rillen for å gi klaring bakover. I tillegg er hver flate 120 forbundet med kuttekantene 116 og 117 ved en reliefflate 126 hosliggende til aksen for å gi klaring for skavekantene 118 og 119 slik at de kan utstrekke seg til aksen.

Som vist på fig. 7 har endekutterne 38 en indre

del 130 som ligger under utløpsåpningen til den sentrale slampassasje for kronen. De indre endedeler 130 av kutterne er utformet slik at den fremre side 38a på hver er avtrappet for å gi en positiv sponvinkel for skavekanten 38b på den indre del 130. I tillegg danner kanten 131 på den fremre side av delen 130 en skavekant for dannelse av kjernen. Den indre endelfate 132 på kutteren er skråstilt i forhold til den fremre flate 38a for frigjøring av baksiden.

De indre ender av endekutteren 38 er avstandsplassert fra hverandre slik at kuttekanten 131 danner en sylindrisk kjerne når borkronen mates. Toppen av den sylin-driske kjerne vil mens den fremdeles er festet til bunnflaten av fjellborehullet, bli bragt i samvirke med kjernekutteren 102 (etter å ha nådd den nødvendige høyde) og toppen av kjernen skaves av. Kuttet og avbrytningene av kjernen vil bli vasket bort av slamstrømmen gjennom venturidelen.

Som vist på fig. 8 og beskrevet har kjernekutteren 102 visse fordeler fra metallarbeidsendefresen som den erstatter. En endefres må skjerpes med slipende flater 116, 117, 118 og 119. Endefreser har vanligvis fortykkede stav-tverrsnitt for å gi større styrke.

Ved diamantborkroner blir vanligvis kjerner til-formet og deretter brutt av kileformede kjernebrytere pga.

det sentrale kutteproblem (det er ikke noen rotasjonshastig-het ved senterlinjen til kronen). Kronene begynner vanligvis å svikte ved senterlinjen i hårdere sten. De kileform-:ede kjernebrytere flates av ved slitasje og bevirker således at kronen begynner å "ri" og slutter å trenge ned, da et flatt slaganlegg har blitt dannet på innsiden av kronen.

Trekket med den kjernekutter som er vist på fig. 8 er at hvis kjernekutteren skaver en kontinuerlig tilmåtet kjernesubb som er frembragt av kronen, vil slitasjen på kutteren være lik på alle dens flater 120, 122, 112a, 112b,

116, 117, 118, 119, 120 og 122. Også rillene 114 blir slitt med samme hastighet som kutteendene og den ytre diameter på kutteren. En prøve med en 2,5 cm diameters wolframkarbid-kjernekutter som ble kjørt i 16 timer i "Sierra while granite", "Texas Pink granite", og "Kartago-marmor" ga ca. 0,6 cm tap fra kutteenden av kutteren. I tillegg, ble da det samme tverrsnitt for kutteren ble beholdt, kutteren ikke slitt til en stump ende slik det ble med kileformede kjernebrytere. Kutteren skjerpet seg selv på grunn av slipevirkningen til fjellet som derved omdannet en vanskelig slitekraft til et hensiktsmessig formål, fordi åpentbart det r illefor synte verk-

tøys tverrsnittsform og rilling rettet strømmen og banene av stenpartikler etterhvert som de ble kuttet til en jevn slipe- eller oppruingsvirkning på alle kutterens kontakt-flater .

På fig. 3a ble ved bortsliping av 2,54 cm av kutteendelengden til kutteren 102, på en ny kjernekutter med 2,54 cm diameter og en total lengde på 10,16 cm og med 5,08 cm riller 114, en plugg med samme lengde som den fjernede slitasje, innsatt bak kjernekutteren 102 for å bringe de fremre kuttekanter 116, 117, 118 og 119 tilbake til den samme stilling i lengderetning på aksen til borkronen direkte bak kutterne 38.

