DE1022984B - Lagerung der Welle von hydraulischen Turbinen fuer den untertaetigen Antrieb des Bohrmeissels beim Tiefbohren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Lagerung von Wellen für Bohrturbinen, die aus einem stillstehenden Mantelrohr bestehen, das am unteren Ende des Bohrgestänges angeschraubt ist und die Leiträder der Turbine enthält, sowie aus der umlaufenden Welle mit den Turbinenlaufrädern und einem Gewindeanschluß am unteren Ende für das Bohrwerkzeug. Durch ein Kammlager (Axiallager), das bedeutende Kräfte aufnehmen muß, werden das Mantelrohr und die Welle in ihrer gegenseitigen Lage festgehalten. Der Turbine dient die Spülflüssigkeit — vorwiegend Wasser — als Antriebsmittel, die eine größere Menge von Ton und auch andere Zusätze enthält und zirkulierend das Bohrklein zutage fördert.

Bei den bisher bekannten Bohrturbinen werden Kammlager verwendet, die wassergeschmierte Gleitflächen aus Gummi besitzen. Die Ausführung der Gummikammlager erfolgte in der Weise, daß abwechselnd Stahlringe und Stahlscheiben auf der Turbinenwelle angeordnet sind, die zwischen stillstehenden, gummiverkleideten Scheiben im Gehäuserohr der Turbine umlaufen. Auch die Bohrung dieser stillstehenden Scheiben ist mit Gummi überzogen, auf welchem die Stahlringe des Kammlagers gleiten und so der Welle gleichzeitig eine radiale Führung bzw. Lagerung geben.

Die Lebensdauer dieser Gummilager ist für den Betrieb der Bohranlage von größter Wichtigkeit, da im Falle einer stärkeren Abnutzung der Gummibeläge eine Annäherung der umlaufenden Turbinenlaufräder an die stillstehenden Turbinenleiträder erfolgt und eine gegenseitige Berührung derselben die Zerstörung der Turbine zur Folge haben würde. Da der Spalt zwischen den Lauf- und Leiträdern der Turbine zwecks guter Wirkungsweise derselben möglichst klein sein soll, kommt der Abnutzung der Gummibeläge noch erhöhte Bedeutung zu. Die starke Abnutzung der heute ausgeführten Turbinenlager ist auf die unzureichende Schmierung derselben zurückzuführen und hat zur Folge, daß die Bohrturbine nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit ausgebaut werden muß, um die abgenutzten Kammlagerscheiben zu ersetzen.

Die Spülflüssigkeit wird der Turbine nach den bisher bekannten Ausführungen durch Öffnungen in den stillstehenden, gummiverkleideten Scheiben des Kammlagers zugeführt. Da die Öffnungen für die Spülflüssigkeit radial außerhalb der Gummigleitfläche liegen, erfolgt der Eintritt der schmierenden Flüssigkeit nur von außen. Die Fliehkraft wirkt aber dem Schmiermitteleintritt zwischen den zu schmierenden Stellen entgegen, weshalb die Schmierung eine mangelhafte bleibt und den hohen Verschleiß der Gummigleitflächen bedingt.

Lagerung der Welle von hydraulischen

Turbinen für den untertätigen Antrieb

des Bohrmeißels beim Tiefbohren

Anmelder:

Mannesmann -Trauzl Aktiengesellschaft,
ίο Wien

Vertreter: Dr. phil. F. Fuß, Patentanwalt,
Köln, Gereonstr. 50

¹S Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 25. Juni 1956

Dipl.-Ing. Herwig Rietsch, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

Diesen Nachteil vermeidet die Lagerung der Bohrturbinenwellen gemäß vorliegender Erfindung, die im wesentlichen darin besteht, daß an der Innen- und Außenseite ringförmiger Gleitfläche« des Kammlagers Kanäle zum Durchströmen der Spülflüssigkeit vorgesehen sind, so daß die schmierende Spülflüssigkeit von beiden Seiten in die Gleitflächen eintreten kann und die Fliehkraft den Schmiervorgang fördert. Erfindungsgemäß weisen die umlaufenden und stillstehenden Kammlagerscheiben nutenförmige, gegen die Turbinenwelle bzw. das Mantelrohr offene Aussparungen für den Durchfluß der Spülflüssigkeit auf. so daß die Strömungsquerschnitte durch das Mantelrohr der Turbine und die Turbinenwelle begrenzt sind. L^Tm die gegenseitige Lage der Kammlagerscheiben zwecks Bildung von senkrechten, geraden Durchströmkanälen durch die Aussparungen zu sichern, ist in eine senkrechte Reihe von Aussparungen der übereinandergeschichteten, stillstehenden Kammlagerscheiben eine Profilschiene eingelegt. Unmittelbar vor und nach dem Kammlager sind erfindungsgemäß radiale Führungslager der Turbinenwelle angeordnet, und innerhalb des Kammlagers sind zwischen den stillstehenden und drehenden Kammlagerscheiben radiale Spalte vorgesehen, so daß auch auf diesem Wege durch gute Zirkulierung der Spülflüssigkeit die Schmierung des Kammlagers gefördert wird.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Lagerung einer Bohrturbinenwelle dargestellt.

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Fig. 1 zeigt eine Bohrturbine mit der neuen Lagerung im Mittelschnitt, wobei die Darstellung infolge der Länge des Gegenstandes unterteilt ist und jeweils die Teilungsebenen.a-a und b-b zusammengehören;

Fig. 2 veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt eine halbe, stillstehende Kammlagerscheibe im Mittelschnitt.

Der Anschlußteil 1 ist durch das Gewinde 2 mit den nicht dargestellten Gestängerohren verbunden, die miteinander verschraubt, bis über Tag reichen. Unten ist auf den Anschlußteil 1 das Gehäuserohr 3 der Turbine 4 aufgeschraubt, das unten in bekannter Weise mit dem Führungslager 5 verschraubt ist, in welchem die Turbinenwelle 6 umläuft, die durch ihr Gewinde 7 mit dem nicht dargestellten Bohrwerkzeug verbunden ist.

Auf der Turbinenwelle 6 sind die Turbinenlaufräder 8 aneinandergereiht und durch den Keil 9 mit dieser \-erdrehungssicher verbunden; zwischen den Laufrädern 8 sind die Turbinenleitscheiben 10 am Gehäuserohr 3 aufeinandergeschichtet und mit diesem verbunden. In der Turbine 4 sind radiale Führungslager 11 eingebaut.

Der beträchtliche Axialschub der Turbine ist nach abwärts gerichtet und wird in manchen Fällen noch durch eine zwischen Turbine und Bohrwerkzeug eingeschaltete, umlaufende Schwerstange erhöht. Der während des Betriebes auftretende, sehr hohe Bohrdruck wirkt axial nach aufwärts. Diese Axialdrücke werden von dem vor der Turbine 4 im Gehäuse 3 angeordneten Kammlager 15 aufgenommen.

Das Kammlager 15 besteht aus den auf der Turbinenwelle 6 aufgereihten und mittels Keil 16 gesicherten Lagerscheiben 17 und den im Gehäuse 3 ruhenden Tragscheiben 18. Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, weisen die Lagerscheiben 17 nutenförmige, zur Welle 6 offene Aussparungen 19 und die Tragscheiben 18 gleichfalls nutenförmige, jedoch gegen das Gehäuse 3 offene Aussparungen 20 auf. Die Tragscheiben 18 sind in ihrer gegenseitigen Lage durch eine in eine senkrechte Nutreihe eingelegte Profilschiene 21 gesichert. Es bilden somit die Aussparungen 19 und 20 senkrechte Strömungskanäle für die Spülflüssigkeit, deren Strömungsquerschnitte durch das Gehäuse 3 und die Welle 6 begrenzt sind.

Unmittelbar vor oder nach dem Kammlager 15 sind radiale Führungslager 22 und 23 für die Turbinenwelle 6 angeordnet, wodurch es möglich wird, zwischen den Lagerscheiben 17 und den Tragscheiben 18 radiale Spalte 24 und 25 für den Durchtritt der Spülflüssigkeit vorzusehen.

Wie die Fig. 3 zeigt, sind auf den Tragscheiben 18 beidseits Gummibeläge 26 aufvulkanisiert, auf weichen die glatten Lagerscheiben 17 gleiten. Die Gummibeläge 26 weisen radiale Nuten 27 für den Flüssigkeitseintritt auf, um der Spülflüssigkeit, die auch als Schmiermittel dient, den Zutritt zu den Gleitflächen zu ermöglichen.

Es ist aus der Zeichnung deutlich ersichtlich, daß sich der Flüssigkeitsstrom nach dem Führungslager in die durch die Aussparungen 19 und 20 gebildeten Kanäle entlang der Welle 6 und des Gehäuses 3 teilt und am unteren Führungslager 23 wieder vereinigt und der Turbine zufließt.

Die Gleitfiächen des Kammlagers befinden sich also zur Gänze innerhalb des Spülstromes und erfahren daher die denkbar beste Schmierung, wobei zusätzlich die Fliehkraft die Spülflüssigkeit aus den Aussparungen 19 zwischen den Nuten 27 und den Gummigleitflächen in die Aussparungen 20 drängt und so für eine kontinuierliche Erneuerung der Schmierflüssigkeit an den Gleitflächen sorgt.

Claims (4)

Patentansprüche.

1. Lagerung der Welle von Turbinen für den Antrieb von Meißeln beim Tiefbohren, bestehend aus Kammlager und Radiallager, durch welche die auch als Antriebsmittel für die Turbine und als Lagerschmiermittel dienende Spülflüssigkeit geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innen- und Außenseite ringförmiger Gleitflächen des Kammlagers (15) Kanäle für die Spülflüssigkeit vorgesehen sind, so daß die Gleitflächen des Kammlagers zur Gänze innerhalb des Spülstromes liegen.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden und stillstehenden Kammlagerscheiben (17, 18) nutenförmige, gegen die Turbinenwelle (6) bzw. das Gehäuserohr (3) der Turbine (4) offene Aussparungen (19_, 20) für den Durchfluß der Spülflüssigkeit aufweisen, so daß die Querschnitte der Strömungskanäle durch das Gehäuserohr (3) und die Turbinenwelle (6) begrenzt sind.

3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinandergeschichteten Kammlagerscheiben (18) in einer senkrechten Reihe von Aussparungen (20) eine eingelegte Profilschiene (21) aufweisen, so daß die gegenseitige Lage der Kammlagerscheiben zwecks Bildung von senkrechten, geraden Kanälen durch die Aussparung gesichert ist.

4. Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor und nach dem Kammlager (15) radiale Führungslager (22, 23) der Turbinenwelle (6) angeordnet und zwischen den stillstehenden und drehenden Kammlagerscheiben (18,17) radiale Spalte (24, 25) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 850/119 1.