[0001] Die Erfindung betrifft eine Bohrantriebseinheit für ein Doppelbohrgestänge mit einem Aussengestänge und einem Innengestänge gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Bohrantriebseinheit ist ausgebildet mit einem vorderen Bohrantrieb für das Aussengestänge, einem hinteren Bohrantrieb für das Innengestänge, welcher gegenüber dem vorderen Bohrantrieb versetzt angeordnet ist, einer Ausgleichsstange, welche an einer Abtriebswelle des hinteren Bohrantriebs angeordnet ist, wobei die Ausgleichsstange in den vorderen Bohrantrieb hineinragt und mit Mitteln zum Anschluss des Innengestänges ausgebildet ist, und mit zumindest einem Dichtring, der an der Ausgleichsstange anliegt, und der insbesondere zum Abdichten eines ringförmigen Hohlraums zwischen dem Innengestänge und dem Aussengestänge dient.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Montagewerkzeug zum Montieren der Ausgleichsstange in einer solchen Bohrantriebseinheit.
[0003] Eine gattungsgemässe Bohrantriebseinheit ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 10 2006 059 171 beschrieben. Weitere Bohrantriebseinheiten mit zwei versetzten Bohrantrieben für ein Aussengestänge beziehungsweise für ein Innengestänge gehen aus der deutschen Auslegeschrift 1 909 931 sowie aus den Patentschriften DE 2 924 393 C2 und DE 4 113 422 C3 hervor. Die DE 10 327 732 A1 offenbart ein Bohrgestänge, dessen Rohre mittels Konusschrauben gegen ein Verdrehen und ein Ausziehen gesichert sind.
[0004] Gattungsgemässe Bohrantriebseinheiten mit zwei versetzten Bohrantrieben weisen eine Ausgleichsstange auf, welche vom hinteren Bohrantrieb angetrieben wird. Diese Ausgleichsstange, die in der Regel durch den vorderen Bohrantrieb hindurchragt, dient zum Ausgleich des Versatzes zwischen den beiden Bohrantrieben. Insbesondere gewährleistet die Ausgleichsstange, dass sich die Anschlussstellen für das Aussengestänge und das Innengestänge trotz des Versatzes der beiden Bohrantriebe zumindest annähernd auf derselben Höhe befinden.
[0005] Beim Bohren mit einem Doppelbohrgestänge, das heisst beim verrohrten Bohren, wird in der Regel eine Bohrspülung zum Austrag des Bohrkleins aus dem Bohrloch eingesetzt. Beim sogenannten Doppelkopfbohren ist es üblich, den Spülstrom durch das Innengestänge zum Bohrlochtiefsten zu leiten, dort mit Bohrklein aufzuladen, beides durch den ringförmigen Hohlraum zwischen Aussengestänge und Innengestänge wieder zu Tage zu fördern und vorzugsweise im Bereich des Bohrantriebes aus dem Aussengestänge abzugeben. Grundsätzlich ist auch eine umgekehrte Spülrichtung denkbar, bei dem der Spülstrom in den ringförmigen Hohlraum eingebracht und aus dem Innengestänge abgeführt wird.
[0006] Um einen geregelten Bohrspülungsfluss zu erzielen, ist es erforderlich, den ringförmigen Hohlraum zwischen Innengestänge und Aussengestänge abzudichten. Insbesondere kann eine Abdichtung im Bereich der Bohrantriebe erforderlich sein, da hier das Aussengestänge endet und somit der ringförmige Hohlraum zwischen Innengestänge und Aussengestänge zugänglich wird.
[0007] Bei einer gattungsgemässen Bohrantriebseinheit ist zum Abdichten des ringförmigen Hohlraumes im Bereich der Bohrantriebe zumindest ein Dichtring vorgesehen, der an der Ausgleichsstange anliegt. Beispielsweise wegen gegebenenfalls auftretender unterschiedlicher Drehgeschwindigkeiten der beiden Bohrantriebe und/oder einer axialen Relativverschiebung der beiden Bohrantriebe kann diese Dichtung sowohl Umfangs- als auch Längsbewegungen ausgesetzt sein. Hierdurch kann der Dichtring einem vergleichsweise starken abrasiven Verschleiss unterliegen, der sich unter Umständen auch auf den Verschleisspartner Ausgleichsstange erstrecken kann.
[0008] Die Ausgleichsstange ist unter anderem wegen der Anschlüsse für Innengestänge und/oder hinteren Bohrantrieb, die beispielsweise als Gewindeanschluss ausgebildet sein können, und aufgrund des vergleichsweise hochwertigen Werkstoffes ein relativ teures Bauteil und sollte aus wirtschaftlichen Gründen eine möglichst hohe Standzeit aufweisen.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrantriebseinheit und ein Montagewerkzeug hierfür vorzusehen, die einen besonders wirtschaftlichen Betrieb der Bohrantriebseinheit und hohe Standzeiten zulassen.
[0010] Die Aufgabe wird durch eine Bohrantriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Montagewerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0011] Die erfindungsgemässe Bohrantriebseinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsstange mehrteilig mit einem stangenförmigen Grundkörper und einem Hüllrohr ausgebildet ist, welches auf einer Mantelfläche des Grundkörpers angeordnet ist, und dass der Dichtring am Hüllrohr der Ausgleichsstange anliegt.
[0012] Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die dem Verschleiss ausgesetzte Oberfläche der Ausgleichsstange durch ein Verschleissrohr zu schützen, welches beispielsweise in einfacher Weise auswechselbar ausgebildet sein kann. Kommt es in diesem Fall im Bereich der Dichtung zu einem Verschleiss der Ausgleichsstange, so ist es nicht erforderlich, die gesamte Ausgleichsstange zu ersetzen. Vielmehr kann in besonders wirtschaftlicher Weise lediglich das Hüllrohr ersetzt werden. Überdies kann für das Hüllrohr ein Material gewählt werden, welches besonders gut mit dem Dichtring zusammenwirkt und beispielsweise besonders verschleissbeständig ist, ohne dass hierdurch die mechanischen Eigenschaften des Grundkörpers der Ausgleichsstange, insbesondere die Fähigkeit des Grundkörpers, ein Drehmoment vom hinteren Antriebsmotor zum Innengestänge zu übertragen, beeinflusst werden.
[0013] Die erfindungsgemässe Bohrantriebseinheit kann auch als Doppelkopfbohranlage bezeichnet werden. Der vordere und/oder der hintere Bohrantrieb können insbesondere drehend oder drehschlagend ausgeführt werden. Zweckmässigerweise weisen die beiden Bohrantriebe getrennte Antriebsmotoren auf. Grundsätzlich kann jedoch auch zumindest ein gemeinsamer Antriebsmotor für beide Bohrantriebe vorgesehen sein.
[0014] Die Ausgleichsstange ist geeigneterweise koaxial zur Abtriebswelle des hinteren Bohrantriebes vorgesehen. Bevorzugt ragt die Ausgleichsstange durch den vorderen Bohrantrieb hindurch, so dass die Mittel zum Anschluss des Innengestänges besonders gut zugänglich sind. Zum Durchführen der Ausgleichsstange und/oder des Innengestänges weist der vordere Bohrantrieb zweckmässigerweise eine hohle Abtriebswelle und gegebenenfalls einen hohlen Schlagkolben auf. Erfindungsgemäss sind die Mittel zum Anschluss des Innengestänges am stangenförmigen Grundkörper vorgesehen.
[0015] Nach der Erfindung ist die Ausgleichsstange relativ zum Dichtring drehbar, das heisst bei Betrieb der Ausgleichsstange überstreicht der Dichtring die Oberfläche der Ausgleichsstange. Der Dichtring kann insbesondere im Bereich des vorderen Bohrantriebes, vorzugsweise am vorderen Bohrantrieb, befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Befestigung des Dichtringes an einer gegebenenfalls vorhandenen Drehdurchführung, beispielsweise an einem Austragkopf, möglich.