Utformingen av fangkoblingen 106 for kjernekutteren er utformet for å minimalisere hindringen på slamstrøm-men gjennom venturidelen 24b. Den koniske basisdel av fangkoblingen 104 treffer først ved sin spiss som er blitt av-rundet for å gi en sfærisk flate ved spissen, slamstrømmen som der oppdeles rundt den koniske flate likt med et mini-mum av turbulens. Slamfluidene passerer så gjennom fire passasjer som dannes av rillene i koblingen. Fluidum vil også passere gjennom sporene 110 langs aksen. Slamfluidene strømmer så langs den ytre diameter og rillene 114 i kjernekutteren 102 og vasker bort alt bergkutt, spon og brutte kjerner. Slamstrømmen vasker så bak kuttestavene 38 og vasker bort kutt på flatene 130 og kuttekantene 138.

Det skal forstås at ved utførelsen som er beskrevet vil endekutterne 38 ved deres avdelingskanter 38a rotere i et plan vinkelrett på aksen for borhodet. Det skal også anføres at den fremre ende på kronehodet kan være gitt en konisk form enten en konisk form som er vendt mot forsiden, som vist på fig. 9 eller en omvendt konisk form som illustrert på fig. 10. Idet det vises spesielt til fig. 9 og 10, er slike modifikasjoner av kronehodet vist der. Den eneste forandring i disse modifikasjoner fra den på fig. 1 opptrer i hodedelene. Således er på fig. 8 vist en modifi-sert hodedel 172. Ved denne utførelse er den fremre enden av kronen konkavt konisk formet.Utstrålende svalehalespor er anordnet med intervaller på 45° og endekutterstaver, såsom kutterstavene 176, 178, 180, 182 og 184 er vist. I alle andre henseende er nesedelen 172 den samme.som hodedelen 20 vist på fig. 1. Dette kronehodet er benyttet for boring i skrå geologiske formasjoner og kronen tilveiebringer en bunnhullflate som vist på fig. 9a. Den stiplede linje illustrerer skråstillingen til formasjonen.

Den indre diameter for slampassasjen 24b ved bunnen av boringen 22 er noe smalere enn utsiden av diameteren til den ytre ende av koblingen 100. Også kutterne 38a er normalt plassert slik at de indre ender av disse ligger under kjernekutteren. Hver av disse anordninger gir beskyt-telse mot kjernekutteren og/eller fangkoblingen fra å bli blåst inn i borehullet som bores av et plutselig sug i slam-trykket.

Når borkronen er blitt benyttet i mykt eller middels hårdt fjell som er knusbart og som knuses når det skjæres av som spon av kutterne, er det mulig å benytte en krone-;anordning som vist på fig. 2a. Denne anordning tillater at kronen kan løpe uten en kjernekutter på den sentrale akse av kronen som vist på fig. 2. Ved kutteranordningen på fig. 2a er det benyttet to kuttere 38a motsatt liggende til hverandre i en vinkel på 180°, og gå ut fra senterlinjen til kronen og to kuttere 238 av samme konstruksjon som kutterne 38, men med lengre lengde, er tilveiebragt slik at kuttekanten 131 er utenfor senterlinjen. Ved å sette kutterne 138 slik at de er plassert i kilesporene i 90° fra de to kuttere 38 og 180° i forhold til hverandre og ved å lag kuttelegemene og flatene utstrekke seg utover senterlinjen slik at den ■ indre enden av kutteren overlapper hverandre som vist på teg-ningen, vil kuttevirkningen til borkronen bevirke et rent bunnhull fra den ytre diameter av hullet til senterlinjen av kronen. Ingen kjerne dannes ved denne utforming. Da denne utforming av kutteren 138 i realiteten bevirker at en del av flaten 130 og kuttekanten 131 av kutteren 138 blir ført bakover utenfor senterlinjen hvor kutterne overlapper hverandre,

er denne anordning ikke tilfredsstillende for meget hårdt fjell, som har en tendens til å bryte av kuttekantene 131

på kutterne 138. I mykt og middelshårdt fjell imidlertid er den anordning som er vist på fig. 2a generelt fordelaktig ved at kuttingene gjennomføres til senterlinjen uten noen tapp eller klump av sten tilbake som kan hindre kronens nedoverrettede inntrengning ved å bli matet inn i slamkam-meret 24b. Den åpne venturidel strømmer bak kutterne. Fig.

