DE1081844B

DE1081844B - Electric drill for deep drilling purposes

Info

Publication number: DE1081844B
Application number: DEG21601A
Authority: DE
Inventors: Johann Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-03-01
Filing date: 1957-03-01
Publication date: 1960-05-19

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Elektrobohrer für Tiefbohrzwecke, bei dem sich also der Antriebsmotor nicht über Tage, sondern unmittelbar vor Ort befindet.The invention relates to an electric drill for Deep drilling purposes, in which the drive motor is not located above ground, but directly on site.

Es sind solche Elektrobohrer bekannt, bei denen ein mit Schmieröl gefülltes, ein Lager ganz umschließendes Gehäuse mit einem Druckumsetzer versehen ist, der aus einem Zylinder mit darin dichtentem, frei beweglichem, auf der einen Seite dem Druck der Spülflüssigkeit ausgesetztem Kolben besteht, wodurch das Eindringen der Spülflüssigkeit in das Lager be- ίο hindert wird.Such electric drills are known in which a bearing is filled with lubricating oil and completely enclosing it Housing is provided with a pressure transducer, which consists of a cylinder with sealed therein, free movable piston exposed on one side to the pressure of the flushing liquid, whereby the penetration of the flushing liquid into the bearing is prevented.

Die Erfindung besteht darin, daß bei Bohrern dieser Gattung der Strömungsweg der Spülflüssigkeit nahe dem Bohrkopf oder im rotierenden Bohrerteil eine Verengung aufweist, die eine Erhöhung des manometrischen Spülflüssigkeits- sowie des Schmieröldruckes und damit einen Unterschied gegenüber der Bohrlochflüssigkeit zur Folge hat, der im Grenzfall wohl Schmieröl in das Bohrloch austreten, aber nicht Bohrlochflüssigkeit in die Schmieröl enthaltenden Räume eindringen läßt.The invention consists in that in drills of this type, the flow path of the flushing liquid has a constriction near the drill head or in the rotating drill part, which increases the manometric flushing liquid and lubricating oil pressure and thus a difference compared to the Borehole fluid has the consequence that in the borderline case lubricating oil may leak into the borehole, but not Lets well fluid penetrate into the spaces containing lubricating oil.

Hierdurch wird das Kernproblem der Tiefbohrer vor Ort gelöst. Mit Sicherheit wird verhindert, daß Bohrlochflüssigkeit in das empfindliche Motorlager gelangt. Diese Aufgabe hat man sich zwar auch schon früher gestellt. Man hat aber die Aufgabe nicht vollkommen gelöst. Denn dazu gehört der Druckunterschied zwischen der Spülflüssigkeit und dem Schmieröl einerseits und der Bohrlochflüssigkeit andererseits. Dieser Druckunterschied wird erstmalig durch die Erfindung erreicht.This solves the core problem of deep drilling on site. Certainly it is prevented that Borehole fluid enters the sensitive engine bearing. You already have this task put earlier. But the task has not been completely solved. Because that includes the pressure difference between the flushing fluid and the lubricating oil on the one hand and the borehole fluid on the other hand. This pressure difference is achieved for the first time by the invention.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Spülflüssigkeit enthaltendem Raum des Elektrobohrers und dem Lager des Motors mehr als ein mit Schmieröl gefüllter Raum angeordnet, die sämtlich von etwa durchdringender Spülflüssigkeit passiert werden müssen, bevor das Lager erreicht wird.According to one embodiment of the invention, the space containing the rinsing liquid is Electric drill and the bearing of the motor arranged more than one space filled with lubricating oil, the all must be passed by about penetrating flushing liquid before reaching the camp will.

Zweckmäßig sind zwei Druckumsetzer hintereinandergeschaltet. Two pressure converters are expediently connected in series.

Ein Merkmal der Erfindung ist es weiterhin, daß eine den Motoranker gegen die Spülflüssigkeit abdichtende Stopfbuchse einen feststehenden, mit Löchern versehenen Flansch aufweist, der das Herausziehen der Stopfbuchse ohne Schraubarbeit ermöglicht. A further feature of the invention is that a sealing the motor armature against the flushing liquid Stuffing box has a fixed, perforated flange that allows extraction the stuffing box without screwing.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 einen Längsmittelschnitt des oberen Teils des Tiefbohrmotors,Fig. 1 is a longitudinal center section of the upper part of the deep drilling motor,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung seines unteren Teils,2 shows a corresponding representation of its lower part,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Oberteil des Tiefbohrmotors und3 shows a cross section through the upper part of the deep drilling motor and

Elektrobohrer für Tief bohrzweckeElectric drill for deep drilling purposes

Anmelder:Applicant:

Johann Grub er,
Celle, Harburger Heerstr, 25Johann Grub he,
Celle, Harburger Heerstr, 25

Johann Gruber, Celle,
ist als Erfinder genannt wordenJohann Gruber, Celle,
has been named as the inventor

Fig. 4 einen Querschnitt durch den rotierenden Mittelteil unmittelbar oberhalb des Bohrwerkzeuges.4 shows a cross section through the rotating central part directly above the drilling tool.

Das Hohlgestänge 1 ist mit dem Kopfstück 2 verschraubt. In diesem befinden sich längsverschiebbare dichtende Kolben 3 und 4. Der Motormantel 5 enthält die herausziehbare Stopfbuchse 6, in der sich die druckdurchlässige Dichtung 7, der Hohlraum 8 und die beiden Dichtlippen 9 und 10 mit einer Feder 11 befinden. In den unteren Teil des Motormantels 5 ist der Stator 12 des Motors eingebaut, dem durch ein Kabel 13 von über Tage der elektrische Strom zugeführt wird. Im Zwischenstück 16 sind eine Dichtlippe 14 und längsverschiebbare dichtende Kolben 15 untergebracht. An das Zwischenstück 16 schließen sich ein oder mehrere Lagergehäuse 17 und gegebenenfalls noch ein Getriebegehäuse an, in die ein Verschlußstück 20 eingeschraubt ist, das mit Dichtlippen 18 einer druckdurchlässigen, Feststoffe abweisenden Dichtung 19 ausgestattet ist.The hollow rod 1 is screwed to the head piece 2. In this there are longitudinally displaceable sealing pistons 3 and 4. The motor casing 5 contains the pull-out gland 6, in which the pressure-permeable seal 7, the cavity 8 and the two sealing lips 9 and 10 with a spring 11 are located. In the lower part of the engine casing 5 is the stator 12 of the motor is installed, to which the electrical current is fed through a cable 13 from above ground will. A sealing lip 14 and longitudinally displaceable sealing pistons 15 are located in the intermediate piece 16 housed. One or more bearing housings 17 and optionally close to the intermediate piece 16 another gear housing into which a locking piece 20 is screwed, which has sealing lips 18 a pressure-permeable, solids-repellent seal 19 is provided.

Die umlaufenden Teile bestehen aus dem Degenrohr 21, dem Motoranker 22, der Hohlwelle 23 und dem Bohrkopf 24, an dem das Bohrwerkzeug 25 befestigt ist. Auf der Hohlwelle 23 sind ein oder mehrere Längslager 26 aufgebaut, die sich mittels Federn 27 abstützen. Der Raum 28 ist mittels einer seitlich eingebauten Rohrleitung 29 mit dem Raum 30· verbunden. Der Raum 31 ist durch eine Rohrleitung 32 mit dem Motorraum 33 verbunden. Diese Verbindungen sind so ausgeführt, daß keine Vermischung der Flüssigkeiten eintreten kann. Der Raum 34 ist durch die Kolben 15 vom Motorraum 33 getrennt. Die umlaufenden Teile und das Kopfstück 2 sind mit einer zentral durchgehenden Bohrung versehen, die in den Werkzeugkopf 24 einmündet. Dort erweitert sich die Bohrung auf einen großen Durchmesser im Raum 35. In den Bohrkopf 24 sind Düsen 36 eingebaut.The rotating parts consist of the sword tube 21, the motor armature 22, the hollow shaft 23 and the drilling head 24 to which the drilling tool 25 is attached. On the hollow shaft 23 are one or more Longitudinal bearings 26 are constructed, which are supported by means of springs 27. The space 28 is by means of a side built-in pipeline 29 connected to the room 30 ·. The space 31 is through a pipe 32 connected to the engine room 33. These connections are designed so that no mixing the liquids can enter. The space 34 is separated from the engine compartment 33 by the pistons 15. the revolving parts and the head piece 2 are provided with a central through hole, which in the Tool head 24 opens. There the bore widens to a large diameter in space 35. Nozzles 36 are built into the drill head 24.

Vor Inbetriebnahme des Elektrobohrers werden der Reihe nach die Räume 34, 33, 31, 30 und 28 mit den erforderlichen Flüssigkeiten und ölen so gefüllt, daßBefore putting the electric drill into operation, rooms 34, 33, 31, 30 and 28 are sequentially filled with the required liquids and oils so filled that

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die Kolben 15, 4 und 3 ihre Endstellung einnehmen. Der Raum 8 wird schon vor dem Zusammenbau der Teile mit Fett gefüllt.the pistons 15, 4 and 3 assume their end position. The room 8 is already before the assembly of the Parts filled with fat.

Wenn der stillstehende Tiefbohrmotor in das mit Bohrlochflüssigkeit gefüllte Bohrloch eingelassen wird, so ist der Motor sowohl außen als auch durch die zentrale Bohrung gegen die Bohrlochflüssigkeit abgeschlossen. Je nach Tiefe werden entsprechend den jeweiligen statischen Drücken die Kolben so beansprucht, daß sich ein Druckausgleich einstellt zwisehen den ölfüllungen und der Bohrlochflüssigkeit. Die Dichtlippen werden bei stillstehendem Motor nicht beansprucht.When the stationary deep drilling motor is inserted into the borehole filled with borehole fluid the motor is against the borehole fluid both outside and through the central bore closed. Depending on the depth, the pistons are stressed according to the respective static pressures, that a pressure equalization occurs between the oil fillings and the borehole fluid. The sealing lips are not stressed when the engine is at a standstill.

Vor Inbetriebnahme wird über Tage Spülflüssigkeit durch das Hohlgestänge und damit durch den Elektrobohrer gepumpt. Durch die im Bohrkopf 24 eingebauten Düsen entsteht ein Rückstau und damit ein Druckanstieg gegenüber der Bohrlochflüssigkeit, der einerseits den Bohrkopf 24 mit den umlaufenden Teilen in der Längsrichtung nach unten drückt und damit das untere Längslager 26 mit der darunterliegenden Feder 27 belastet, andererseits auf die Kolben 3, 4 als Reaktionskraft wirkt, die sich durch die Innenräume des Elektrobohrers als Druck auswirkt. Die Dichtlippe 18 wird mit der Druckdifferenz beansprucht; sie schließt die Dichtfläche gut ab und gleicht Abnutzungserscheinungen während des Betriebes aus. Die einzelnen Motorfüllungen sind durch Dichtungen oder Kolben gut voneinander getrennt. Dringt trotz allem infolge einer schadhaften Dichtlippe 9 Spülflüssigkeit nach Verdrängung der Fettfüllung des Raumes 8 in den Raum 30, 28 ein, so entsteht in diesem eine Emulsion, die aber durch die untere Dichtlippe 10 daran gehindert wird, in den Motorraum 33 überzutreten. Sollte aber dennoch im Laufe der Zeit eine geringe Emulsionsmenge in den Motorraum 33 eindringen, so schützen die Kolben 15 und die Dichtlippe 14 die empfindlichen Längslager 26 im Lagergehäuse 17. Während des Bohrens herrscht in den mit öl gefüllten Räumen infolge der Querschnittsverengung durch die Düsen 36 ein Überdruck, der wohl das Öl bei der Dichtlippe 18 nach außen zu drücken versucht, aber ein Eindringen der Bohrlochflüssigkeit verhindert.Before commissioning, flushing liquid is passed through the hollow rod and thus through the electric drill pumped. The nozzles built into the drill head 24 create a backflow and thus a Pressure increase in relation to the borehole fluid, which on the one hand the drill head 24 with the rotating parts presses downward in the longitudinal direction and thus the lower longitudinal bearing 26 with the one below Spring 27 loaded, on the other hand acts on the piston 3, 4 as a reaction force, which is through the interior of the electric drill acts as pressure. The sealing lip 18 is stressed with the pressure difference; she closes the sealing surface well and compensates for signs of wear and tear during operation. The single ones Engine fillings are well separated from one another by seals or pistons. Penetrates in spite of everything due to a damaged sealing lip 9 rinsing liquid after displacement of the grease filling of space 8 in the space 30, 28, an emulsion is created in this, but this is caused by the lower sealing lip 10 on it is prevented from entering the engine room 33. But should still be a minor one over time If the amount of emulsion penetrates into the engine compartment 33, the piston 15 and the sealing lip 14 protect the sensitive longitudinal bearing 26 in the bearing housing 17. During drilling there is in the oil-filled As a result of the cross-sectional constriction through the nozzles 36, an overpressure, which is probably the oil in the Attempts to press sealing lip 18 outwards, but prevents penetration of the borehole fluid.

Ist das Bohrwerkzeug auf Sohle, so werden durch Senken der stehenden Teile des Motors die Längslager 26 entlastet und die durch den Rückstau erzeugte Kraft als Bohrdruck an das Bohrwerkzeug 25 abgegeben. Die Größe des Bohrdruckes hängt von der Durchflußmenge, dem Durchmesser des Degenrohres, dem inneren Durchmesser des Bohrkopfes 24 und vom Düsenquerschnitt 36 ab.If the drilling tool is on the ground, the longitudinal bearings are set by lowering the stationary parts of the motor 26 is relieved and the force generated by the back pressure is transferred to the drilling tool 25 as drilling pressure. The size of the drilling pressure depends on the flow rate, the diameter of the sword tube, the inner diameter of the drill head 24 and the nozzle cross-section 36.

Wenn nach längerer Betriebsdauer die Dichtlippen 9, 10 ausgewechselt werden sollen, kann dies rasch an der Bohrstelle selbst durchgeführt werden. Dies wird dadurch erleichtert, daß die Dichtlippen in einer in den Motormantel 5 einschiebbaren Stopfbuchse 6 so untergebracht sind, daß sie nach Abschrauben des Kopfstückes ohne weitere Schraubarbeit einfach als Ganzes herausgezogen werden können. Dadurch werden längere Betriebsstillstände vermieden.If the sealing lips 9, 10 are to be replaced after a long period of operation, this can be done quickly the drilling site itself. This is facilitated by the fact that the sealing lips in an in the motor casing 5 retractable gland 6 are housed so that they are after unscrewing the Head piece can simply be pulled out as a whole without further screwing. This will be longer downtimes avoided.

Claims

Patent claims:

1.Electric drills for deep drilling purposes, in which a housing that is filled with lubricating oil and completely enclosing a bearing is provided with a pressure transducer, which consists of a cylinder with a freely movable piston that seals in it and is exposed to the pressure of the flushing fluid on one side, whereby the Penetration of the flushing fluid into the bearing is prevented, thereby gekennzeicfinetj that the flow path of the flushing fluid near the drill head (24) or in the rotating drill part has a constriction (36) which increases the manometric flushing fluid and lubricating oil pressure and thus a pressure difference compared to the borehole fluid has the consequence that in the borderline case, lubricating oil can escape into the borehole, but does not allow borehole fluid to penetrate into the spaces containing lubricating oil.

2. Electric drill according to claim 1, characterized in that between the flushing liquid containing space of the electric drill and the bearing of the motor (12, 22) more than one with Lubricating oil-filled space (30, 33) is arranged, all of which is about penetrating flushing liquid must be passed before the warehouse is reached.

3. Electric drill according to claims 1 and 2, characterized in that two pressure converters (15; 3, 4) are connected in series.

4. Electric drill according to claim 1 or 2, characterized in that one of the motor armature (22) sealing gland (6) against the flushing liquid has a fixed, perforated one Has flange that allows the stuffing box to be pulled out without screwing.

Considered publications:
German Patent No. 90S 961;
British Patent No. 732 423.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings