DE1099483B

DE1099483B - Drill string flap valve

Info

Publication number: DE1099483B
Application number: DEB53445A
Authority: DE
Inventors: Julian Dmitri Keithan
Original assignee: Baker Oil Tools Inc
Current assignee: Baker Hughes Oilfield Operations LLC
Priority date: 1959-05-20
Filing date: 1959-06-03
Publication date: 1961-02-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrgestänge-Klappenventil zur Verwendung in einem Bohrstrang beim Bohren eines Bohrloches.The invention relates to a drill pipe flap valve for use in a drill string when drilling a borehole.

Bohrrohrventile werden in >den rotierenden Bohrstrang nahe des Meißels eingesetzt, um das beim Absenken des Bohrstrangs am Bohrgerüst angreifende Gewicht des Bohrstrangs durch die im Bohrloch, befindliche Flüssigkeit zu entlasten, um die Gefahr eines Festsetzens des Meißels zu reduzieren, ferner um Ausbrüche zu vermeiden, das Naßwerden der Montageeinrichtung zu verhindern und den Schaden im Falle, daß die Aufhängung des Bohrstrangs bricht, herabzusetzen. Das Bohrrohr-Klappenventil ist ein Gegendruckventil, das sich in Abwärtsrichtung zu öffnen vermag, um zu gestatten, den Bohrschlamm od. dgl. durch das Bohrrohr abwärts zu pumpen, das sich aber in Aufwärtsrichtung schließt, um eine Aufwärtsströ'mung des Schlammes in dem Bohrrohr zu verhüten. Drill pipe valves are used in> the rotating drill string near the bit to prevent it from being lowered of the drill string acting on the drill rig by the weight of the drill string located in the borehole To relieve fluid in order to reduce the risk of the chisel sticking, furthermore to To avoid breakouts, to prevent the assembly device from getting wet and to prevent damage to the In the event that the suspension of the drill string breaks. The casing flap valve is a Back pressure valve that can open in the downward direction to allow the drilling mud od. Like. To pump down through the drill pipe, but which closes in the upward direction to an upward flow of the mud in the drill pipe.

Während des bei offenem Ventil erfolgenden Bohrvorganges hat die Zentrifugalkraft das Bestreben, das Ventil in seinem offenen Zustand und seine relativ zueinander bewegbaren Teile in Anlage miteinander zu halten. Dabei verursachen die durch die Schneid-/ähne der rotierenden Meißel ausgelösten Vibrationen ein Aneinanderreihen der relativ zueinander beweglichen Teile und führen zu einer Abnutzung über die Berührungsflächen hinaus, insbesondere dort, wo diese aus Metall bestehen. Diese andauernde Abnutzung nimmt beträchtlich zu, wenn 'das Ventil in dem als Schleifmittel wirkenden Medium, nämlich in dem beim Bohrvorgang vorhandenen Bohrschlamm, arbeitet. During the drilling process, which takes place with the valve open, the centrifugal force tends to Valve in its open state and its relatively movable parts in contact with one another to keep. The vibrations triggered by the cutting teeth of the rotating chisel cause this a stringing together of the relatively movable parts and lead to wear on the Contact surfaces, especially where they are made of metal. This constant wear and tear increases considerably when 'the valve in the medium acting as an abrasive, namely in the drilling mud present during the drilling process works.

Die Erfindung bezweckt, ein Ventil zu schaffen, in welchem der Einfluß der Zentrifugalkraft und der durch die Meißeldrehung erzeugten Vibrationen auf den Verschleiß der Ventilteile auf ein äußerstes Minimum herabgesetzt ist, und ferner die aus Gummi oder gummiähnlichen Stoffen bestehende Dichtung des Klappenventils vor einer direkten Einwirkung der Bohrflüssigkeit zu schützen, wodurch verhindert wird, daß die Dichtung aus ihren passenden Sitz im Ventil ausgespült und Anfressungen ausgesetzt wird.The invention aims to provide a valve in which the influence of centrifugal force and the vibrations generated by the bit rotation on the wear of the valve parts to an extreme minimum is reduced, and also made of rubber or rubber-like materials seal of the To protect the flap valve from direct exposure to the drilling fluid, which prevents that the seal is flushed out of its fitting seat in the valve and exposed to pitting.

Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eine einfache Halterung der Dichtung erreicht. In addition, a simple mounting of the seal is achieved by the arrangement according to the invention.

Das erfindlungsgemäße Klappenventil ist dadurch gekennzeichnet, daß der zur Befestigung des Ventiltellers am Ventilkörper dienende Lagerzapfen mit einem, elastischen Material überzogen ist. Weiterhin ist gemäß der Erfindung an der Unterseite des Ventiltellers ein aus elastischem Material bestehender Anschlag vorgesehen, der unterhalb des Schwerpunkts des Ventiltellers angeordnet ist.The flap valve according to the invention is characterized in that the one for fastening the valve disk serving on the valve body bearing pin is coated with an elastic material. Farther is according to the invention on the underside of the valve disk a stop made of elastic material provided, which is arranged below the center of gravity of the valve disk.

