DE1073418B

DE1073418B - Turbokernbohrer für Tiefbohrungen

Info

Publication number: DE1073418B
Application number: DENDAT1073418D
Authority: DE
Inventors: Seine und Roger Fran9ois Rouviere Aureilhan Hautes Pyrenees Wladimir Tiraspolsky Issy-les-Moulineaux (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-01-21

Description

DEUTSCHES

Die bisher konstruierten und verwendeten Kernbohrturbinen und, allgemeiner gesagt, die von einem unterirdischen Motor angetriebenen Kernrohre, besitzen eine drehbare Hohlwelle, durch welche ein lösbar befestigtes Kernrohr geführt ist, welches von einem ringförmigen, über dem oberen Wellenende befindlichen Sitz abgestützt ist, der mit den Statorteilen des Motors fest verbunden ist. Die inneren Kernrohre sind meist mit einem Fangkopf versehen, mittels welchem die Kerne mit Hilfe eines besonderen Fangwerkzeuges heraufgeholt werden können. Das kann geschehen durch ein im Gestänge mit einem Seil hinuntergelassenen Greiferwerkzeug.

Zwischen der Motorwelle und dem inneren Kernrohr muß also erforderlicherweise ein Ringraum belassen sein. Sind die Radialabmessungen dieses Ringraumes zu klein, dann entsteht eine Reibung zwischen der Welle und dem inneren Kernrohr, was entweder die Beschädigung dieses Rohres bzw. ein auf dieses einwirkendes Drehmoment verursachen kann. Ist dagegen der Ringraum zu weit, so strömt ein großer Teil der geförderten Flüssigkeit durch den so gebildeten Kanal hindurch.

Der so ausweichende Flüssigkeitsstrom wird einerseits dem wirkenden Strom der Turbine entzogen und andererseits unterhält er in dem erwähnten Ringraum hohe Drücke, die beim Hereinbringen des Kernes den Ausfluß der Flüssigkeit am oberen Ende des inneren Kernrohres hindern können. Nun ist die Leistung eines Kernbohrapparates (prozentual bezogen auf den gewonnenen Kern) unter anderen Faktoren abhängig von der Möglichkeit, innerhalb des inneren Kernrohres, welches in der Regel mit einem Überdruckventil versehen ist, jeden nennenswerten Überdruck auszuschalten.

Innerhalb des erwähnten Ringraumes herrschende hohe Drücke tragen also dazu bei, die Bohrkernlänge, die während eines Bohrganges gewonnen werden kann, herabzusetzen, welche bei den bisherigen Kernbohrturbinen meist unter 50% der Nutzlänge des Kernrohr es liegt.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, diesen Mangel der bisher bekannten Turbokernbohrer zu beheben und einen Turbokernbohrer zu schaffen, der beim Betrieb längere Kerne liefert als die üblichen Bohrer, und zwar auf Grund einer höheren Kernbohrleistung.

Das erfindungsgemäße Turbokernrohr des beschriebenen Typs, dessen lösbar befestigtes inneres Kernrohr während des Betriebes ausgewechselt werden kann, ohne daß das Gestänge heraufgeholt zu werden braucht, kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen dem oberen Teil des inneren Kernrohres und der Turbinen welle eine Abdichtung vorgesehen ist, die den zwischen die-

Turbokernbohrer für Tiefbohrungen

Anmelder:

Wladimir Tiraspolsky,

Issy-les-Moulineaux, Seine,

und Roger Francois Rouviere,

Aureilhan, Hautes Pyrenees (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. J. Buschhoff, Patentanwalt,
Köln, Kaiser-Wilhelm-Ring 24

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 28. Oktober 1957

Wladimir Tiraspolsky, Issy-les-Moulineaux, Seine,

und Roger Francois Rouviere,

Aureilhan, Hautes Pyrenees (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

sem inneren Kernrohr und der hohlen Turbinenwelle belassenen Ringraum abschließt, um eine Strömung der Flüssigkeit in diesen Ringraum zu verhindern bzw. auf das zur Schmierung der Abdichtung erforderliche Minimum zu beschränken.

Obwohl in der vorliegenden Beschreibung auf Turbokernbohrer Bezug genommen ist, ist es selbstverständlich, daß die erfindungsgemäßen Verbesserungen auf ähnliche Weise für im Bohrloch befindliche Bohrantriebe irgendwelchen Typs, insbesondere für Elektromotoren, Anwendung finden können.

