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Drucklagerung für unterirdisch arbeitende Bohrmotoren
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Patentschrift Nr. 1. 559. 861Drucklagerung für Hochleistungsbohrgeräte zu schaffen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass hinter der hinteren Wellendichtung der ölkammer eine zweite durch Gehäusefenster nach aussen druckentlastete Druckausgleichskammer angeordnet und durch eine dritte Wellendichtung gegen den dahinterliegenden unter überdruck stehenden Bohrmittelraum des Gehäuserohres abgedichtet ist. Diese zweite Druckausgleichskammer entlastet die hintere Wellendichtung vollständig vom gefährlichen überdruck des Bohrmittels.
Dagegen erzeugt die in der ersten Druckausgleichskammer vorgesehene
Belastungsfeder für die bewegliche Wand einen auf beiden Wellendichtungen der ölkammer wirksamen überdruck in der ölkammer, der auch bei mangelhafter Abdichtung das Eindringen von Bohrmittel in das Schmieröl mit Sicherheit verhindert. Für diese dritte Wellendichtung ist wesentlich, dass sie zwischen verschiedenen Drücken des gleichen Mediums abdichtet, wobei Leckverluste ohne Belang sind.
Es hat sich sogar als günstig erwiesen, dass die dritte Wellendichtung eine bestimmte Leckage aufweist. Durch diese bestimmte Leckage gelangt nämlich ständig frisches Bohrmittel in die zweite Druckausgleichskammer und verhindert das Eindringen des im Bohrloch abfliessenden, mit Bohrgut durchsetzten Bohrmittels, wodurch die hinteren Wellendichtungen geschont werden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist die dritte Wellendichtung als Labyrinthdichtung ausgebildet.
Diese Labyrinthdichtung arbeitet berührungs- und abnutzungsfrei und weist bei ausreichender Druckabdichtung eine ganz bestimmte Leckage auf.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise in Anwendung auf einen Turbobohrer beschrieben : in diesen zeigt ; Fig. l einen Axialschnitt einer bekannten Anordnung des Drucklagers bei einem Turbobohrer, Fig. 2 einen Axialschnitt, der die Anwendung der Erfindung bei einer Anordnung nach Fig. l zeigt.
In Fig. l ist der Körper bzw. das Gehäuse-l-einer Bohrturbine mit ihren unteren Teilen - und 1"--, die in Drehrichtung unbeweglich sind, ebenso wie die drehende Welle --2-- gezeigt, die durch die nicht gezeigten Turbinenschaufeln mitgenommen wird. Die Turbine wird durch den Bohrschlamm angetrieben, der an dem Ausgang der Schaufeln in den ringförmigen Raum--l l-- zwischen dem Gehäuse und der Welle eintritt, dann durch die in der Welle ausgeführten Mundöffnungen --12-- hindurchtritt und in die Bohrung --13-- der Welle --2-- fliesst.
Von dort tritt er in das nicht gezeigte Bohrwerkzeug ein, das auf das Ende der Welle --2-- aufgeschraubt ist, und tritt in den Schacht ein, wo er in den ringförmigen Raum fliesst, der zwischen den Wandungen des Schachtes und dem Gehäuse--l--des Turbobohrers eingeschlossen ist. Der ölkasten --14--, der zwischen der
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--1, l'und 1"-- gelegenenthält die Radiallager-3-, die die Welle in dem Gehäuse des Turbobohrers halten, ebenso wie die Kugeldrucklager-4--, die die Longitudinalbeanspruchungen der Welle auf das Gehäuse übertragen.
Wenn der Turbobohrer in den Schacht hinabgesenkt wird, steigt der hydrostatische Druck des Schlammes dort mit der Tiefe und es besteht die Gefahr, dass die Dichtungseinrichtungen--5 und 5'--übermässig beansprucht werden. Die Kompensation des hydrostatischen Druckes in dem Kasten
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sich auf der Feder-8-abstützt. Die in dem Unterteil des Gehäuses der Vorrichtung ausgeführten Gehäusefenster-9-verbinden den als erste Druckausgleichskammer dienenden Raum des Zylinders-6-, in dem sich die Feder --8-- befindet, mit dem den Schacht füllenden Bohrschlamm. Auf diese Weise werden die Schwankungen des hydrostatischen Druckes der Flüssigkeit in dem Schacht über den Kolben --7-- auf das den Kasten --14-- füllende öl übertragen.
Die Kraft der Feder-8-gewährleistet einen Druck des öles, der höher als der des Bohrschlammes ausserhalb des Turbobohrers ist ; in dem Fall, wo geringe Undichtigkeiten durch die Dichtungseinrichtung --5'-- auftreten, entweicht öl aus dem Kasten--14--, aber es tritt kein Bohrschlamm durch die Einrichtung --5'-- in den Ölkasten ein. Die eventuelle ölvolumenabnahme in dem Kasten --14-- auf Grund von Verlusten wird automatisch durch die Bewegung des Kolbens --7-- unter der Wirkung der Feder --8-- kompensiert.
Ein Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, dass eine grosse Differenz der Drücke des Bohrschlammes zwischen dem stromaufwärts von der Dichtungseinrichtung --5-- gelegenen Raum - und dem den Turbobohrer umgebenden Raum besteht, dessen Druck auf die Dichtungseinrichtung --5'-- einwirkt. Hiedurch ist man gezwungen, entweder hinzunehmen, dass der Druck des öles in dem Kasten --14-- niedriger als der des Schlammes in dem Raum --11-- ist, wodurch die Gefahren eines Eindringens von Bohrschlamm in den Kasten durch die
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