[0016] Erfindungsgemäss ist es weiterhin, dass das Hüllrohr zumindest in Axialrichtung fest, das heisst in Richtung der Bohrachse fest am Grundkörper angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Hüllrohr auch in Umfangsrichtung fest am Grundkörper angeordnet, das heisst drehfest mit dem Grundkörper verbunden. Beispielsweise für eine besonders einfache Montage weist der stangenförmige Grundkörper der Ausgleichsstange im Bereich des Hüllrohres geeigneterweise eine zylindrische Mantelfläche auf. Aber auch eine Mehrkantstruktur ist möglich, wobei das Hüllrohr dann für eine Drehmomentübertragung zwischen Grundkörper und Hüllrohr innenseitig eine korrespondierende Mehrkantstruktur aufweisen kann. Erfindungsgemäss ist der stangenförmige Grundkörper drehfest mit der Abtriebswelle des hinteren Bohrantriebes verbunden.
[0017] Vorzugsweise ist zwischen Hüllrohr und stangenförmigem Grundkörper zumindest eine weitere Dichtung vorgesehen. Hiermit kann verhindert werden, dass Fluid aus dem ringförmigen Hohlraum zwischen Aussengestänge und Innengestänge zwischen dem Grundkörper und dem Hüllrohr abfliesst.
[0018] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass das Hüllrohr verglichen mit dem Grundkörper ein unterschiedliches Material aufweist. Dies ermöglicht es, das Material dieser beiden Elemente im Hinblick auf ihre jeweils vorgesehenen Aufgaben zu optimieren. Beispielsweise kann für das Hüllrohr ein besonders verschleissfestes Material vorgesehen werden, wohingegen für den Grundkörper ein Material gewählt wird, das für die Drehmomentübertragung besonders gut geeignet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Hüllrohr verglichen mit dem Grundkörper ein härteres Material aufweist. Der Grundkörper und/oder das Hüllrohr der Ausgleichsstange sind vorzugsweise metallisch ausgebildet.
[0019] Das Verschleissverhalten der Ausgleichsstange kann in besonders wirtschaftlicher Weise dadurch verbessert werden, dass das Hüllrohr eine Oberflächenhärtung aufweist.
[0020] Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das Hüllrohr auswechselbar am Grundkörper angeordnet ist. Dies ermöglicht es, das Hüllrohr bei fortgeschrittenem Verschleiss gezielt auszutauschen, ohne dass auch der Grundkörper der Ausgleichsstange gewechselt werden müsste. Zweckmässigerweise ist das Hüllrohr auf den stangenförmigen Grundkörper aufschiebbar.
[0021] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass ein, insbesondere zumindest annähernd radial zur Ausgleichsstange verlaufender, Bolzen zum Festlegen des Hüllrohres am Grundkörper vorgesehen ist. Bei dem Bolzen kann es sich insbesondere um eine Stiftschraube handeln. Zweckmässigerweise ist am stangenförmigen Grundkörper eine Aufnahme, vorzugsweise mit einem Gewinde, für den Bolzen vorgesehen. Der Bolzen kann einen Anschlag bilden, an dem das Hüllrohr endseitig anliegt, und durch den das Hüllrohr axial gesichert ist. Auch kann vorgesehen sein, dass das Hüllrohr eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die der vom Grundkörper abstehende Bolzen hindurchragt. Insbesondere bei solch einer Anordnung kann der Bolzen das Verschleissrohr sowohl axial als auch in Umfangsrichtung sichern.
[0022] Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass der Grundkörper einen vorzugsweise ringförmigen Anschlag aufweist, der eine Verschiebung des Hüllrohres längs des Grundkörpers begrenzt. Hierdurch kann das Hüllrohr in besonders einfacher Weise am Grundkörper festgelegt werden.
[0023] Unter anderem im Hinblick auf die Standzeiten ist es weiterhin zweckmässig, dass sich das Hüllrohr zumindest an seinem dem hinteren Bohrantrieb zugewandten, hinteren Ende verjüngt. Vorzugsweise läuft das Hüllrohr im Bereich der Verjüngung spitz, insbesondere konisch, zu. Durch eine solche Verjüngung kann in besonders einfacher Weise gewährleistet werden, dass am Übergang vom hüllrohrfreien Bereich des Grundkörpers zum Hüllrohr keine scharfen Kanten vorliegen, welche die Ringdichtung beim axialen Durchschieben der Ausgleichsstange zusammen mit dem Hüllrohr beschädigen könnten. Alternativ oder zusätzlich kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass sich das Hüllrohr an seinem gegenüberliegenden, das heisst an seinem dem hinteren Bohrantrieb abgewandten, vorderen Ende verjüngt.
Dies kann zur Schonung des Dichtringes insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein grosser Axialhub zu erwarten ist.
[0024] Weiterhin ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass eine Drehdurchführung zum Ab- und/oder Zuführen von Spülfluid aus dem beziehungsweise in den ringförmigen Hohlraum zwischen Innengestänge und Aussengestänge vorgesehen ist. Eine solche Drehdurchführung gewährleistet einen geordneten Spülmittelfluss insbesondere im Bereich der Bohrantriebe. Dient die Drehdurchführung zum Abführen von Fluid, was besonders bevorzugt ist, kann sie auch als Austragkopf bezeichnet werden. Dient sie hingegen dem Zuführen von Fluid, kann sie auch als Spülkopf bezeichnet werden. Die Drehdurchführung kann auch als Preventer bezeichnet werden. Die Drehdurchführung kann beispielsweise vor dem vorderen Bohrantrieb angeordnet sein, das heisst auf der dem hinteren Bohrantrieb abgewandten Seite des vorderen Bohrantriebes.
Die Drehdurchführung kann aber auch hinter dem vorderen Bohrantrieb, das heisst insbesondere zwischen dem vorderen Bohrantrieb und dem hinteren Bohrantrieb angeordnet sein.
[0025] Die Drehdurchführung wird bevorzugt von der Ausgleichsstange durchstossen, was den Gestängewechsel erleichtern kann. Der erfindungsgemässe Dichtring kann im Bereich der Drehdurchführung, insbesondere an der Drehdurchführung und/oder an der Durchstossstelle der Ausgleichsstange durch die Drehdurchführung vorgesehen sein, wodurch eine unerwünschte Totraumbildung vermieden werden kann. Der Dichtring kann an einem mitdrehenden oder an einem stationären Teil der Drehdurchführung angeordnet sein, wobei die mitdrehende Anordnung bevorzugt sein kann, wenn die Drehdurchführung vor dem vorderen Bohrantrieb angeordnet ist, und wobei die stationäre Anordnung bevorzugt sein kann, wenn die Drehdurchführung hinter dem vorderen Bohrantrieb angeordnet ist.
Wenn es auf eine gezielte Ableitung des Spülfluides nicht ankommt, kann statt einer Drehdurchführung auch eine einfache Öffnung im Aussengestänge ausreichend sein. Der Dichtring ist dann vorzugsweise im Bereich der Öffnung angeordnet.
[0026] Ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemässen Bohrantriebseinheit ist dadurch gegeben, dass der Dichtring drehfest mit einer Abtriebswelle des vorderen Bohrantriebes verbunden ist. Der Dichtring kann aber auch drehfest mit einem nicht rotierenden Gehäuse des vorderen Bohrantriebes verbunden sein. Je nach Ausführungsform kann sich der Dichtring vor dem vorderen Bohrantrieb, hinter dem vorderen Bohrantrieb oder im vorderen Bohrantrieb befinden.
[0027] Für einen besonders vielseitigen Einsatz ist es vorteilhaft, dass der hintere Bohrantrieb mit der Ausgleichsstange relativ zum vorderen Bohrantrieb mit dem Dichtring verschiebbar ist. Gemäss dieser Ausführungsform weisen die Bohrantriebe einen veränderlichen axialen Versatz auf. Dies ermöglicht es, je nach Anforderung die Axialposition des Innengestänges relativ zum Aussengestänge zu ändern. Zum Verschieben der beiden Bohrantriebe relativ zueinander ist zweckmässigerweise zumindest ein hydraulischer Zylinder, insbesondere Tandemzylinder, vorgesehen.
[0028] Sofern die beiden Bohrantriebe relativ zueinander axial verschiebbar sind, ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Hüllrohr eine Länge aufweist, die mindestens so gross ist wie ein Betriebshub des hinteren Bohrantriebes relativ zum vorderen Bohrantrieb. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Dichtring in jeder Betriebsposition der Bohrantriebe Bereiche auf der Ausgleichsstange überstreicht, welche durch das Hüllrohr geschützt sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Hüllrohr eine Länge aufweist, die mindestens so gross wie der Hub des Zylinders ist, der für die Verschiebung der beiden Bohrantriebe relativ zueinander vorgesehen ist. Unter dem Betriebshub der beiden Bohrantriebe kann der Hub verstanden werden, der im regulären Bohrbetrieb maximal vorgesehen ist.
Ausser durch die Länge des Hydraulikzylinders kann dieser Betriebshub beispielsweise auch durch eine Steuerung vorgegeben sein. Für Wartungs- und/oder Montagearbeiten kann unter Umständen auch ein grösserer Hub vorgesehen sein.
[0029] Weiterhin ist es nach der Erfindung besonders bevorzugt, dass die Ausgleichsstange über eine Steckverbindung mit dem hinteren Bohrantrieb verbunden ist. Eine solche Steckverbindung ermöglicht ein axiales Einstecken der Ausgleichsstange in den hinteren Bohrantrieb. Bei einer solchen Steckverbindung sind an dem hinteren Ende, das heisst an dem dem hinteren Bohrantrieb zugewandten Ende der Ausgleichsstange, keine komplexen und scharfkantigen Verbindungseinrichtungen erforderlich, welche den Dichtring beim Durchschieben der Ausgleichsstange durch den Dichtring im Rahmen der Montage beschädigen könnten. Zum Bilden der Steckverbindung ist an der Abtriebswelle vorzugsweise ein Befestigungselement, beispielsweise eine Hülse vorgesehen, welche eine Ausnehmung aufweist, in die die Ausgleichsstange, insbesondere ihr stangenförmiger Grundkörper, eingeschoben wird.
Anstelle einer Steckverbindung kann grundsätzlich auch eine Gewindeverbindung zwischen der Ausgleichsstange und dem hinteren Bohrantrieb vorgesehen sein.
[0030] Sofern eine Steckverbindung vorgesehen ist, ist es besonders vorteilhaft, dass zum Sichern der Ausgleichsstange in der Steckverbindung zumindest ein, vorzugsweise radial zur Ausgleichsstange verlaufender Bolzen vorgesehen ist. Insbesondere kann es sich bei dem Bolzen um eine Konusschraube handeln. Der Bolzen ist zweckmässigerweise mit der Ausgleichsstange verschraubt und steht durch das Befestigungselement der Abtriebswelle des hinteren Bohrantriebes durch. Beispielsweise kann an der Abtriebswelle als Befestigungselement eine Einsteckhülse vorgesehen sein, in welche die Ausgleichsstange eingesteckt wird. In diesem Fall kann in der Einsteckhülse eine Ausnehmung für den Bolzen zum Sichern der Ausgleichsstange vorgesehen sein, und in einem endseitigen Bereich der Ausgleichsstange eine korrespondierende Aufnahmebohrung für den Bolzen.
Hierdurch wird einerseits eine leicht lösbare Verbindung geschaffen, gleichzeitig aber eine besonders zuverlässige Übertragung von Umfangs- und Längskräften gewährleistet. Im Falle einer Schraube, insbesondere Konusschraube, weisen die Ausnehmung und/oder die Aufnahmebohrung für den Bolzen bevorzugt ein Gewinde auf.
[0031] Der konstruktive Aufwand kann weiter dadurch reduziert werden, dass die Ausgleichsstange im Bereich der Steckverbindung zylindrisch ausgebildet ist. Zweckmässigerweise weist der stangenförmige Grundkörper der Ausgleichsstange einen Aussenquerschnitt auf, der vom Bereich des montierten Hüllrohres zum hinteren Ende des Grundkörpers hin konstant ist oder kleiner wird. Dies erlaubt ein einfaches Aufschieben des Hüllrohres vom hinteren Ende des stangenförmigen Grundkörpers aus, welches zur Befestigung der Ausgleichsstange am hinteren Bohrantrieb dient. Eine solche Anordnung kann in besonders einfacher Weise mit einer erfindungsgemässen Steckverbindung realisiert werden.
[0032] Das Befestigungselement der Steckverbindung, beispielsweise die Einsteckhülse, bildet zweckmässigerweise einen Anschlag für das Hüllrohr. In diesem Fall kommt dem Befestigungselement eine Doppelfunktion zu, bei der das Befestigungselement erstens die Ausgleichsstange mit dem hinteren Drehantrieb verbindet und zweitens das Hüllrohr axial am Grundkörper der Ausgleichsstange festlegt.
[0033] Nach einem Ausbau der Ausgleichsstange, das heisst insbesondere nach einem Herausziehen der Stange aus der Steckverbindung und/oder dem vorderen Drehantrieb, können die zumindest eine Dichtung und das Hüllrohr gewechselt werden. Um einer Beschädigung der Dichtkanten des Dichtringes beim anschliessenden Hereinfahren der Ausgleichsstange und Durchschieben durch den Dichtring durch eventuell vorhandene scharfe Kanten an der Ausgleichsstange entgegenzuwirken, kann ein erfindungsgemässes Montagewerkzeug vorgesehen werden. Das Montagewerkzeug kann als Teil der Bohrantriebseinheit angesehen werden.
[0034] Ein erfindungsgemässes Montagewerkzeug zum Montieren der Ausgleichsstange in einer erfindungsgemässen Bohrantriebseinheit ist ausgebildet mit einem ersten Abschnitt, der eine zylindrische Mantelfläche aufweist, und einem spitz zulaufenden, insbesondere konischen zweiten Abschnitt, der sich an den ersten Abschnitt anschliesst, wobei der erste Abschnitt eine Ausnehmung zur Aufnahme der Ausgleichsstange aufweist.
[0035] Besonders vorteilhaft ist es, dass die Ausnehmung im ersten Abschnitt so tief ausgebildet ist, dass der erste Abschnitt bei eingeschobener Ausgleichsstange zumindest eine Aufnahmebohrung in der Ausgleichsstange überdeckt. Die Aufnahmebohrung kann beispielsweise für den Bolzen vorgesehen sein, der zur Sicherung der Steckverbindung der Ausgleichsstange am hinteren Bohrantrieb vorgesehen ist.
[0036] Das erfindungsgemässe Montagewerkzeug beinhaltet also einen kegelförmigen und einen zylindrischen Abschnitt. Es ist passend zur Ausgleichsstange so gestaltet, dass auch die unter Umständen scharfkantigen Aufnahmebohrungen der Konusschrauben abgedeckt werden. Nach Aufschieben des Montagewerkzeuges kann die Ausgleichsstange gefahrlos montiert werden, ohne den Dichtring zu verletzen.
[0037] Die Ausnehmung des Montagewerkzeuges kann insbesondere zur Aufnahme des stangenförmigen Grundkörpers der Ausgleichsstange vorgesehen sein. Geeigneterweise ist die Ausnehmung im ersten Abschnitt so tief ausgebildet, dass der erste, zylindrische Abschnitt des Montagewerkzeuges bei eingeschobener Ausgleichsstange an das Hüllrohr der Ausgleichsstange heranreicht. Hierdurch kann die Beanspruchung des Dichtringes beim Durchschieben der Ausgleichsstange weiter verringert werden.
[0038] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Bohrantriebseinheit;
<tb>Fig. 2 bis 4<sep>teilweise geschnittene Seitenansichten der Bohrantriebseinheit aus Fig. 1 bei der Montage der Ausgleichsstange mittels eines erfindungsgemässen Montagewerkzeuges;
<tb>Fig. 5<sep>eine längs geschnittene Detailansicht der Ausgleichsstange und des Montagewerkzeuges einer erfindungsgemässen Bohrantriebseinheit; und
<tb>Fig. 6<sep>eine Querschnittsansicht der Ausgleichsstange aus Fig. 5 im Bereich der Aufnahmebohrungen.
[0039] Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bohrantriebseinheit, wobei in den Fig. 2, 3und 5 zusätzlich ein erfindungsgemässes Montagewerkzeug dargestellt ist.
[0040] Fig. 1 zeigt eine detaillierte Ansicht der Bohrantriebseinheit. Die Bohrantriebseinheit weist einen Schlitten 9 auf, der an einer nicht dargestellten Lafette axial, das heisst in Richtung der Bohrachse 80 verschiebbar geführt ist. An diesem Schlitten 9 ist axial fest ein erster, vorderer Bohrantrieb 1 vorgesehen. Dieser vordere Bohrantrieb 1 ist zum drehenden Antreiben eines in den Figuren nicht dargestellten Aussengestänges vorgesehen. Er weist eine Abtriebswelle 5 auf, an der Mittel 6 zum Anschluss des Aussengestänges vorgesehen sind. Bei diesen Mitteln 6 kann es sich beispielsweise um ein Schraubgewinde handeln.
[0041] Die Bohrantriebseinheit weist ferner einen zweiten Bohrantrieb 2 zum drehenden Antreiben eines ebenfalls nicht dargestellten, innerhalb des Aussengestänges verlaufenden Innengestänges auf. Der hintere Bohrantrieb 2 ist ebenfalls am Schlitten 9 angeordnet und mittels eines als Tandemzylinder ausgebildeten Hydraulikzylinders 8 längs der Bohrachse 80 relativ zum Schlitten 9 und somit zum ersten Bohrantrieb 1 verschiebbar gelagert.
[0042] Der hintere Bohrantrieb 2 für das Innengestänge weist eine Abtriebswelle 4 auf, an der eine Ausgleichsstange 10 drehfest befestigt ist. An ihrem dem Bohrantrieb 2 abgewandten, vorderen Ende weist die Ausgleichsstange 10 beispielsweise als Schraubgewinde ausgebildete Mittel 11 zum Anschluss des Innengestänges auf.
[0043] Die Ausgleichsstange 10 dient dazu, den axialen Versatz der beiden Bohrantriebe 1 und 2 längs der Bohrachse 80 auszugleichen. Sie durchläuft den vorderen Bohrantrieb 1 und dessen Abtriebswelle 5, so dass die Mittel 6 zum Anschluss des Aussengestänges und die Mittel 11 zum Anschluss des Innengestänges etwa auf derselben Höhe liegen.
[0044] Auf seiner dem hinteren Bohrantrieb 2 zugewandten Rückseite weist der vordere Bohrantrieb 1 eine als Austragkopf ausgebildete Drehdurchführung 40 auf, über die Spülfluid aus einen ringförmigen Hohlraum 49 zwischen Innengestänge und Aussengestänge abgeführt werden kann. Hierzu weist die Drehdurchführung 40 eine Abgabeöffnung 41 mit einem Schlauchanschluss auf.
[0045] Im Bereich der Drehdurchführung 40 sind hintereinander drei Dichtringe 20, 20, 20 vorgesehen, welche an der Ausgleichsstange 10 dichtend anliegen. Diese Dichtringe 20', 20", 20"' dichten den ringförmigen Hohlraum 49 nach hinten hin ab, so dass kein Flüssigkeitsaustritt aus dem Hohlraum 49 in Richtung des hinteren Bohrantriebes 2 erfolgt. Die Dichtringe 20, 20, 20 sind in einem Durchgang im Gehäuse der Drehdurchführung 40 angeordnet, das wiederum mit dem vorderen Bohrantrieb 1 verbunden ist.
[0046] Im topfförmigen Gehäuse der Drehdurchführung 40 ist überdies ein Drehlager 24, beispielsweise ein Wälzlager oder eine Gleitbuchse, für die Ausgleichsstange 10 vorgesehen. Zwei der Dichtringe 20, 20 sind axial vor dem Drehlager 24 angeordnet und dichten das Drehlager gegenüber dem ringförmigen Hohlraum 49 ab. Eine weitere Ringdichtung ist 20 hinter dem Drehlager 24 angeordnet und dichtet das Drehlager gegenüber der Umgebung ab. Zwischen den beiden vorderen Dichtringen 20 und 20 kann eine Zuleitung zum Zuführen eines Druckmittels vorgesehen sein, wodurch insbesondere der dem ringförmigen Hohlraum 49 zugewandte Dichtring 20' entlastet und/oder gespült werden kann.
[0047] An den Dichtringen 20, 20, 20 treten axiale und drehende Relativbewegungen auf, die insbesondere beim Vorliegen von abrasivem Spülfluid eine vergleichsweise stark abrasive Wirkung auf die überstrichene Ausgleichsstange 10 haben kann. Um hierbei einen übermässigen Verschleiss der Ausgleichsstange 10 zu verhindern, ist die Ausgleichsstange 10 zweiteilig ausgeführt. Insbesondere weist sie einen stangenförmigen
[0048] Grundkörper 30 auf, der sich vom hinteren Bohrantrieb 2 zu den Mitteln 11 zum Anschluss des Innengestänges erstreckt, und der zur Drehmomentübertragung dient. In dem von den Dichtringen 20, 20, 20 überstrichenen Bereich ist dieser Grundkörper 30 von einem Hüllrohr 35 umgeben, welches den stangenförmigen Grundkörper 30 gegen Verschleiss schützt. Das Hüllrohr 35 kann insbesondere ein härteres Material verglichen mit dem Grundkörper 30 aufweisen. Das Hüllrohr 35 hat eine Länge, die grösser als der Hub des Hydraulikzylinders 8 ist, so dass die Dichtringe 20, 20, 20 bei jeder axialen Betriebsstellung des hinteren Bohrantriebes 2 mit der Ausgleichsstange 10 relativ zum vorderen Bohrantrieb 1 stets am Hüllrohr 35 und nicht am Grundkörper 30 anliegen. Das Drehlager 24 befindet sich ebenfalls am Hüllrohr 35 der Ausgleichsstange 10.
[0049] Die konstruktiven Details des Hüllrohres 35 und des Grundkörpers 30 im Bereich des Hüllrohres 35 gehen insbesondere aus Fig. 5 hervor. Wie diese Figur in ihrer oberen Hälfte zeigt, kann der zylindrische Grundkörper 30 an seinem Mantel einen bevorzugt ringförmigen Anschlag 31 aufweisen. An diesem Anschlag 31 liegt das Hüllrohr 35 an seinem vorderen Ende 39 an. Der Anschlag 31 bildet eine Stufe und begrenzt einen axialen Verschiebeweg des Hüllrohres 35 am Grundkörper 30 nach vorne, das heisst zu den Mitteln 11 für den Anschluss des Innengestänges hin.
[0050] Alternativ oder zusätzlich zu einem Anschlag 31 kann am Grundkörper 30 zumindest ein radial verlaufender, insbesondere als Stiftschraube ausgebildeter Bolzen 36 vorgesehen sein, der vom Grundkörper 30 nach aussen steht. Dieser Bolzen, der in der unteren Hälfte der Fig. 5dargestellt ist, kann ebenfalls einen Anschlag bilden, an dem das Hüllrohr 35 an seinem vorderen Ende 39 anliegt, und der den axialen Verschiebeweg des Hüllrohres 35 nach vorne hin begrenzt. Grundsätzlich kann der Bolzen 36 auch durch das Hüllrohr 35 hindurchragen, so dass der Bolzen 36 das Hüllrohr 35 sowohl axial als auch in Umfangsrichtung am Grundkörper 30 sichert.
[0051] Die Ausführungsbeispiele der Fig.5oben und Fig. 5unten können auch kombiniert werden, wobei dann der Bolzen 36 wie in der Figur dargestellt insbesondere auf einer dem Anschlag 31 abgewandten Seite des Hüllrohres 35 vorgesehen sein kann.
[0052] An seinem hinteren, das heisst an seinem dem hinteren Bohrantrieb 2 zugewandten Ende 38 verjüngt sich das Hüllrohr 35 spitz zulaufend. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Dichtringe 20, 20, 20 beim Durchschieben der Ausgleichsstange 10 nicht übermässig belastet werden. Eine weitere spitz zulaufende Verjüngung ist auch am gegenüberliegenden, vorderen Ende 39 des Hüllrohres 35 vorgesehen.
[0053] Die Ausgleichsstange 10 ist an der Abtriebswelle 4 des hinteren Drehantriebes 2 über eine Steckverbindung verbunden, deren Einzelheiten insbesondere den Fig. 1, 3, 5 und 6 zu entnehmen sind. Wie insbesondere die Fig. 1 und 3 zeigen, weist die Steckverbindung eine Einsteckhülse 50 mit einer zylindrischen Innenoberfläche auf, welche zur Aufnahme des korrespondierenden hinteren Endes des Grundkörpers 30 der Ausgleichsstange 10 dient, und welche mit der Abtriebswelle 4 drehfest verbunden ist. Zur Übertragung von Drehmomenten und Axialkräften sind in der Einsteckhülse 50 radial verlaufende Ausnehmungen 51 (Fig. 3) und in der Ausgleichsstange 10 korrespondierende Aufnahmebohrungen 16 (Fig. 5 und 6) vorgesehen.
Durch die Ausnehmungen 51 können als Konusschrauben ausgebildete Bolzen 15 in die Aufnahmebohrungen 16 eingeschraubt werden, wobei die Bolzen 15 die Ausgleichsstange 10 mit der Einsteckhülse 50 drehfest und axial fest verbinden.
[0054] Wie Fig. 6 zeigt, können beispielsweise drei äquidistant angeordnete Aufnahmebohrungen 16 auf derselben axialen Höhe und somit auch drei Ausnehmungen 51 und drei Bolzen 15 vorgesehen sein.
[0055] Wie Fig. 1 zeigt, wird das Hüllrohr 35 bei montierter Ausgleichsstange 10 an seinem hinteren Ende 38 axial durch die Einsteckhülse 50 gesichert, die einen Anschlagring für das Hüllrohr 35 bildet. Das Hüllrohr 35 ist geeigneterweise so bemessen, dass es einerseits an der Einsteckhülse 50 und andererseits am Anschlag 31 und/oder am Bolzen 36 anliegt, so dass das Hüllrohr 35 beiderseits axial festgelegt ist. Demgemäss entspricht der Abstand zwischen der Einsteckhülse 50 einerseits und dem Anschlag 31 und/oder dem Bolzen 36 andererseits zweckmässigerweise der Länge des Hüllrohres 35.
[0056] Beim Betrieb der Bohrantriebseinheit werden die Abtriebswellen 4 und 5 in Drehung versetzt und die beiden Bohrantriebe 1 und 2 axial zueinander verschoben. Die Dichtringe 20, 20, 20 überstreichen dabei die Ausgleichsstange 10 im Bereich des Hüllrohres 35, welches den mit der Abtriebswelle 4 des hinteren Drehantriebes 2 rotierenden Grundkörpers 30 der Ausgleichsstange 10 vor Verschleiss schützt.
[0057] Fig. 5 zeigt ein Montagewerkzeug 60, mittels welchem die Ausgleichsstange 10 bei der Montage für die Dichtringe 20, 20, 20 besonders schonend durch den vorderen Bohrantrieb 1 geschoben werden kann. Das Montagewerkzeug 60 weist einen zylinderhülsenartigen ersten Abschnitt 61 auf, an den sich koaxial ein kegelstumpfartiger zweiter Abschnitt 62 anschliesst. Im ersten Abschnitt 61 ist eine Ausnehmung 65 gebildet, welche korrespondierend zum Grundkörper 30 der Ausgleichsstange 10 ausgebildet ist, so dass sie das hintere Ende der Ausgleichsstange 10 aufnehmen kann.
[0058] Wie Fig. 2 zeigt, ist die Ausnehmung 65 hinreichend tief, so dass die Ausgleichsstange 10 so weit eingeschoben werden kann, dass die eventuell scharfkantigen Aufnahmebohrungen 16 in der Ausgleichsstange 10 vom ersten Abschnitt 61 des Montagewerkzeugs 60 abgedeckt sind. Insbesondere ist die Ausnehmung 65 so tief, dass der erste Abschnitt 61 des Montagewerkzeugs 60 bis an das Hüllrohr 35 der eingeschobenen Ausgleichsstange 10 heranreicht.
[0059] Der Montagevorgang der Ausgleichsstange 10 ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, wird die Ausgleichsstange 10 zunächst in die Ausnehmung 65 des Montagewerkzeugs 60 eingeführt und die Ausgleichsstange 10 sodann mit vorauseilendem Montagewerkzeug 60, insbesondere mit vorauseilendem kegelstumpfartigen zweiten Abschnitt 62 durch den vorderen Bohrantrieb 1 hindurchgeschoben (Fig. 3). Der kegel-stumpfartige zweite Abschnitt 62 sorgt in diesem Zusammenhang dafür, dass die Dichtringe 20, 20, 20 beim Durchtreten der Ausgleichsstange 10 kontinuierlich beansprucht werden. Der erste Abschnitt 61 sorgt dafür, dass die Dichtringe 20, 20, 20 nicht mit den Aufnahmebohrungen 16 in Kontakt treten.
[0060] Nach dem Durchtritt der Ausgleichsstange 10 durch den vorderen Bohrantrieb 1 wird das Montagewerkzeug 60 abgezogen. Mittels der als Konusschrauben ausgebildeten Bolzen 15 wird der Grundkörper 30 der Ausgleichsstange 10 sodann in der Einsteckhülse 50 des hinteren Bohrantriebes 2 festgelegt (Fig. 4).
The invention relates to a Bohrantriebseinheit for a Doppelbohrgestänge with an outer rod and an inner rod according to the preamble of claim 1. Such a Bohrantriebseinheit is formed with a front drill drive for the outer rod, a rear drill drive for the inner rod, which is offset from the front drill drive is arranged, a balance bar, which is arranged on an output shaft of the rear drill drive, wherein the balance bar protrudes into the front drill drive and is formed with means for connection of the inner linkage, and with at least one sealing ring, which bears against the balance bar, and in particular for Sealing an annular cavity between the inner rod and the outer rod is used.
The invention further relates to an assembly tool for mounting the balance bar in such a drill drive unit.
A generic drill drive unit is described for example in German Patent Application 10 2006 059 171. Further drill drive units with two offset drill drives for an external linkage or for an inner linkage are disclosed in German Auslegeschrift 1 909 931 and in the patent specifications DE 2 924 393 C2 and DE 4 113 422 C3. DE 10 327 732 A1 discloses a drill pipe whose tubes are secured by means of conical screws against rotation and extension.
Generic Bohrantriebseinheiten with two offset drilling drives have a balance bar, which is driven by the rear drill drive. This balance bar, which usually protrudes through the front drill drive, is used to compensate for the offset between the two drill drives. In particular, the balance bar ensures that the connection points for the outer linkage and the inner linkage are at least approximately at the same height despite the offset of the two drilling drives.
When drilling with a Doppelbohrgestänge, ie when cased drilling, a drilling fluid is usually used to discharge the cuttings from the wellbore. In so-called double-head drilling, it is customary to direct the purge flow through the inner rod to the deepest hole, to charge there with cuttings to promote both through the annular cavity between the outer rod and inner rod back to days and preferably deliver in the field of Bohr drive from the outer rod. In principle, a reverse flushing direction is conceivable in which the flushing flow is introduced into the annular cavity and removed from the inner rod.
In order to achieve a controlled drilling fluid flow, it is necessary to seal the annular cavity between inner rod and outer rod. In particular, a seal in the field of auger drives may be required because here the outer rod ends and thus the annular cavity between inner rod and outer rod is accessible.
In a generic Bohrantriebseinheit at least one sealing ring is provided for sealing the annular cavity in the field of drilling drives, which abuts against the balance bar. For example, because of possibly occurring different rotational speeds of the two auger drives and / or an axial relative displacement of the two auger drives, this seal can be exposed to both circumferential and longitudinal movements. As a result, the sealing ring is subject to a comparatively strong abrasive wear, which under certain circumstances can also extend to the wear partner balancing rod.
The balance bar is, inter alia, because of the connections for inner linkage and / or rear drill drive, which may be formed, for example, as a threaded connection, and because of the relatively high quality material, a relatively expensive component and should, for economic reasons, have the highest possible life.
The object of the invention is to provide a drill drive unit and a mounting tool for this, which allow a particularly economical operation of the drill drive unit and long service life.
The object is achieved by a drill drive unit with the features of claim 1 and an assembly tool with the features of claim 12. Preferred embodiments are given in the dependent claims.
The inventive drill drive unit is characterized in that the balance bar is formed in several parts with a rod-shaped base body and a cladding tube, which is arranged on a lateral surface of the base body, and that the sealing ring rests against the cladding tube of the balance bar.
A basic idea of the invention is to protect the surface exposed to the wear of the balance bar by a Verschleissrohr, which may be formed interchangeable example, in a simple manner. If, in this case, wear of the balance bar occurs in the area of the seal, it is not necessary to replace the entire balance bar. Rather, only the cladding tube can be replaced in a particularly economical manner. Moreover, a material can be selected for the cladding tube, which cooperates particularly well with the sealing ring and, for example, is particularly resistant to wear, without thereby transferring the mechanical properties of the main body of the balance bar, in particular the ability of the body, a torque from the rear drive motor to the inner rod, to be influenced.
The inventive drill drive unit can also be referred to as Doppelkopfbohranlage. The front and / or the rear drill drive can be performed in particular rotating or rotationally turning. Conveniently, the two auger drives on separate drive motors. In principle, however, at least one common drive motor can be provided for both auger drives.
The balance bar is suitably provided coaxially with the output shaft of the rear drill drive. Preferably, the balance bar protrudes through the front drill drive, so that the means for connecting the inner rod are particularly well accessible. For carrying out the compensation rod and / or the inner rod, the front drill drive expediently has a hollow output shaft and optionally a hollow percussion piston. According to the invention, the means for connecting the inner rod to the rod-shaped base body are provided.
According to the invention, the balance bar is rotatable relative to the sealing ring, that is, during operation of the balance bar, the sealing ring passes over the surface of the balance bar. The sealing ring can be fastened in particular in the region of the front drill drive, preferably on the front drill drive. Alternatively or additionally, an attachment of the sealing ring on an optionally present rotary feedthrough, for example on a discharge head, possible.
According to the invention it is further that the cladding tube fixed at least in the axial direction, that is, in the direction of the drilling axis is fixedly arranged on the base body. Preferably, the cladding tube is also fixedly arranged in the circumferential direction on the base body, that is rotatably connected to the main body. For example, for a particularly simple assembly, the rod-shaped main body of the balance bar in the region of the cladding tube suitably on a cylindrical outer surface. But a polygonal structure is also possible, wherein the cladding tube can then have a corresponding polygonal structure on the inside for a torque transmission between the base body and the cladding tube. According to the invention, the rod-shaped main body is non-rotatably connected to the output shaft of the rear drill drive.
Preferably, at least one further seal is provided between the cladding tube and the rod-shaped base body. This can be prevented that fluid from the annular cavity between the outer rod and inner rod between the main body and the cladding tube drains.
A particularly preferred embodiment of the invention is that the cladding tube compared with the main body has a different material. This makes it possible to optimize the material of these two elements with regard to their intended tasks. For example, a particularly wear-resistant material can be provided for the cladding tube, whereas a material is selected for the main body, which is particularly well suited for torque transmission. In particular, it can be provided that the cladding tube has a harder material compared to the main body. The base body and / or the cladding tube of the balance bar are preferably formed metallic.
The wear behavior of the balance bar can be improved in a particularly economical way, characterized in that the cladding tube has a surface hardening.
Furthermore, it is particularly advantageous that the cladding tube is arranged replaceably on the base body. This makes it possible to selectively exchange the cladding tube with advanced wear, without having to change the base body of the balance bar. Conveniently, the cladding tube is pushed onto the rod-shaped base body.
A further advantageous embodiment of the invention is that a, in particular at least approximately radially extending to the balance bar bolt for fixing the cladding tube is provided on the base body. The bolt may in particular be a stud. Conveniently, a receptacle, preferably provided with a thread, for the bolt on the rod-shaped body. The bolt can form a stop against which the cladding tube abuts, and by which the cladding tube is axially secured. It can also be provided that the cladding tube has a passage opening through which the bolt projecting from the base body protrudes. Especially with such an arrangement, the bolt can secure the wear tube both axially and circumferentially.
Furthermore, it is particularly advantageous that the base body has a preferably annular stop which limits a displacement of the cladding tube along the base body. As a result, the cladding tube can be fixed in a particularly simple manner on the base body.
Among other things, with regard to the service life, it is also expedient that the cladding tube tapers at least at its rear end facing the rear drill drive. Preferably, the cladding tube in the region of the taper runs pointed, in particular conically, too. By such a taper can be ensured in a particularly simple manner that at the transition from the cladding tube region of the body to the cladding tube no sharp edges are present, which could damage the ring seal during axial pushing through the balance bar together with the cladding tube. Alternatively or additionally, it can be provided according to the invention that the cladding tube tapers at its opposite, that is to say at its front end remote from the rear drill drive.
This can be particularly beneficial for the protection of the sealing ring when a large axial stroke is to be expected.
Furthermore, it is advantageous according to the invention that a rotary feedthrough for the removal and / or supply of flushing fluid from or into the annular cavity between the inner rod and outer rod is provided. Such a rotary feedthrough ensures an orderly flushing agent flow, in particular in the area of the auger drives. If the rotary feedthrough serves to remove fluid, which is particularly preferred, it can also be referred to as a discharge head. If, on the other hand, it serves to supply fluid, it can also be referred to as a flushing head. The rotary feedthrough can also be referred to as Preventer. The rotary feedthrough can be arranged, for example, in front of the front drill drive, that is on the side facing away from the rear drill drive side of the front drill drive.
However, the rotary feedthrough can also be arranged behind the front drill drive, that is to say in particular between the front drill drive and the rear drill drive.
The rotary feedthrough is preferably pierced by the balance bar, which can facilitate the linkage change. The inventive sealing ring may be provided in the region of the rotary feedthrough, in particular on the rotary feedthrough and / or at the piercing point of the balance bar through the rotary feedthrough, whereby an undesirable dead space formation can be avoided. The sealing ring may be disposed on a co-rotating or on a stationary part of the rotary feedthrough, wherein the co-rotating arrangement may be preferred when the rotary feedthrough is arranged in front of the front drill drive, and wherein the stationary arrangement may be preferred when the rotary feedthrough behind the front drill drive is arranged.
If it does not depend on a targeted discharge of the flushing fluid, a simple opening in the outer rod can be sufficient instead of a rotary feedthrough. The sealing ring is then preferably arranged in the region of the opening.
A structurally particularly simple construction of the inventive drill drive unit is given by the fact that the sealing ring is rotatably connected to an output shaft of the front drill drive. The sealing ring can also be connected non-rotatably with a non-rotating housing of the front drill drive. Depending on the embodiment, the sealing ring may be located in front of the front drill drive, behind the front drill drive or in the front drill drive.
For a particularly versatile use, it is advantageous that the rear drill drive with the balance bar relative to the front drill drive with the sealing ring is displaceable. According to this embodiment, the auger drives have a variable axial offset. This makes it possible, depending on the requirement, to change the axial position of the inner linkage relative to the outer linkage. For displacing the two drilling drives relative to one another, at least one hydraulic cylinder, in particular a tandem cylinder, is expediently provided.
If the two auger drives are axially displaceable relative to each other, it is also advantageous that the cladding tube has a length which is at least as large as an operating stroke of the rear auger drive relative to the front auger drive. In this way it can be ensured that the sealing ring in each operating position of the drilling drives sweeps over areas on the balance bar, which are protected by the cladding tube. In particular, it may be provided that the cladding tube has a length which is at least as large as the stroke of the cylinder, which is provided for the displacement of the two auger drives relative to each other. The operating stroke of the two auger drives can be understood to mean the stroke which is maximally provided in the regular drilling operation.
Apart from the length of the hydraulic cylinder, this operating stroke can also be predetermined, for example, by a controller. For maintenance and / or installation work may also be provided under certain circumstances, a larger hub.
Furthermore, it is particularly preferred according to the invention that the balance bar is connected via a plug connection with the rear drill drive. Such a connector allows axial insertion of the balance bar in the rear drill drive. In such a connector, no complex and sharp-edged connection devices are required at the rear end, that is on the rear drill drive end facing the balance bar, which could damage the sealing ring when pushing the balance bar by the sealing ring during assembly. For forming the plug connection, a fastening element, for example a sleeve, is preferably provided on the output shaft, which has a recess into which the balancing rod, in particular its rod-shaped basic body, is inserted.
Instead of a plug connection, in principle, a threaded connection between the balance bar and the rear drill drive can be provided.
If a connector is provided, it is particularly advantageous that is provided for securing the balance bar in the connector at least one, preferably radially extending balance bar bolt. In particular, the bolt may be a cone screw. The bolt is conveniently bolted to the balance bar and passes through the fastener of the output shaft of the rear drill drive. For example, may be provided on the output shaft as a fastening element Einsteckhülse, in which the balance bar is inserted. In this case, a recess for the bolt for securing the balance bar may be provided in the insertion sleeve, and in a end region of the balance bar, a corresponding receiving bore for the bolt.
As a result, on the one hand an easily detachable connection is created, but at the same time ensures a particularly reliable transmission of circumferential and longitudinal forces. In the case of a screw, in particular conical screw, the recess and / or the receiving bore for the bolt preferably have a thread.
The design effort can be further reduced in that the balance bar is cylindrical in the region of the connector. Conveniently, the rod-shaped base body of the balance bar on an outer cross-section, which is constant from the region of the mounted cladding tube to the rear end of the base body or is smaller. This allows a simple pushing on of the cladding tube from the rear end of the rod-shaped base body, which serves for fastening the balance bar on the rear drill drive. Such an arrangement can be realized in a particularly simple manner with a connector according to the invention.
The fastener of the connector, for example, the insertion, conveniently forms a stop for the cladding. In this case, the fastener comes to a double function, in which the fastener firstly connects the balance bar with the rear rotary drive and secondly defines the cladding tube axially on the base body of the balance bar.
After an expansion of the balance bar, that is, in particular after pulling out the rod from the connector and / or the front rotary drive, the at least one seal and the cladding tube can be changed. In order to counteract damage to the sealing edges of the sealing ring in the subsequent entry of the balance bar and pushing through the sealing ring by any existing sharp edges on the balance bar, an inventive mounting tool can be provided. The assembly tool may be considered part of the drill drive unit.
An inventive assembly tool for mounting the balance bar in a drill drive unit according to the invention is formed with a first portion having a cylindrical surface, and a tapered, in particular conical second portion which adjoins the first portion, wherein the first portion of a Having recess for receiving the balance bar.
It is particularly advantageous that the recess in the first section is formed so deep that the first section covers at least one receiving bore in the balance bar with inserted balancing rod. The receiving bore may be provided for example for the bolt, which is provided for securing the connector of the balance bar on the rear drill drive.
The inventive assembly tool thus includes a conical and a cylindrical portion. It is designed to match the balance bar so that the possibly sharp-edged mounting holes of the cone screws are covered. After pushing on the assembly tool, the balance bar can be safely mounted without damaging the sealing ring.
The recess of the mounting tool can be provided in particular for receiving the rod-shaped main body of the balance bar. Suitably, the recess in the first section is formed so deep that the first, cylindrical portion of the assembly tool reaches with the balance rod inserted to the cladding tube of the balance bar. As a result, the stress on the sealing ring when pushing the balance bar can be further reduced.
The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying drawings. In the drawings show:
<Tb> FIG. 1 <sep> is a partially sectioned side view of a drill drive unit according to the invention;
<Tb> FIG. 2 to 4 <sep> partially sectioned side views of the drill drive unit of Figure 1 during assembly of the balance bar by means of an inventive assembly tool.
<Tb> FIG. 5 <sep> is a longitudinal sectional detail view of the balance bar and the assembly tool of a drill drive unit according to the invention; and
<Tb> FIG. 6 <sep> is a cross-sectional view of the balance bar of Fig. 5 in the region of the mounting holes.
The figures show an embodiment of a drill drive unit according to the invention, wherein in FIGS. 2, 3 and 5 additionally an inventive mounting tool is shown.
Fig. 1 shows a detailed view of the drill drive unit. The drill drive unit has a carriage 9 which is axially displaceable on a carriage, not shown, that is guided in the direction of the drilling axis 80. At this slide 9 is axially fixed a first, front drill drive 1 is provided. This front drill drive 1 is provided for the rotational driving of an external linkage, not shown in the figures. It has an output shaft 5, are provided on the means 6 for connection of the outer rod. These means 6 may be, for example, a screw thread.
The drill drive unit further comprises a second drill drive 2 for rotationally driving a likewise not shown, running within the outer rod inner linkage. The rear drill drive 2 is also arranged on the carriage 9 and mounted displaceably by means of a hydraulic cylinder 8 designed as a tandem cylinder along the drilling axis 80 relative to the carriage 9 and thus to the first drilling drive 1.
The rear drill drive 2 for the inner rod has an output shaft 4, on which a balance bar 10 is rotatably attached. Facing away from the drill drive 2, the front end of the balance bar 10, for example, designed as a screw thread means 11 for connecting the inner linkage.
The balance bar 10 serves to compensate for the axial offset of the two auger drives 1 and 2 along the drilling axis 80. It passes through the front drill drive 1 and the output shaft 5, so that the means 6 for connecting the outer linkage and the means 11 for connecting the inner linkage are approximately at the same height.
On its back side facing the rear drill drive 2, the front drill drive 1 has a discharge head designed as a rotary feedthrough 40, can be removed via the flushing fluid from an annular cavity 49 between inner linkage and outer linkage. For this purpose, the rotary feedthrough 40 has a discharge opening 41 with a hose connection.
In the region of the rotary leadthrough 40 three sealing rings 20, 20, 20 are provided in succession, which rest on the balance bar 10 sealingly. These sealing rings 20 ', 20 ", 20"' seal the annular cavity 49 to the rear, so that no liquid leakage from the cavity 49 in the direction of the rear drill drive 2 takes place. The sealing rings 20, 20, 20 are arranged in a passage in the housing of the rotary feedthrough 40, which in turn is connected to the front drill drive 1.
In the cup-shaped housing of the rotary feedthrough 40 is also a pivot bearing 24, for example, a roller bearing or a sliding bush, provided for the balance bar 10. Two of the sealing rings 20, 20 are arranged axially in front of the rotary bearing 24 and seal the pivot bearing relative to the annular cavity 49. Another ring seal 20 is disposed behind the pivot bearing 24 and seals the pivot bearing against the environment. Between the two front sealing rings 20 and 20, a supply line for supplying a pressure medium can be provided, whereby in particular the annular cavity 49 facing the sealing ring 20 'can be relieved and / or flushed.
On the sealing rings 20, 20, 20 occur axial and rotating relative movements, which may have a comparatively strong abrasive effect on the swept balance bar 10 in particular in the presence of abrasive flushing fluid. In order to prevent excessive wear of the balance bar 10, the balance bar 10 is made in two parts. In particular, it has a rod-shaped
Main body 30, which extends from the rear drill drive 2 to the means 11 for connection of the inner rod, and which serves for torque transmission. In the region covered by the sealing rings 20, 20, 20, this base body 30 is surrounded by an enveloping tube 35, which protects the rod-shaped base body 30 against wear. The cladding tube 35 may in particular have a harder material compared to the main body 30. The cladding tube 35 has a length which is greater than the stroke of the hydraulic cylinder 8, so that the sealing rings 20, 20, 20 at each axial operating position of the rear drill drive 2 with the balance bar 10 relative to the front drill drive 1 always on the cladding tube 35 and not on Abut basic body 30. The pivot bearing 24 is also located on the cladding tube 35 of the balance bar 10th
The structural details of the cladding tube 35 and the base body 30 in the region of the cladding tube 35 are shown in particular in FIG. 5. As this figure shows in its upper half, the cylindrical base body 30 may have a preferably annular stop 31 on its jacket. At this stop 31, the cladding tube 35 is located at its front end 39. The stop 31 forms a step and limits an axial displacement of the cladding tube 35 on the base body 30 forward, that is, to the means 11 for the connection of the inner rod out.
Alternatively, or in addition to a stop 31, at least one radially extending, in particular designed as a stud bolt 36 may be provided on the base body 30, which is from the main body 30 to the outside. This bolt, which is shown in the lower half of Fig. 5, may also form a stop on which the cladding tube 35 bears against its front end 39, and limits the axial displacement of the cladding tube 35 towards the front. In principle, the bolt 36 can also protrude through the cladding tube 35, so that the bolt 36 secures the cladding tube 35 to the main body 30 both axially and in the circumferential direction.
The embodiments of Fig.5 and Fig. 5unten can also be combined, in which case the bolt 36 as shown in the figure, in particular on a side facing away from the stop 31 of the cladding tube 35 may be provided.
At its rear end, that is, at its end facing the rear drill drive 2 end 38, the sheath 35 tapers tapered. This ensures that the sealing rings 20, 20, 20 are not overloaded when pushing through the balance bar 10. Another tapered taper is also provided at the opposite, front end 39 of the cladding tube 35.
The balance bar 10 is connected to the output shaft 4 of the rear rotary drive 2 via a plug connection, the details of which are shown in particular in FIGS. 1, 3, 5 and 6. As shown particularly in FIGS. 1 and 3, the plug connection has a plug-in sleeve 50 with a cylindrical inner surface which serves to receive the corresponding rear end of the main body 30 of the balance bar 10, and which is non-rotatably connected to the output shaft 4. For the transmission of torques and axial forces 50 radially extending recesses 51 (FIG. 3) and in the balance bar 10 corresponding receiving bores 16 (Fig. 5 and 6) are provided in the insertion sleeve.
Through the recesses 51 formed as cone screws bolt 15 can be screwed into the mounting holes 16, wherein the bolts 15, the balance bar 10 rotatably connected to the insertion sleeve 50 and axially fixed.
As shown in FIG. 6, for example, three equidistantly arranged mounting holes 16 may be provided at the same axial height and thus also three recesses 51 and three bolts 15.
As shown in FIG. 1, the sheath 35 is axially secured by the insertion sleeve 50 when mounted balance bar 10 at its rear end 38, which forms a stop ring for the cladding tube 35. The cladding tube 35 is suitably dimensioned so that it rests on the one hand on the insertion sleeve 50 and on the other hand on the stop 31 and / or on the bolt 36, so that the cladding tube 35 is axially fixed on both sides. Accordingly, the distance between the insertion sleeve 50 on the one hand and the stop 31 and / or the bolt 36 on the other hand expediently corresponds to the length of the cladding tube 35th
During operation of the drill drive unit, the output shafts 4 and 5 are set in rotation and the two drilling drives 1 and 2 are displaced axially relative to each other. The sealing rings 20, 20, 20 pass over the balancing rod 10 in the region of the jacket tube 35, which protects the main body 30 of the balancing rod 10 rotating with the output shaft 4 of the rear rotary drive 2 against wear.
Fig. 5 shows an assembly tool 60, by means of which the balance bar 10 during assembly for the sealing rings 20, 20, 20 can be pushed particularly gently through the front drill drive 1. The assembly tool 60 has a cylindrical sleeve-like first section 61, to which a frustoconical second section 62 coaxially adjoins. In the first section 61, a recess 65 is formed, which is formed corresponding to the main body 30 of the balance bar 10, so that it can receive the rear end of the balance bar 10.
As shown in FIG. 2, the recess 65 is sufficiently deep, so that the balance bar 10 can be inserted so far that the possibly sharp-edged receiving holes 16 are covered in the balance bar 10 from the first portion 61 of the mounting tool 60. In particular, the recess 65 is so deep that the first portion 61 of the mounting tool 60 extends up to the cladding tube 35 of the inserted balance bar 10.
The assembly process of the balance bar 10 is shown in Figs. 2 to 4. As shown in Fig. 2, the balance bar 10 is first inserted into the recess 65 of the mounting tool 60 and the balance bar 10 then with vorseilendem mounting tool 60, in particular with vorausilendem frustoconical second portion 62 pushed through the front drill drive 1 (Fig. 3). The conical-truncated second section 62 ensures in this connection that the sealing rings 20, 20, 20 are subjected to continuous stress when the balance bar 10 passes through. The first section 61 ensures that the sealing rings 20, 20, 20 do not come into contact with the receiving bores 16.
After the passage of the balance bar 10 through the front drill drive 1, the assembly tool 60 is withdrawn. By means of the bolts 15 formed as cone screws, the base body 30 of the balance bar 10 is then fixed in the insertion sleeve 50 of the rear drill drive 2 (FIG. 4).