Gemäß einem Merkmal des Erfmdungsgegenstandes kann diese Abdichtung derart ausgebildet sein, daß sie als Anschlag dient, der das innere Kernrohr abstützt, welches auf diese Weise auf dem Kopf selbst der Turbinenhohlwelle axial liegt, statt sich wie üblich auf einen mit dem Stator verbundenen Sitz abzustützen. Durch diese Anordnung werden Axialbewegungen des unteren Endes des inneren Kernrohres mit Bezug auf das Gebirge, welche mit einem Turbokernbohrer klassischen Typs unvermeidlich sind, vermieden, denn bei den bekannten Turbokernbohrern bleibt das axiale Spiel zwischen dem Rotor und dem Stator innerhalb der zulässigen Axialspiele nicht konstant, sondern nimmt mit dem Verschleiß der Axialdrucklager zu.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann die Abdichtung mit einer Vorrichtung kom-

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biniert werden, um das innere Kernrohr mit Bezug auf die Statorteile des Turbokernrohres zu drehen und welche dieses innere Kernrohr in der mit Bezug auf den Stator gewünschten Winkelstellung sichert. Auf diese Weise wird die Stellung der Kerne gegenüber dem Stator festgestellt und es ist außerdem möglich, die Kerne im Raum zu orientieren.

Ferner kann die Vorrichtung zur Orientierung des inneren Kernrohres verwendet werden, um die Neigungsmeßvorrichtung zu orientieren, durch welche das innere Kernrohr entweder am Ende eines Bohrganges oder in jedem beliebigen Augenblick ersetzt werden kann. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, den Stator mit Bezug auf den Neigungsazimut der Bohrung zu richten, sobald diese eine meßbare Neigung aufweist.

In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt ■ - "

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Turbokernrohr (teilweise im Vertikalschnitt), ,

Fig. 2 eine weitere Ausführung in entsprechender Darstellung und

Fig. 3 eine Einzelheit in Ansicht (teilweise abgebrochen) .

Gemäß Fig. 1 trägt der Körper 1 des Turbokernrohres an seinem oberen Teil eine Anschlußmuffe 2, die eine innere Schulter aufweist, gegen welche sich der obere Teil 3 der aufeinanderliegenden Statorteile abstützt. Auf einem Linksgewinde 4 der Anschlußmuffe 2 ist der Auflagesitz 5 für das innere Kernrohr aufgeschraubt, welches somit mit dem Stator fest verbunden ist. Dieser Auflagesitz 5 weist eine konische Zentralkrone 6 sowie peripherische Strömungskanäle auf.

Die Welle 8 des Turbokernbohrers ist mit den aufeinander angeordneten Rotorteilen fest verbunden, von denen hier nur die obere Sicherungsmutter 9 dargestellt ist. Die Welle 8 ist hohl ausgebildet und gestattet den freien Durchgang des inneren Kernrohres 10, dessen oberer Anschlußzapfen-mit 11 bezeichnet ist. Dieser Anschlußzapfen weist Ausnehmungen 12 zum Ansetzen eines Schlüssels auf und ist mit seinem oberen Teil in dem Kopf 13 des inneren Kernrohres verschraubt, der ebenfalls mit Ausnehmungen zum Ansetzen eines Schlüssels versehen ist. Dieser Kopf 13 stützt sich mit einer unteren konischen Auflagefläche 15 an der konischen Auflagefläche der inneren Krone 6 des Sitzes 5 ab.

Erfindungsgemäß ist eine .drehbare Dichtungsmuffe 16, die mit inneren Belägen 17 aus Gummi od. dgl. versehen ist, zwischen diesem Anschlußzapfen und der drehbaren Hohlwelle 8 eingeschaltet. Diese Muffe legt sich an die äußere Fläche des. oberen Anschlußzapfens 11 des inneren Kernrohres an. Sie wird mittels einer oberen Mutter 18 in ihrer Lage gehalten, die einen Ringraum zur Aufnahme eines konischen Dichtungsringes 19 beläßt, der unter Zwischenschaltung eines elastischen Belages 20, z. B.. aus Gummi, auf dem vorgesehenen konischen Sitz ruht, wie am oberen Teil der Welle 8 gezeigt ist. Ein gewisser Spielraum ist, wie bei 21 gezeigt, zwischen diesem Ring und der Dichtungsmuffe 16 belassen, damit der Ring sich mit Bezug auf die Dichtung 16 und die Mutter 18 radial bewegen kann, um eine eventuelle außermittige Verlagerung der Welle 8 gegenüber dem Sitz auszugleichen. • Der obere Anschlußzapfen 11 des inneren Kernrohres weist eine Arretierschulter 22 für die drehbare Dichtungsmuffe auf. Am unteren Teil des Anschlußzapfens 11 ist zur Befestigung .eines Ventilsitzes 23 ein Gewinde vorgesehen. Auf. diesem Sitz, wird normalerweise mittels einer Feder 25 eine Ventilkugel 24 angedrückt, und die Flüssigkeit kann durch einen Auslaß 26 entweichen.

