SE503367C2 - Borrörselement för topphammarborrning - Google Patents

Description

503 367 10 15 20 25 30 35 2 borrning uppåt sker med en utrustning enligt EP-B-0 126 740 är det nödvändigt att tillse att vattnet blir kvar i borrörselementen hos borrsträngen när ett nytt borrörselement förbindes med borrsträngen. Detta kan åstadkommas med någon typ av backventil.

Emellertid, eftersom det ofta är nödvändigt att även borra nedåt med samma utrustning får backventilarrangemanget endast vara verksamt i en riktning, dvs vattnet får inte strömma nedåt vid borrning uppåt men vattnet måste få strömma nedåt vid borrning nedåt.

Genom SE-B-456 269 är förut känt ett backventilarrangemang vid en förbindning mellan två rör, varvid förbindningen åstadkommes genom friktionssvetsning. Backventilarrangemanget innefattar en kula och en hållaranordning, vilken är monterad i anslutning till friktionssvetsen och axiellt låst av en vulst från svetsen, varvid vulsten samverkar med ett spår i hållaren. Emellertid är detta backventilarrangemang speciellt avsett att användas i samband med friktionssvetsning av rör och därför inte lämpligt för element som förbindes med varandra medelst gängförband. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att anvisa en backventil som medger att ett borrörselement enligt ovan kan användas för borrning i alla riktningar. Detta uppnås med en backventil som erhållit de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

Nedan kommer utföringsformer av backventilen enligt föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där Fig.1 visar en föredragen utföringsform av ett borrörselement enligt föreliggande uppfinning, varvid elementet befinner sig 10 15 20 25 30 35 503 367 3 i läge för borrning uppåt; Fig.la visar ett snitt efter Ia-Ia i Fig.l; Fig.2 visar en sprängvy av den övre delen av ett borrörselement enligt Fig.l; Fig.3 visar borrörselementet enligt Fig.l i läge för borrning nedåt; Fig.4 visar en alternativ utföringsform av ett borrörselement enligt föreliggande uppfinning, varvid elementet befinner sig i läge för borrning uppåt; Fig.4a visar ett snitt utefter IVa-IVa i Fig.4; Fig.5 visar en sprängvy av den övre delen av ett borrörselement enligt Fig.4; Fig.6 visar borrörselementet enligt Fig.4 i läge för borrning nedåt; och fig.7a-7d visar olika utföringsformer av ett rör som utgör en väsentlig detalj hos föreliggande uppfinning.

Borrörselementet 10 i Fig.l är försett med en hangänga 12 vid den ena änden och en hongänga 14 vid den andra änden. Partierna 16, 18 som uppvisar gängorna 12, 14 utgör separata delar som är förbundna med det centrala partiet 20 hos borrörselementet 10, ex.vis medelst en friktionssvets 22. Denna teknik är känd fràn EP-B-O 126 740.

Såsom tydligast visas i Fig.2 är partiet 16 med hangängan försett med en första strypning 24 med en största diameter D1 som är lika med diametern hos en första spolkanal 26 i det centrala partiet 20 och en minsta diameter D2 lika med diametern hos en andra spolkanal 28 i partiet 16 med hangängan.

Partiet 18 med hongängan, se Fig.l, är likaså försett med en andra strypning 30 med en största diameter D3 lika med diametern hos den första spolkanalen 26, dvs diametrarna D1 och D3 är lika. Den minsta diametern hos strypningen 30 är lika med diametern D4 hos en tredje spolkanal 32 som sträcker sig mellan den andra 503 367 10 15 20 25 30 35 4 strypningen 30 och den invändiga gängan 14.

En kula 34 av lämpligt material, företrädesvis metall, är belägen inuti det centrala partiet 20 hos borrsträngselementet 10. Diametern D5 hos kulan 34 är mindre än diametern D2 hos den andra spolkanalen 28 och större än diametern D4 hos den tredje spolkanalen 32.

Genom att diametern D5 hos kulan 34 är mindre än diametern D2 hos den andra spolkanalen 28 är det möjligt att införa kulan 34 genom den andra spolkanalen 28. Eftersom diametern D5 hos kulan 34 är större än diametern D4 hos den tredje spolkanalen 32 kommer kulan 34 att samverka med strypningen 30 för att åstadkomma en backventil för spolmedium, dvs normalt vatten.

För att kvarhàlla kulan 34 inuti det centrala partiet 20 men ändå medge spolmediet att strömma i pilens 36 riktning är ett spärrorgan i form av ett rör 38 monterat i den andra spolkanalen 28, varvid röret 38 har en inre diameter D6, se Fig.2, som är mindre än diametern D5 hos kulan 34. Röret 38 är utfört i lämpligt material, företrädesvis plast eller mjuk metall, ex.vis aluminium. För att lása röret 38 i den andra spolkanalen 28 mot axiell förskjutning är röret 38 försett med ett ringformigt utspráng 40 som samverkar med ett ringformigt spár 42 i den andra spolkanalen 28. Som en ytterligare åtgärd för att förhindra röret 38 från att förskjutas nedåt i Fig.1 är röret 38 försett med en krage 41. Dimensionen hos röret 38 är sàdan att när den inre änden 44 av röret 38 samverkar med kulan 34 àstadkommes en spärr för spolmedium att via den inre änden 44 strömma i pilens 36 riktning. För att emellertid medge spolmedium att strömma i pilens 36 riktning trots att kulan 34 samverkar med den inre änden 44 hos röret 38 är detta försett med ett antal öppningar 46 i väggen mellan den 10 15 20 25 30 35 503 367 5 inre änden 44 och övergången mellan den första strypningen 24 och den andra spolkanalen 28. Den sammanlagda arean av dessa öppningar 46 skall åtminstone vara lika med den invändiga tvärsnittsarean hos röret 38 för att undvika en strypning av strömningen.

Ventilarrangemanget enligt ovan fungerar pà följande sätt. Spolmediet strömmar alltid i pilens 36 riktning.

När borrning uppàt verkställes befinner sig hangängan 12 vid borrörselementets 10 övre ände. När spolmedium rör sig i pilens 36 riktning kommer kulan 34 att lyftas upp fràn läget enligt Fig.1. Emellertid, när borrning avbrytes, ex.vis för att förbinda ett nytt borrörselement 10 med borrsträngen, då avbrytes även pumpandet av spolmediet i pilens 36 riktning. Detta betyder att kulan 34, p.g.a. gravitation och tryck fràn spolmediet inuti borrörselementet 10, kommer att samverka med strypningen 30 för att åstadkomma en backventil. Spolmediet ovanför kulan 34 i varje borrörselement 10 kommer således att kvarstanna i borrörselementet 10.

I Fig.3 visas borrning nedåt. Vid sådan borrning kommer kulan 34 p.g.a. gravitation och påverkan från spolmediet att samverka med den inre änden 44 av röret 38. Fastän spolmedium inte passerar via den inre änden 44 hos röret 38, p.g.a. samverkan mellan kulan 34 och den inre änden 44 är det möjligt för spolmedium att strömma, via öppningarna 46, i pilens 36 riktning genom röret 38.

Det är även möjligt inom ramen för föreliggande uppfinning att placera backventilen i området för hangängan. I Fig.4-6 visas en sådan utföringsform. 503 367 10 15 20 25 30 35 6 Borrörselementet 10' i Fig.4 är försett med en hangänga 12' vid den ena änden och en hongänga 14' vid den andra änden. Partierna 16', 18' som uppvisar gängorna 12', 14' utgör separata delar som är förbundna med det centrala partiet 20' hos borrörselementet 10', ex.vis medelst en friktionssvets 22. Denna teknik är känd från EP-B-O 126 740.

Såsom tydligast visas i Fig.4 är partiet 16' med hangängan försett med en första strypning 24' med en största diameter D1' som är lika med diametern hos en första spolkanal 26' i det centrala partiet 20' och en minsta diameter D2' lika med diametern hos en andra' spolkanal 28' i partiet 16' med hangängan.

Såsom tydligast visas i Fig.5 är partiet 18' med hongängan likaså försett med en andra strypning 30' med en största diameter D3' lika med diametern hos den första spolkanalen 26', dvs diametrarna D1' och D3' är lika. Den minsta diametern hos strypningen 30' är lika med diametern D4' hos en tredje spolkanal 32' som sträcker sig mellan den andra strypningen 30' och den invändiga gängan 14'.

En kula 34' av lämpligt material, företrädesvis metall, är belägen inuti det centrala partiet 20' hos borrsträngselementet 10'. Diametern D5' hos kulan 34' är mindre än diametern D4' hos den tredje spolkanalen 32' och större än diametern D2' hos den andra spolkanalen 28'. Genom att diametern hos kulan 34' är mindre än diametern D4' hos den tredje spolkanalen 32' är det möjligt att införa kulan 34' genom den tredje spolkanlen 32'. Eftersom diametern D5' hos kulan 34' är större än diametern D2' hos den andra spolkanalen 28' kommer kulan 34' att samverka med strypningen 24' för att åstadkomma en backventil för spolmedium, dvs l0 15 20 25 30 35 503 367 normalt vatten.

För att kvarhàlla kulan 34' inuti det centrala partiet 20' men ändå medge spolmediet att strömma i pilens 36' riktning är ett spärrorgan i form av ett rör 38' monterat i den tredje spolkanalen 32', varvid röret 38' har en inre diameter D6', se Fig.5, som är mindre än diametern D5' hos kulan 34'. Röret 38' är utfört i lämpligt material, företrädesvis plast eller mjuk metall, ex.vis aluminium. För att låsa röret 38' i den tredje spolkanalen 32' mot axiell förskjutning uppåt i Pig.4 är röret 38' försett med ett utsprång 40' som samverkar med övergången mellan strypningen 30' och den tredje spolkanalen 32'. För att förhindra axiell förskjutning nedåt i Fig.4 är röret 38' försett med en ringformig krage 41' som samverkar med övergången mellan en gângsläppning 42' hos den invändiga hongängan 14' och den tredje spolkanalen 32'. Dimensionen hos röret 38' är sådan att när den inre änden 44' av röret 38' samverkar med kulan 34' åstadkommes en spärr för spolmedium att passera via den inre änden 44' i pilens 36' riktning. För att emellertid medge spolmedium att strömma i pilens 36' riktning trots att kulan 34' samverkar med den inre änden 44' hos röret 38' är detta försett med ett antal öppningar 46' i området mellan den inre änden 44' och övergången mellan den andra strypningen 30' och den tredje spolkanalen 32'. Den sammanlagda arean av dessa öppningar 46' skall åtminstone vara lika med den invändiga tvärsnittsarean hos röret 38' för att undvika en strypning av strömningen.

Utföringsformen enligt Fig.4-6 fungerar i princip på samma sätt som den ovan beskrivna utföringsformen enligt Fig.1-3. Således hänvisas till beskrivningen ovan i detta avseende. I detta sammanhang skall 503 367 10 15 20 25 30 35 8 emellertid nämnas att när borrning uppåt verkställes, se Fig.4, befinner sig hongängan 14' vid borrörselementets 10' övre ände och när borrning nedåt verkställes, se Fig.6, befinner sig hangängan 12' vid borrörselementets 10' övre ände.

För båda de ovan beskrivna utföringsformerna kan arrangemangen med öppningarna 46;46' varieras inom ramen för föreliggande uppfinning. I Fig.7a-7d visas ytterligare möjliga utföringsformer av röret 38.

I Fig.7 har röret 38 samma arrangemang av öppningar 46 som röret 38 i Fig.l-3, dvs öppningarna 46 är cirkulára och belägna på samma nivå. Röret 38 enligt Fig.7 har emellertid inte något ringformigt utsprång 40 eller krage 41 utan röret 38 har en svagt konisk yttre form, dvs diametern hos röret 38 ökar i riktning mot den ände av röret 38 som är vänd från öppningarna 46. Den koniska formen säkerställer att en tillräcklig presspassning åstadkommes när röret 38 monteras för att säkerställa att en låsning mot axiell förskjutning åstadkommes.