2a vil rense kuttingene tilsvarende.

Fig. 10 viser en annen dypstensborkrone i sam-

svar med foreliggende oppfinnelse hvor hodedelen 186 har en fremre ende som er konvekst konisk formet og utstyrt med svalehaleformede spor såsom sporet 188 og inn i hvilket egnede kutter staver, såsom kutter stavene 190 og 192 er plassert på samme måte som beskrevet tidligere. Som vist på fig.

10 er en rømmerkutter 196 sammenlåst ved hjelp av en L-

formet låseseparator 197 med endekutteren 192 ved et innhakk 198 som er utformet i den motstående flate til endekutteren 192. Separatoren samvirker med skulderen til innhakket 198

og forhindrer en radiell bevegelse utover av kutterstaven 192. På samme måte kan de radielle endekutterne i hodedelen 172 og 20 som er vist på fig. 8 og 1, respektivt, også bli låst i stilling mot radiell utoverrettet bevegelse og fri-gjøring fra det respektive kronehodet ved hjelp av en L-formet separator. Kronehodet på fig. 10 borer et hull med en bunnflateutforming som vist på fig. 10a og benyttes ved høy-hastighetsboring i myke formasjoner.

Det skal anføres at de forskjellige utforminger av borhodene eller nesedelen muliggjør valg av en spesiell nese-delutforming for den beste boring i forskjellige fjellformasjoner. Foranbringene fra én konstruksjon til en annen kan hurtig gjennomføres når boret er løftet ut av hullet. Kronehodet 20 og kronehodet på fig. 9 og 10 kan utformes av dobbelttrukket varmebehandlet SAE 4150-stål som er behandlet til en Rockwell C-hårdhet mellom 50 og 55. Dette gir tilstrekkelig styrke til å hemme utriving av kutter stavene pga. et for stort dreiemoment. Når kutterne slites, er det ikke behov for å sende borkronen til et annet sted for vedlikehold.

Kutter stavene, enten de er den aksiale kutterstavtypen av den radiale kutterstavtypen er fortrinnsvis utformet av sintrert wolf r amkarbid . Slike sintrede v/ol f r amkarbid-kuttestavelement er utformet ved den prosess som er beskrevet i U.S. patent nr. 1.549.615 og nr. 1.721.416 (Schroter). Disse sintrede wolframkarbidelementer inneholder et grunnmassemetall som. velges fra gruppe VIII i det periodiske system. Et foretrukket grunnmassemetall er kobolt, og sintrert wolframkarbidkuttestavelementer som inneholder fra'ca. 5 vekt-% til ca- 25 vekt-% kobolt er egnet for bruk i sam-svar med foreliggende oppfinnelse.

Slamstrømegenskapene for denne borkrone er utmerket. Når søylen av slamfluidum går inn i enden av kroneborings-passasjen 24, vil den ombøyde toppende av slampassasjen gi en minimal turbulens når slamfluidene går inn i venturibor-ingen. Slamsøylen dempes noe ned og øker sin hastighet uten en skarp forandring i slamtrykk. Ved ca. en tredjedel av ;lengden av den avsmalnende venturi til innsnevnringen av venturidelen når slamstrømmen de langstrakte åpninger som dannes av krysningen av de i lengderetning forløpende passasjer 86 med den sentrale passasje 24a. Strømmen oppdeles her i en sentral søyle og i passasjer 86, åtte i den viste utførelse. Slamstrømmen i den sentrale søyle når så den avsmalnende konus-del til fangkoblingen 100 og strømmer derved som tidligere beskrevet. Slammet strømmer gjennom passasjen 86 til kammeret 87 og så gjennom passasjene 86a, 86b for å vaske endekutterne 38.

Krysningen mellom de borede passasjer 82, 83, 84,

89 og den sentrale slampassasje ved de steder som tidligere er beskrevet og den oppoverrettede skråstilling av deres tilsvarende slamåpninger 80a, 80b, 80c og 80d resulter i at det holdes et godt trykk og slam strømmer til og fra åpningene 80a, 80b, 80c og 80d med slammstrømmen som beveger seg oppover langs borelegemet. Passasjene 83 som krysser den sentrale slampassasje 24b ved innsnevringen til venturidelen virker under lavt trykk og slamstrøm, men dette synes å frem-me slamstrømning fra de andre åpninger og opprettholdelse av maksimal strøm gjennom ved et gitt trykk. Tapet av slam-strømningsvolum i et forsøk ga 1419 l/min. ved startenden av venturidelen 24 og tapet var 189,5 l/min. for en netto-strøm på 1230 l/min. Den lille vinkel (mindre enn 5°) for krysningen av slampassasjene 86 med den sentrale slampassasjen minimaliserer slamfluidumforstyrrelser ved å tilveiebringe flere avstandsplasserte lange gradvise åpninger til den sentrale passasje. Ved fjerning fr hullet kan kronehodet bare fjernes ved å benytte en stor skiftenøkkel for

å dreie kronehodet av borlegemet uten å fjerne sistnevnte fra borstrengen. Rømmer kutterne kan bli benyttet som vriflater. Til slutt, kronehodet kan utstyres med spor 200._ som kan.motta stålblokker for å frembringe vriflater.

Etter at kronehodet er fjernet blir bunnkilen for rømmerne 54, dvs. de som samvirker med bunnen av sporet slått på deres frilagte ender for å drive dem nedover i et ;rom ved deres nedre ender og over kutterne 38. Dette fri-gir låsevirkningen til kilene og frir rømmerne for fjerning.

Ved fjerning av rømmeren ved dens ytre ende, kan hver endekutter 38 bli fjernet ved å slå den indre ende av kilen 47 for å drive den ut av kronehodets omkrets. En an-slagsstang kan bli vinklet gjennom slamåpningene for å samvirke med kilen og den ytre ende av stangen slås med en slag-hammer.

Rømmer kutterne 66 på borelegemet kan bli fjernet på samme måte som rømmerkutterne 54. Det skal bemerkes at det er et rom mellom hvert sett av hosliggende kiler for hosliggende rømmer seksjoner for å tillate at kilene kan slås ved deres ender for frigivning av rømmer seksjonene etter hverandre.

For å fjerne borkronen fra borstrengen, kan vrid-ningsplan 72a på låseklemmen 72 bli benyttet for å gjenge boret av borstrengen ved å gjenge ut den gjengede del 14

fra strengen. Dreining av låseklemmen 72 på borlegemet for-

hindres av heftsveisene mellom disse og klemringen 70.

Det skal bemerkes at låseklemmen 72 har en avsmalning innover og oppover 72b på sin ytre omkrets for å føre borkronen på innsiden av avtrapninger eller skuldre som kan forefinnes i borehullet ved uttrekningen.

Claims (49)

1. Bergborkrone som kan rotere om en akse for bor-ingshull, hvilken krone har en strål gjennomgående passasje og en fremre ende, et antall svalehaleformede spor som åpner tilden fremre ende, hvilke spor er anordnet vinkelmessig rundt den sentrale passasje og som utstrekker seg i sideretning fra den sentrale passasje til den ytre omkrets av kronen, et antall første kuttere med svalehaleform som er plassert i sporene med hver ragende utover fra kronen i en flateretning til en skavende kant som utstrekker seg radielt for aksen for avskavning av sten fra hullets bunn ved rotasjon av borkronen, idet kutteren og dens skavende kan utstrekker seg fra passasjen i sideretning til den ytre omkrets av kronen og utenfor denne, idet hvert av sporene har kileinnretninger anordnet i bunnen av sporet for fastkiling av kutteren for å innfange svalehaleutformingen av kutteren mellom bunnen av sporet og det svalehaleformede sporet for sikkert å låse kutteren i sporet under drift av .'kronen.