Im Betrieb legt sich der Kopf des inneren Kernrohres 10 auf die innere Krone 6 des Sitzes 5 auf, gegen welche er durch den Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Turbine angedrückt wird. Die drehbare Dichtungsmuffe 16 ruht ihrerseits auf der zu diesem Zweck auf der Welle 8 vorgesehenen konischen Auflagefläche und wird durch den gleichen Differenzdruck an die Welle gedrückt. Die Dichtungsmuffe 16, die durch die Drehbewegung der Welle 8 mitgenommen wird, dreht sich um den oberen Anschlußzapfen 11 des inneren Kemrohres 10 herum, wobei diese Rotierung durch Beläge 17 geführt wird. Die Dichtungsmuffe 16 schließt den Ringspalt zwischen dem inneren Kernrohr und der Welle ab und läßt nur die zur Benetzung der Beläge 17 erforderliche Flüssigkeitsmenge durch.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Kopf des inneren Kernrohres auf dem Kopf der Welle ruht, wobei er durch eine mit dem Stator verbundene Führung gegen Relativverdrehung gehalten wird, trägt das Gehäuse 28 des Turbokernrohres eine obere Anschlußmuffe 29, gegen welche sich der obere Teil 30 der Statorteile abstützt. Ein in der Anschlußmuffe 29 vorgesehenes Gewinde dient zur Befestigung eines Führungssitzes 31 für das innere Rohr (Fig. 3). Dieser Führungssitz weist Kanäle 32 für den Durchgang der Flüssigkeit, Rippen 33, einen Ring 34 und einen Schraubengang 35 auf, dessen obere und untere Anlaufflächen in Fig. 3 zu sehen sind. Die Endteile dieses Schraubenganges begrenzen einen lotrechten Spalt 36. Normalerweise nimmt dieser Spalt 36 eine einzige Keilrippe 37 auf, die am Umfang des Kopfes 38 des inneren Kernrohres vorspringt, der Ausnehmungen 39 zum Ansetzen eines Schlüssels aufweist und auf welchem ein Auffangpilz 40 vorgesehen ist. Im Bereich seines unteren Teiles weist dieser Kopf 38 eine konische Auflagefläche auf, die mit einem schleif festen Belag versehen ist. Der obere Anschlußzapfen 42 des inneren Kernrohres ist in einem inneren Gewinde des Kopfes 38 verschraubt und trägt Mitnahmenuten 44. Mit 45 ist der Entlüftungsauslaß des Ventils des inneren Rohres und mit 46 die innere Schulter dieses Rohres bezeichnet.

Die Welle 47 des Turbokernbohrers trägt an ihrem oberen Teil eine Anschlagmuffe 48 für gummierte Anschlagssitze 49 und Distanzstücke 50. Diese Baueinheit ist mittels einer Arretiermutter 51 festgespannt. Die gummierten Sitze 49 wirken mit Schleißscheiben 52 zusammen, die mit Distanzstücken 53 auf einem festen Anschlagkörper 54 montiert sind, der ein inneres Gewinde 55 aufweist, auf welchem eine Anschlagmutter 56 verschraubt ist. Der Anschlagkörper 54 ist als Muffe ausgebildet und hat auf seinem inneren Umfang Längsnuten 57, die den Mitnahmerippen 44 der oberen Anschlußmuffe 42 des inneren Kernrohres entsprechen.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt: - In der normalen Betriebsstellung liegt der auf dem Kopf des inneren Rohres vorgesehene Belag 41 auf der konischen Auflagefläche 58 des Anschlagkörpers 54 abdichtend auf. Der zwischen dem inneren Kernrohr und der drehbaren Hohlwelle 47 belassene Raum wird im vorliegenden Fall gleichzeitig durch die Auflagefläche des Kopfes und den Anschlagkörper 54 abgeschlossen, so daß nur die zur Schmierung der ein kammartiges Axiallager bildenden Anschläge 49, 52 erforderliche Flüssigkeit zwischen dem Anschlagkörper 54 und der Spannmutter 51- durchströmen kann.

In dieser normalen Stellung ist die Winkelstellung des inneren Kernrohres mit Bezug auf den Körper des Turbokernrohres und den Stator festgesetzt, wobei die Winkelmessung beim Einsetzen des inneren Kernrohres wie folgt vorgenommen wird:

Wenn das innere Kernrohr innerhalb des Gestänges in freiem Fall hinuntergelassen wird und es das Turbokernrohr erreicht, so legt sich die Keilrippe 37 auf den Schraubengang 35 des mit dem Stator verbundenen Teiles 31 auf. Diese beiden Elemente sind so gehärtet, daß sie den mechanischen Beanspruchungen, die sich aus dieser Berührung ergeben, standhalten. In diesem Augenblick greifen die Keilnuten 44 des Anschluß zapfens 42 bereits teilweise zwischen den Keilnuten 57 des Anschlagkörpers 54 ein, so daß der Kopf des inneren Kernrohres zwangläufig geführt wird. Die auf dem Schraubengang 35 ruhende Keilrippe 37 wird alsdann in Richtung der Keilnut 36 leicht mitgenommen, sobald eine Drehbewegung der Welle 47 in dem Axiallager 49 bis 52 ein Drehmoment bewirkt. Sobald die Keilnut 37 in den Spalt 36 hineingleitet, legt sich der Kopf des inneren Kernrohres mit dem Belag 41 auf der konischen Sitzfläche 58 des Drucklagerkörpers 54 auf. Von diesem Augenblick an ist das innere Kernrohr mit dem Stator bzw. dem Körper des Turbokernrohres drehfest verbunden und mit Bezug auf diesen ausgerichtet. Jedoch kann sich das innere Kernrohr gegenüber dem Stator frei axial bewegen und die axiale Lage des unteren Teiles des inneren Kernrohres bleibt gegenüber dem Bohrwerkzeug stabil. Der Drucklagerkörper 54 und die Scheiben 52 werden durch das innere Kernrohr mittels der Keilnuten 44 und 57 unbeweglich gehalten.

Für den Fall, daß ζ. Β. infolge der Abmessungen der Teile das zwischen der Welle 47 und dem Kopf 38 des inneren Kernrohres übertragene Drehmoment unzureichend ist, um eine Drehbewegung dieses Kopfes zu bewirken und somit die Keilnut 37 in den Spalt 36 zu bringen, kann dieses Drehmoment durch die Einschaltung eines elastischen Elementes zwischen dem Teil des mit der Welle 47 verbundenen Drucklagers und dem Teil, welcher mit den Keilnuten des inneren Kernrohres in Eingriff steht, leicht erhöht werden. Auf diese Weise werden die einander gegenüberliegenden Flächen der Scheiben 52 und der Sitze 49, die einen ausreichenden Reibungskoeffizienten aufweisen, um den Kopf zwangläufig auf dem Schraubengang 35 mitzunehmen, miteinander in Berührung gebracht.

Claims

Patentansprüche:

1. Turbokernbohrer für Tiefbohrungen mit einem lösbar angeordneten, während der Bohrarbeit ohne Heraufholen des Bohrgestänges austauschbaren inneren Kernrohr, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Teil (11, 42) des inneren Kernrohres (10) und der Hohlwelle (8, 47) der Turbine eine Abdichtung (16, 54) vorgesehen ist, welche den zwischen dem inneren Kernrohr und der Turbinenhohlwelle belassenen Ringraum abschließt.

2. Turbokernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (54) als Anschlagstück ausgebildet ist, welche das innere Kernrohr trägt und dabei auf dem Kopf der Turbinenhohlwelle (47) ruht.

3. Turbokernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsvorrichtung aus einer Muffe (16) besteht, welche den oberen Teil des inneren Kernrohres oder dessen obere Anschlußzapfen (19) umgibt und sich auf einem am oberen Teil der Welle (8) vorgesehenen Sitz abstützt.

4. Turbokernrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Dichtungsmuffe Beläge (17) vorgesehen sind.

5. Turbokernrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine drehfeste Verbindung, die vorzugsweise darin besteht, daß der Kopf (38) des inneren Kernrohres eine Keilrippe (37) aufweist, die mit einer Keilnut (36) eines mit den Statorteilen des Turbokernbohrers drehfest verbundenen Führungssitz (39) zusammenwirkt.

6. Turbokernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Kernrohr mittels Keilnutenverzahnung (44, 57) mit der Dichtungsmuffe (54) drehfest verbunden ist, während die Dichtungsmuffe (54) mit der Turbinenhohlwelle (47) durch kammartige Axiallager (49-53) drehbar verbunden ist, wobei der Kopf (38) des inneren Kernrohres mittels einer Auflagefläche auf einem auf der Dichtungsmuffe (54) vorgesehenen Sitz (58) ruht.

7. Turbokernrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Stator des Kernrohres fest verbundene Führungssitz (31) einen Schraubengang (35) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen