RS50874B

RS50874B - Glava za bušenje fluidom

Info

Publication number: RS50874B
Application number: YUP-417/04A
Authority: RS
Inventors: Timothy Gregory Hamilton Meyer
Original assignee: Cmte Development Limited
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2010-08-31
Also published as: EP1454029A4; DE60221277T2; CN1327103C; DE60221277D1; BR0214166A; AUPR886401A0; PL370861A1; YU41704A; PL199155B1; EA200400676A1; ES2290336T3; CA2467003C; AU2002339245B2; WO2003042491A1; ATE367506T1; CN1623027A; BR0214166B1; CO5590978A2; ZA200403930B; US20050034901A1

Abstract

Glava (1) za bušenje fluidom, naznačena time, što ima više mlaznica u rotirajućem sklopu (2) sa mlaznicama (3, 4, 5, 6), pomenute mlaznice (3, 4, 5, 6) su prilagođene da se u njih ubacuje fluid pod visokim pritiskom i da se formiraju mlazevi (7) tako pozicionirani da mogu da seku kamen u neposrednoj blizini mlaznica, i postavljeni pod takvim uglom da izazivaju silu reakcije koja okreće sklop (2) sa mlaznicama, glava ima prsten (10) za distanciranje koji je koncentrično postavljen u odnosu na rotirajući sklop (2) sa mlaznicama i iza mlaznica (7) gledano u smeru prodiranja glave (1) za bušenje, prsten (10) za distanciranje ima spoljni obim tako dimenzionisan da odgovara određenom delu rupe koju buši glava (1) za bušenje.Prijava sadrži još 7 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na glavu za bušenje fluidom izmišljenu posebno, ali ne i samo, za korišćenje sa uređajem za bušenje fluidom tipa kao što je opisan u australijskoj patentnoj prijavi 700032, čiji je sadržaj objedinjen u ovoj prijavi i sa njom čini celinu.

Prethodno stanje tehnike

Pri upotrebi uređaja za bušenje fluidom, uopšte gledano, a posebno kod uređaja kao što je tip opisan u australijskoj patentnoj prijavi AU700032, kamen kroz koji se buši rupa erozijom fluidnog mlaza je često tvrd i težak za rezanje ili eroziju dejstvom mlaza vode.

Problem kod uređaja za bušenje fluidom ovog tipa je u tome što je prodiranje glave za rezanje teško regulisati zbog nekonzistentne prirode kamena koji se reže. Tipično je da se glava zadržava u oblastima gde je kamen tvrđi, što izaziva preterano proširivanje kamena u okolini ove oblasti sve dok se kamen ispred glave za bušenje ne ukloni u dovoljnoj meri da glava može da nastavi sa prodiranjem, usled čega se glava za bušenje naglo pomera unapred što dovodi do pojave neravnomemog prečnika izbušene rupe.

Pri bušenju rupa pomoću bušilice sličnoj onoj opisanoj u australijskoj patentnoj prijavi AU700032, mlazevi vode pod visokim pritiskom seku kamen ispred burgije, pri čemu se odvaljuju parčići kamena koji se zovu kamena strugotina. Potrošena struja vode potom teče unazad duž izbušene rupe, prvo kroz prstenasti slobodan prostor između tela burgije i zida rupe. a potom kroz mnogo veći prstenasti slobodan prostor između creva za dovod vode pod visokim pritiskom i zida rupe. Strugotinu odnosi ovaj tok vode. Zapreminski protok mlazova vode je konstantan za neku datu kombinaciju pritiska pumpe i prečnika mlaznica. dok je brzina bušenja određena korakom prodiranja burgije i prečnikom rupe.

Da bi se potrošena voda i strugotina kretale u nazad kroz prstenasti slobodan prostor između tela alata i zida rupe, potrebno je da postoji razlika u pritiscima duž alata. Prema tome, viši pritisak deluje na prednju površinu burgije nego na zadnju površinu. Veličina razlike ovih pritisaka je određena ekvivalentnom površine protoka prstenastog prostora, zapreminskim protokom potrošene vode i strugotine i dužinom tela alata.. Ukoliko je ekvivalent površine protoka prstenastog otvora dovoljno mali onda će rezultujuća razlika u pritiscima biti dovoljno velika da stvori silu koja deluje u nazad koja je veća od ukupne sile, stvorene retro-mlazevima, koja deluje unapred. Ovo dovodi do zaustavljanja prodiranja burgije, čak možda i do potiskivanja burgije u nazad. Ovo se naziva "zaustavljanje burgije".

Dve različite, ali međusobno povezane situacije mogu da izazovu zaustavljanje alata. Prvo, ako je prečnik probušene rupe ispod kritične vrednosti. alat će se zaustaviti. Drugo, ukoliko su delovi strugotine veći od slobodnog prstenastog prostora, oni ga mogu delimično začepiti, čime se smanjuje ekvivalent površine protoka i čime se izaziva zaustavljanje alata.

Takođe postoji i konflikt zahteva u oblasti sklopa okretne mlaznice glave za rezanje fluidom, između ostavljanja dovoljnog prostora za prolaz delova kamena erodiranog dejstvom mlaza vode oko okretne mlaznice glave za rezanje i koje odnosi tok vode u nazad, i neophodne potrebe da se izlaz mlaznica za fluid nalazi što je bliže površini kamena moguće da bi se optimizovala sila rezanja.

Kratak opis pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na glavu za rezanje fluidom tipa sa više mlaznica, u obrtnom sklopu sa mlaznicama. Pomenute mlaznice su prilagođene da se u njih ubacuje fluid pod visokim pritiskom i da se formiraju mlazevi tako pozicionirani da mogu da seku kamen u neposrednoj blizini mlaznica, i postavljeni pod takvim uglom da izazivaju silu reakcije koja okreće sklop sa mlaznicama. Glava ima prsten za distanciranje koji je koncentrično postavljen u odnosu na rotirajući sklop sa mlaznicama i iza mlaznica gledano u smeru prodiranja glave za bušenje. Prsten za distanciranje ima spoljni obim tako dimenzionisan da odgovara određenom delu rupe koju buši glava za bušenje.

Poželjno je da prsten za distanciranje bude cilindričnog oblika i da ima prstenasti zazor u odnosu na obrtni sklop sa mlaznicama. Zazor je tako dimenzionisam da omogući parčićima kamena, koji erodira pod dejstvom mlazeva fluida, da prolaze između prstena za distanciranje i obrtnog sklopa sa mlaznicama.

Poželjno je da telo glave za bušenje fluidom, koje se nalazi iza prstena za distanciranje gledano u smeru prodiranja glave za bušenje, ima podužne žlebove koji predstavljaju podužne kanale za prolaz pomenutih delića kamena duž glave za bušenje.

Poželjno je da kanali budu međusobno razdvojeni podužnim rebrima dimenzionisanim i konfigurisanim tako da omoguće, u željenom nivou, bočno vođenje glave za bušenje unutar rupe koju pravi glava za bušenje.

Poželjno je da rotirajući, sklop sa mlaznicama bude cilindričnog oblika i podužno stepenast da bi imao delove različitih prečnika tako da se izlazi mlaznica postavljenih u pomenutim različitim delovima nalaze na različitim poluprečnicima od ose obrtanja rotirajućeg sklopa sa mlaznicama.

Poželjno je da cilindrični rotirajući sklop sa mlaznicama ima delove sa dva različita prečnika, s time da deo manjeg prečnika bude blizu napadne strane rotirajućeg sklopa sa mlaznicama, a deo većeg prečnika uz prsten za distanciranje.

Poželjno je da deo rotirajućeg sklopa manjeg prečnika ima jednu ili više mlaznica upravljenih ka napred i prilagođenih da erodiraju kamen ispred glave za bušenje fluidom tokom prodiranja.

Poželjno je da deo rotirajućeg sklopa većeg prečnika ima barem jednu mlaznicu za proširivanje postavljenu tako da upravlja mlaz fluida ka periferiji izbušene rupe neposredno ispred napadne ivice prstena za distanciranje.

Kratak opis crteža

Pored svih drugih oblika koji mogu da uđu u oblast pronalaska, jedan poželjan oblik pronalaska će biti opisan u daljem tekstu pomoću primera uz pozivanje na priložene crteže, na kojima je: Slika 1 bočna projekcija glave za bušenje fluidom prema pronalasku, i Slika 2 projekcija u perspektivi glave za bušenje fluidom prikazane na slici 1.

Detaljan opis poželjnih rešenja prema pronalasku

Kod poželjnog rešenja prema pronalasku, napadni kraj glave za bušenje fluidom, generalno označene brojem 1. ima obrtni slop 2 sa mlaznicama koji je uglavnom cilindričnog oblika i može lako da se vidi na slici 2. Obrtni sklop sa mlaznicama ima više mlaznica 3, 4, 5 i 6 iz kojih izlaze mlazevi 7 fluida, obično vode, pod visokim pritiskom. Pritisak mlazeva je dovoljan da erodira kamen u oblasti oko glave za bušenje radi izvođenja rupe u kamenu na način opisan u australijskoj patentnoj prijavi 700032.

Kod ovog pronalaska obrtni sklop 2 sa mlaznicama ima dva dela, napadni deo manjeg prečnika 8 i izlazni deo većeg prečnika 9. Bilo bi poželjno da sklop sa mlaznicama bude podeljen na veći broj stepenastih delova različitih prečnika, ukoliko se to želi.

Na ovaj način svaki mlaz 7 je postavljen na različitom prečniku od ose obrtanja rotirajućeg sklopa 2 sa mlaznicama. Svaki mlaz je postavljen pod takvim uglom da se njegova efektivna oblast rezanja preklapa sa efektivnim oblastima rezanja susednih mlazeva, ili se, u slučaju najdaljeg mlaza koji izlazi iz mlaznice 6, efektivna zona rezanja se prostire do spoljnog prečnika prstena 10 za distanciranje koji će biti opisan u daljem tekstu.

Glava za bušenje fluidom ima prsten 10 za distanciranje koji je obično cilindričnog oblika i ima unutrašnji zazor 11 prstenastog oblika u odnosu na deo 9, rotirajućeg sklopa sa mlaznicama, najvećeg prečnika. Prstenasti zazor 11 je tako dimenzionisan da upravlja tokom delića kamena, većim od prethodno određene dimenzije, erodiranih dejstvom mlazeva 7 fluida, između prstena 10 za distanciranje i rotirajućeg sklopa sa mlaznicama.

Telo glave za bušenje fluidom koje se nalazi u oblasti 12 iza prstena 10 za distanciranje gledano u smeru prodiranja glave za bušenje, kao što je prikazano strelicom 13, ima podužna užlebljenja. Žlebovi formiraju podužne kanale 14 razdvojene podužnim rebrima 15, koja povećavaju dužinu glave za bušenje fluidom tipa opisanog u australijskoj patentnoj prijavi AU700032. Iako preostali deo glave za bušenje fluidom nije prikazan na priloženim crtežima, poželjno je da se konfiguracija sa žlebovima proteže unazad iza dela prikazanog na crtežima i može biti prava, helikoidna, ili bilo koja druga konfiguracija.

Podužni kanali 14 obezbeđuju lak prolaz delićima kamena izbačenih oko glave za bušenje vodom koja izlazi u vidu mlazeva 7, dok rebra 15 ne samo da usmeravaju deliće kamena, već služe i za vođenje glave za bušenje unutar rupe koja je izrađena erozijom mlazeva 7. Na ovaj način moguće je podesiti veličinu i konfiguraciju rebara 15, naročito u odnosu na spoljni prečnik prstena 10 za distanciranje da bi se ograničio stepen naginjanja glave za bušenje unutar rupe.

Zbog prstena 10 za distanciranje glava za bušenje fluidom ne može da prodire unutar rupe sve dok periferija rupe nije dovoljno proširena, do željenog prečnika, dejstvom mlaza koji izlazi iz mlaznica 5 i 6. Mlaz koji izlazi iz mlaznice 6 je tako postavljen da se proteže do prečnika prstena za distanciranje i kombinacija mlazeva za proširivanje i prstena za distanciranje obezbeđuju ravnu i relativno uniformnu rupu u kamenu.

Prsten za distanciranje upravlja prodiranjem glave za bušenje, sprečavajući preterano proširivanje rupe u kamenu u oblastima gde je kamen mekši, čime se omogućava brže prodiranje glave.

Prsten za distanciranje, glava za rezanje i telo alata su tako konstruisani da se spreči zaustavljanje alata tokom rada. Pošto napadna ivica prstena 10 za distanciranje ima spoljni prečnik koji je malo veći od prečnika tela alata za bušenje, to postavlja višu donju granicu ekvivalenta površine protoka prstenastog slobodnog prostora formiranog između tela alata za bušenje i zida rupe.

Osim toga, postojanje kanala 14 duž tela alata povećava ekvivalent površine protoka prstena, čime se smanjuje verovatnoća zaustavljanja burgije tokom rada.

Prstenasti slobodni prostor formiran između unutrašnje površine prstena za distanciranje i dela glave za rezanje koji ima veći prečnik takođe ograničava dimenzije komadića strugotine koji mogu da prođu kroz prstenasti slobodni prostor između tela alata za bušenje i zida rupe. Komadići koji su preveliki ostaju ispred ovog unutrašnjeg prstenastog slobodnog prostora gde mogu dalje da se raskomadaju dejstvom mlazeva vode, posebno mlaza broj 6. Na ovaj način, odgovarajućim izborom relativnog prečnika najvećeg dela glave za rezanje i unutrašnje površine prstena za distanciranje, dimenzije komadića koji prolaze duž tela alata mogu da budu određene tako da oni mogu slobodno da prolaze duž kanala. Ovo eliminiše mogućnost da ovi komadići smanje ekvivalent površine protoka prstenastog slobodnog prostora između alata za bušenje i zida rupe.

Zahvaljujući stepenastom rotirajućem sklopu 2 sa mlaznicama moguće je postaviti mlaznicu 6 za proširivanje bliže površini kamena koji se reže nego što je to ranije bilo moguće, čime se povećava efikasnost mlaza za proširivanje i omogućava brže i ravnomernije prodiranje glave za bušenje fluidom.

Stepenasti rotirajući sklop sa mlaznicama takođe omogućava da se veći broj mlazeva za proširivanje postavi pod uglom u nazad kao što jasno može da se vidi na slici 1 za mlaznice 5 i 6. Ovo povećava potiskivanje glave za bušenje u napred i dejstvuje suprotno potisku u nazad iz mlaznica 3 i 4.

Claims

1. Glava (1) za busenje fluidom, naznačena time, što ima više mlaznica u rotirajućem sklopu (2) sa mlaznicama (3, 4, 5, 6), pomenute mlaznice (3, 4, 5, 6) su prilagođene da se u njih ubacuje fluid pod visokim pritiskom i da se formiraju mlazevi (7) tako pozicionirani da mogu da seku kamen u neposrednoj blizini mlaznica, i postavljeni pod takvim uglom da izazivaju silu reakcije koja okreće sklop (2) sa mlaznicama, glava ima prsten (10) za distanciranje koji je koncentrično postavljen u odnosu na rotirajući sklop (2) sa mlaznicama i iza mlaznica (7) gledano u smeru prodiranja glave (1) za bušenje, prsten (10) za distanciranje ima spoljni obim tako dimenzionisan da odgovara određenom delu rupe koju buši glava (1) za bušenje.

2. Glava (1) za bušenje fluidom prema patentnom zahtevu 1, naznačena time što je prsten (10) za distanciranje cilindričnog oblika i što ima prstenasti zazor (11) u odnosu na obrtni sklop (2) sa mlaznicama, zazor (11) je tako dimenzionisam da omogući parčićima kamena, koji erodira pod dejstvom mlazeva (7) fluida, da prolaze između prstena (10) za distanciranje i obrtnog sklopa (2) sa mlaznicama.

3. Glava (1) za bušenje fluidom prema bilo kom od patentnih zahteva 1 ili 2, naznačena time što telo glave (1) za bušenje fluidom, koje se nalazi iza prstena (10) za distanciranje gledano u smeru prodiranja glave (1) za bušenje, ima podužne žlebove koji predstavljaju podužne kanale (14) za prolaz pomenutih delića kamena duž glave

(1) za bušenje.

4. Glava (1) za bušenje fluidom prema patentnom zahtevu 3, naznačena time što su kanali (14) međusobno razdvojeni podužnim rebrima (15) dimenzionisanim i konfigurisanim tako da omoguće, u željenom nivou, bočno vođenje glave (1) za bušenje unutar rupe koju pravi glava (1) za bušenje.

5. Glava (1) za bušenje fluidom prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je rotirajući sklop (2) sa mlaznicama cilindričnog oblika i podužno stepenast da bi imao delove (8, 9) različitih prečnika tako da se izlazi mlaznica (3,4, 5, 6), postavljenih u pomenutim različitim delovima (8, 9) nalaze na različitim poluprečnicima od ose obrtanja rotirajućeg sklopa (2) sa mlaznicama.

6. Glava (1) za bušenje fluidom prema patentnom zahtevu 5, naznačena time što cilindrični rotirajući sklop (2) sa mlaznicama ima delove (8, 9) sa dva različita prečnika, s time daje deo (8) manjeg prečnika blizu napadne strane rotirajućeg sklopa (2) sa mlaznicama, a deo (9) većeg prečnika uz prsten (10) za distanciranje.

7. Glava (1) za bušenje fluidom prema patentnom zahtevu 6, naznačena time što deo (8) manjeg prečnika rotirajućeg sklopa (2) ima jednu ili više mlaznica (3, 4) upravljenih ka napred i prilagođenih da erodiraju kamen ispred glave (1) za bušenje fluidom tokom prodiranja.

8. Glava (1) za bušenje fluidom prema bilo kom od patentnih zahteva 6 ili 7, naznačena time što deo (9) većeg prečnika rotirajućeg sklopa (2) ima barem jednu mlaznicu (6) za proširivanje postavljenu tako da upravlja mlaz (7) fluida ka periferiji izbušene rupe neposredno ispred napadne ivice prstena (10) za distanciranje.