I Fig.7b har röret 38 öppningar 46 som är cirkulára men belägna på olika nivåer.

I Fig.7c har röret 38 öppningar 46 som sträcker sig i rörets 38 längdriktning.

I Fig.7d är röret 38 försett med öppningar 46 i form av slitsar som är öppna i den ände av röret 38 som samverkar med kulan 34.

Arrangemanget av öppningarna 46 som visas i Fig.7a-7d är endast exempel och de kan naturligtvis appliceras på röret 38' som visas i Fig.4-6. 10 503 367 9 En väsentlig fördel med föreliggande uppfinning är att backventilen kan enkelt monteras i eller demonteras från borrörselementen lO;10'. Detta betyder att man kan använda samma borrörselement lO;10' oberoende av om en backventil behövs eller ej. Om en backventil ej behövs användes borrörselementet utan att kulan 34;34' och spärrorganet 38;38' monteras. Om à andra sidan en backventil är nödvändig monteras enkelt kulan 34;34' och spärrorganen 38;38'.

Claims (7)

503 367 10 15 20 25 30 35 10 Patentkrav

1. Borrörselement (l0;lO') för slàende topphammarborrning, varvid elementet (l0;lO') har en längsgående utsträckning, varvid elementet dessutom uppvisar en hangänga (l2;12') vid den ena änden och en hongänga (l4;14') vid den andra änden, varvid gängorna användes för att förbinda borrörselement (l0;lO') med varandra för att bilda en borrsträng som överför slagenergi från topphammaren till en borrkrona förbunden med den ände av borrsträngen som är vänd från topphammaren, varvid borrörselementet (l0;lO') uppvisar invändiga, längsgående genomgående, kanaler (26,28,32;26',28',32') för spolmedium, varvid ett, inuti borrörselementet (l0;lO') anordnat, ventilorgan innefattar en kula (34;34') och strypningsorgan (30;24'), varvid kulan (34;34') pà grund av gravitet är avsedd att samverka med strypningsorganet (30;24') när borrning uppàt verkställes för att åstadkomma en backventil för spolmediet, varvid ett spärrorgan (38;38') är beläget inuti borrörselementet (l0;lO') och àtskilt i längsled från strypningsorganet (30;24'), varvid spärrorganet (38;38') är så utformat att när borrning verkställes i området frán horisontell till nedåtriktad kommer en samverkan mellan kulan (34;34') och spärrorganet (38;38') att förhindra kulan (34;34') fràn att röra sig i spolmediets riktning och samtidigt medge att spolmediumlpasserar spärrorganet (38;38') k ä h n e t e c k n a t av att ett centralt parti (20;20') av borrörselementet (l0;lO') har en invändig diameter som minskar mot det centrala partiets (20;20') ändar.

2. Borrörselement enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att spärrorganet (38;38') är försett med öppningar (46;46') som inte påverkas av 10 15 20 25 30 503 367 H samverkan mellan kulan (34;34') och spärrorganet (38;38').

3. Borrörselement enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att spärrorganet (38;38') är försett med organ (40,4l;40',41') för att axiellt låsa spärrorganet (38;38') relativt borrörselementet (lO;l0').

4. Borrörselement enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att spärrorganet är i form av ett rör (38;38') som sträcker sig i längsgående riktning av borrörselementet (lO;lO'), att den ena änden (44;44') av röret (38;38') samverkar med kulan (34;34') när borrning utföres i området från horisontell till nedåtriktad.

5. Borrörselement enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att rörets (38;38') vägg är försedd med öppningar (46;46') för att medge spolmedium att passera genom sagda öppningar (46;46').

6. Borrörselement enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t av att röret (38) är försett med ett utspràng (40) som i monterat läge av röret (38) samverkar med ett spàr (42) i borrörselementet (10).

7. Borrörselement enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att utsprånget (40) och spåret (42) är ringformiga.