'2. Bergborkrone som angitt i krav 1, hvor kutterne hver har et fremre avdelende flatefremspring og en ytre relieffside som krysser avdelingsflaten for å tilveiebringe skavekanten.

3. Bergborkrone som angitt i krav 1, hvor kutterne har deler som utstrekker seg innover for den sentrale passasje og ender i en skavekant som utstrekker seg generelt aksielt til kronen for skaving av en hullkjerne som opptas i slampassasjen.

4. Bergborkrone som angitt i krav 3, karakterisert ved at avdelingsflaten på hver kutter har en positiv sponvinkel på nevnte deler og en ikke-positiv sponvinkel på den gjenblivende av avdelingsflaten.

5. Bergborkrone som angitt i krav 1 eller 3, hvor hver av kutterne har en ytre avdel ing skant som utstrekker seg parallelt til kroneaksen for skaving av veggen til hullet og en endereliefflate som utstrekker seg bort fra kanten med en radius som er skarpere enn radiusen til hullet.

6. Bergborkrone som angitt i krav 1, hvor kronen har første passasjer i forbindelse med den sentrale passasje-åpning i den fremre ende av kronen for å vaske kutterne med passasj ene.

7. Bergborkrone som angitt i krav 6, hvor det er en første av nevnte første passasjer hosliggende til avdelingsflaten på hver kutter og en andre av de første passasjer som er hosliggende til den bakre ende av hver kutter, idet den første av de første passasjer er plassert mot den indre ende av kutteren og den andre av de første passasjer er plassert mot den ytre ende av kutteren.

8. Bergborkrone som angitt i krav 6, hvor den sentrale passasje har en venturibegrensning og i lengderetningen for-løpende andre passasjer som utstrekker seg i en butt vinkel til aksen for kronen og krysser den sentrale passasje opp-strøms for venturibegrensningen i den øvre del av kronen, hvilke i lengderetning forløpende passasjer utstrekker seg •nedover i delen til forbindelse med de nevnte første passasjer for å levere slam til den fremre ende for å vaske kutterne.

9. Bergborkrone som angitt i krav 1, hvor et antall rømmer kuttere utstrekker seg parallelt til kronens akse og er montert i avstandsplasserte stillinger rundt aksen og på omkretsen til kronen slik at de rager ut fra denne for å skave av veggen til hullet.

10. Bergborkrone som angitt i krav 9, hvor et antall av første i sideretning forløpende passasjer står i forbindelse med den sentrale passasje og er åpne til den ytre omkrets av kronen mellom hver av de hosliggende rømmrkuttere, hvilke første passasjer utstrekker seg nedover fra kronens ytre omkrets og krysser den sentrale passasje.

11. Bergborkrone som angitt i krav 10, hvor hver av de første passasjer krysser én av en gruppe av andre passasjer som utstrekker seg fra den øvre del av den sentrale passasje nedover mot den fremre ende av kronen for å danne en forbindelse med slamutløpspassasjene i den fremre ende av kronen.

12. Bergborkrone som angitt i krav 11, hvor en første gruppe av nevnte første passasjer krysser den andre passasje ved deres krysning med den sentrale passasje ved første sirkulært avstandsplasserte steder rundt kroneaksen.

13. Bergborkrone som angitt .i krav 12, hvor den sentrale passasje har en venturiutforming med en innsnevring ned-strøms for de første sirkulært avstandsplasserte steder.

14. Bergborkrone som angitt i krav 13, hvor andre og tredje grupper av første passasjer hver krysser den sentrale passasje ved respektive sirkulært avstandsplasserte steder rundt kroneaksen med den andre gruppe kryssende ved innsnevringen til venturibegrensningen og hvor en tredje gruppe krysser nedstrøms for denne.

;15. Bergborkrone som angitt i krav 10, hvor kronen har et legeme på hvilket det er montert minst et par av rømmer kutterne og et fjernbart kronehode på hvilket er montert de første kuttere og minst en del av rømmerkutterne, at andre passasjer er utformet i legemet og at delen av den sentrale passasje i legemet åpner til et kammer mellom legemet og kronehodet, at kronehodet har tredje passasjer som utstrekker seg fra nevnte kammer til steder hosliggende til den fremre kant og den bakre kant på hver av de første kuttere for å tilføre slamfluidum for å vaske de første kuttere.

16. Bergborkrone som angitt i krav 15, hvor én av de første passasjer mellom hver av de hosliggende kuttere krysser én av en gruppe andre passasjer som utstrekker seg fra den øvre del av den sentrale passasje nedover mot den fremre ende av kronen for å stå i forbindelse med slamutløpspassas-jene i den fremre ende av kronen.

17. Bergborkrone som angitt i krav 16, hvor en første gruppe av de første passasjer krysser de andre passasjer ved . første steder som er sirkulært avstandsplasserte rundt kroneaksen og ved krysningene til den første passasje med den sentrale passasje.

18. Bergborkrone som angitt i krav 17, hvor den sentrale passasje har en venturiutforming med en innsnevring nedstrøms for de første sirkulært avstandsplasserte steder og i legemet.

19. Bergborkrone som angitt i krav 18, hvor andre og tredje grupper av første passasjer hver krysser den sentrale passasje ved sirkulært avstandsplasserte steder rundt kroneaksen med den andre gruppe kryssende ved innsnevringen til venturibegrensningen og den tredje gruppe kryssende ned-strøms for denne og i legemet.

20. Bergborkrone som angitt i krav 9, omfattende et legeme og et fjernbart kronehode på legemet for montering av den første kutter.

21. Bergborkrone som angitt i krav 20, hvor kronehodet innbefatter i hvert fall en del av rømmer kutter sporene som utstrekker seg i lengderetning av kronehodet, og åpninger inn i sporene for opptak av de første kuttere, hvilke rømmer-kuttespor og rømmerkuttere som anbringes i disse begge har svalehaleutforming for å holde rømmer kutterne i deres opptaksspor, og kileinnretninger i bunnen av hvert av rømmer-kuttesporene for fastkiling av rømmer kutterne radielt utover for aksen til borkronen for å låse rømmer kutter ne i sporene.

22. Bergborkrone som angitt i krav 21, hvor fast-kilingsinnretningen for rømmer kutterne omfatter et par av samvirkende motsatt avsmalnede kiler.

23. Bergborkrone som angitt i krav 21, hvor legemet har ekstra rømmer kutter spor med svalehaleutforming for opptak av rømmer kuttere, hvilke ekstra rømmerkuttespor utstrekker seg inn i enden av legemet hosliggende til kronehodet og at det i disse er anordnet svalehaleformede rømmer kuttere, idet svalehaleutformingene samvirker for å holde rømmerkutterne i deres opptaksspor, og at det er anordnet kileinnretninger i bunnen av hvert av de ekstra rømmerkuttespor for fast kiling av rømmer kutterne radielt utover til aksen for borkronen for å låse rømmer kutterne i sporene.

24. Bergborkrone som angitt i krav 23, hvor hver av de første passasjene mellom seg krysser én av en gruppe av andre passasjer som utstrekker seg fra den øvre del av den sentrale passasje nedover mot den fremre ende av kronen for å tilveiebringe en forbindelse med slamutløpspassasjene i den fremre ende av kronen.

25. Bergborkrone som angitt i krav 24, hvor en første gruppe av de første passasjer krysser respektive av de andre passasjer i området ved deres krysning med den sentrale passasje og ved første sirkulære avstandsplasserte steder rundt kroneaksen.

26. Bergborkrone som angitt i krav 25, hvor den sentrale passasje har en venturiutforming i legemet med en innsnevring nedstrøms for de første sirkulært avstandsplasserte steder.

27. Bergborkrone som angitt i krav 26, hvor andre og .tredje grupper av de første passasjer krysser den sentrale •passasje ved respektive sirkulært avstandsplasserte steder rundt kroneaksen med den andre gruppe kryssende ved innsnevringen til venturibegrensningen og den tredje gruppe kryssende nedstrøms for denne.

28. Borkrone som angitt i krav 66, hvor kileinnret-ningen for eømmwekutterne omfatter samvirkende motsatt av-skrånede kiler.

29. Bergborkrone som angitt i krav 1, med en kjerne-skaver plassert på aksen til kronen i den sentrale passasje og hvor kutterne har deres indre ender liggende under en sentral slampassasje, men avstandsplassert fra hverandre, hvorved en kjerne festet til bunnen av en hullflate dannes når boringen skrider frem, hvilken kjernekutter er plassert for samvirke med kjernen som dannes på bunnflaten for å skave av toppen av kjernen når boringen skrider frem.

30. Bergborkrone som angitt i krav 29, hvor borkronen innbefatter et antall rømmer kuttere som rager ut fra den ytre omkretsen på denne parallelt til kronens akse, hvilke rømmerkuttere har skavekanter som hver utstrekker seg i det vesentlige i lengderetning for å skave hulldiameteren ved rotasjon av delen og er utformet med en svalehaleform, et antall spor i den ytre omkretsen til delen for opptak av rømmer kutterne, hvilke spor har svalehaleform for innsetting av rømmer kutteren i samvirke med svalehaleformen til røm-merkutterne og rom ved bunnen av sporene som utstrekker seg i det vesentlige over hele lengden av sporene for festing av kileinnretninger, kileinnretninger i rommene for samvirke med bunnen av rømmer kutterne for å kile kutterne utover og sikkert innsette nevnte rømmerkuttere i deres opptaksspor mellom bunnene av sporene og deres svalehaleutforming, hvilke spor er plassert vinkelmessig rundt delen og er anordnet for å sørge for drift av rømmer kutterne over i det vesentlige den fulle lengde av delen og at kileinn-retningen utstrekker seg for samvirke med en hoveddel av lengden til rømmer kutterne langs sporene.

31. Bergborkrone som angitt i krav 29, hvor kronen har et legeme og et fjernbart kronehode som er forbundet til 'den fremre enden av legemet og at den sentrale passasje omfatter første og andre innrettede deler, én i legemet og én i kronehodet, en fangkobling som er kilt fast i den første del av den sentrale passasje ved den fremre enden av denne for understøttelse av kjerneskaveren slik at den rager frem fra legemet inn i kammeret mellom de første og andre deler av den sentrale passasje.

32. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor borkronen innbefatter et antall rømmerkuttere som rager frem fra den ytre omkrets parallelt med aksen til kronen, hvilke rømmerkuttere har skavekanter som utstrekker seg i det vesentlige hver i lengderetning for å skave hulldiameteren ved rotasjon av delen, hvilke rømmerkuttere er utformet med en svanehaleform, et antall rømmerspor i den ytre omkrets av kronen for opptak av rømmerkutterne, hvilke rømmerspor har svalehaleform for innsetting av rømmerkutteren i samvirke med svalehaleformen til rømmer kutterne og rom ved bunnene av sporene som utstrekker seg i det vesentlige i den fulle lengde av sporene for opptak av kileinnretninger, og kileinnretninger i ,rommene for samvirke med bunnen av rømmer kutterne for å kile kutterne utover og sikkert innsette rømmer kutterne i deres opptaksspor mellom bunnene av sporene og svalehaleformene til disse, hvilke spor er plassert vinkelmessig rundt kronen og er anordnet for å gi en drift av rømmer-kutterne over i det vesentlige den fulle lengde av kronen og at kileinnretningene strekker seg for å samvirke vesentlig med hele lengden av rømmer kutterne langs sporene.

33. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor fangkoblingen er utformet av ettergivende bronse.

34. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor fangkoblingen har en konisk avsmalnet endedel oppstrøms for kjerneskaveren og riller som utstrekker seg i aksial lengde av koblingen.

35. Bergborkrone som angitt i krav 33, hvor fangkoblingen har en konisk avsmalnet endedel oppstrøms for kjerneskaveren og riller som utstrekker seg i aksial lengde av ;koblingen.

'36. Bergborkrone som angitt i krav 29, hvor kjerneskaveren har skruelinjeformede riller som utstrekker seg fra den fremragende ende mot fangkoblingen, idet kjerneskaveren videre innbefatter et antall med radielt forløpende skavekanter på den fremre ende som utstrekker seg langs kantene til veggene som dannes av rillene og til aksen for kjerneskaveren.

37. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor kjerneskaveren har skruelinjeformede riller som utstrekker seg fra den fremragende ende mot fangkoblingen og et antall radielt forløpende skavekanter på den fremre ende av kjerneskaveren som utstrekker seg langs kantene av veggene som dannes av rillene og til aksen for skaveren.

38. Bergborkrone som angitt i krav 34, hvor kjerneskaveren har skruelinjeformede riller som utstrekker seg fra den fremragende ende mot fangkoblingen, og et antall radielt forløpende skavekanter på endeflaten til dens frem ragende ende og som utstrekker seg langs kantene til veggene som dannes av rillene og til aksen for skaveren.

39. Bergborkrone som angitt i krav 34, hvor basisdelen har en sfærisk krummet flate ved sin spiss.

40. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor diameteren i den andre del av den sentrale passasje ved kammeret er mindre enn diameteren for den nedstrøms ende av fangkoblingen.

41. Bergborkrone som angitt i krav 31, hvor den sentrale passasje har en venturiutforming med innsnevring til venturidelen oppstrøms for fangkoblingen.

42. Bergborkrone som angitt i krav 41, hvor antallet første slampassasjer krysser den sentrale passasje i en butt vinkel ved et sted oppstrøms for venturi innsnevr ingen og utstrekker seg.i lengderetningen for å åpne til kammeret, første, andre og tredje grupper av andre passasjer åpner til de sentrale passasjer og de første passasjer utstrekker seg i sideretning i en retning utover og oppover for å åpne til ;den ytre omkrets av legemet, hvilken første gruppe passasjer åpner til den sentrale passasje ved den første passasje hvor sistnevnte krysser den sentrale passasje, hvilke andre og tredje grupper av passasjer krysser de andre passasjer og utstrekker seg til den sentrale passasje ved innsnevringen og ved stedet for fangkoblingen respektivt.

43. Bergborkrone som angitt i krav 42, hvor fangkraven har en konisk avsmalnet basisdel oppstrøms for kjerneskaveren og riller som utstrekker seg aksielt i lengden av fangkoblingen .

44. Bergborkrone som angitt i krav 43, hvor kjerneskaveren har skruelinjeformede riller som utstrekker seg fra den fremragende ende mot fangkoblingen, og et antall radielt forløpende skavekanter på den fremre ende av kjerneskaveren som utstrekker seg langs kantene til veggene som dannes av rillene og til aksen for skaveren.

45. Bergborkrone som angitt i krav 43, hvor basisdelen har en sfærisk krummet flate ved sin spiss.

46. Bergborkrone som angitt i krav 9, hvor de øverste rømmerkuttere har innover skråstilte skavekanter for rømming av et innsnevret hull ved tilbaketrekking av kronen.

47. Bergborkrone som angitt i kravene 1, 21, 23, hvor kutterne er av sintrert wolframkarbid.

48. Bergborkrone som angitt i krav 1 eller 23, hvor kileflatene til kilene og flatene som kommer i kontakt med kileflatene har en oppruet flate.

49. Bergborkrone som angitt i krav 23, hvor en klemring som er boltet til legemet til borkronen samvirker med og klemmer mot endene til de øverste rømmerkuttere, og en gjenget ringdel samvirker og låser den boltede klemring mot til-bakeslag.