Bohrstrang-KlappenventilDrill string flap valve

Anmelder:Applicant:

Baker Oil Tools, Inc.,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)Baker Oil Tools, Inc.,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. L. Hirmer, Patentanwalt,
Berlin-Halensee, Katharinenstr. 21Representative: Dipl.-Ing. L. Hirmer, patent attorney,
Berlin-Halensee, Katharinenstr. 21

Julian Dmitri Keithan, Anaheim, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenJulian Dmitri Keithan, Anaheim, Calif. (V. St. Α.),
has been named as the inventor

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is shown in the drawings. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung· in geschlossener Ventilstellung,1 shows a longitudinal section through a valve according to the invention in the closed valve position,

Fig. 2 einen Teilschnitt ähnlich der Fig. 1, bei geöffneter Ventilstellung,FIG. 2 shows a partial section similar to FIG. 1, with the valve position open,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1 und3 shows a cross section along line 3-3 of FIGS. 1 and

Fig. 4 einen Schnitt durch den Lagerzapfen des Ventiltellers.4 shows a section through the bearing journal of the valve disk.

Wie in der Zeichnung veranschaulicht, ist das Bohrrohr-Klappenventil A im Innern eines Bohrrohrstranges B, im oberen Teil der erweiterten Bohrung 10 einer Gestängemuffe, untergebracht; die Bohrung besitzt eine Anschlagschulter 11., gegen welche sich das obere Ende des Ventilkörpers 12 abstützen kann.As illustrated in the drawing, the casing flap valve A is housed in the interior of a casing string B, in the upper part of the enlarged bore 10 of a rod socket; the bore has a stop shoulder 11, against which the upper end of the valve body 12 can be supported.

Das untere Ende der Muffe ist als eine Gewindebuchse 13 ausgebildet, die auf einen Gewindehohlzapfen 14 eines angrenzenden Bohrrohrabschnittes oder des Meißels C fest aufgeschraubt ist. Der in üblicher Weise verwendete Meißel besitzt; nicht veranschaulichte Schneidrollen. Das obere Ende 15 des Zapfens bildet eine untere Anschlagschulter zur Verhinderung der Abwärtsbewegung des Ventileinsatzes 12. Der Ventileinsatz enthält einen oberen Teil 16 mit einem mittigen Durchlaß in demselben und schlägt an der oberen Halteschulter 11 an. Er enthält auch einen an die untere Halteschulter 15 angrenzenden unteren Teil 18., der einen mittigen Durchlaß von einem großen Durchmesser aufweist. Diese beiden Teile 16., 18 werden in Längsrichtung durch ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schenkeln 20 im Abstand voneinander gehalten, die vorzugsweise einstückig mit den beiden Teilen ausgebildet sind.The lower end of the sleeve is designed as a threaded bushing 13 which is firmly screwed onto a threaded hollow pin 14 of an adjacent drill pipe section or of the chisel C. The chisel used in the usual way has; cutters not illustrated. The upper end 15 of the pin forms a lower stop shoulder to prevent the downward movement of the valve insert 12. The valve insert includes an upper part 16 with a central passage therein and abuts the upper retaining shoulder 11. It also includes a lower portion 18 adjacent the lower support shoulder 15 which has a central passage of a large diameter. These two parts 16, 18 are held at a distance from one another in the longitudinal direction by a pair of diametrically opposed legs 20, which are preferably formed in one piece with the two parts.

Leckverluste der Flüssigkeit rundherum um den oberen Teil 16 und die Wandung· der Erweiterungs-Leakage of the liquid all around the upper part 16 and the wall of the expansion

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bohrung· 10 in beiden Längsrichtungen werden durch die oberen und unteren gegenüberliegenden Planseiten-Dichtungsringe 21, 22 verhindert. Zu diesem Zweck enthält der obere Dichtungsring 21 einen Grundteil 23, der im Innern einer Umkreisnut 24 in dem Körper genau angepaßt ist; dabei ist ein aufwärts gerichteter Ansatzteil 25 vorgesehen, der einen dichtenden Eingriff an der Wandung der Erweiterungsbohrung gewährleistet. Der untere Dichtungsring 22 enthält einen Grundteil 26, der dem Innern einer Umkreisnut 27 im Ventilkörper angepaßt ist und einen sich abwärts erstreckenden Ansatzteil 28 aufweist, der gegen die Wandung· der Erweiterungsbohrung 10 abdichtet. Der Ventileinsatz 12 wird in der Erweiterungsbohrung· 10 aufwärts verschoben, bevor der untere Röhrabschnitt cdei* Meißel C an dem Bohrrohr i? befestigt wird; dann wird der untere Abschnitt C in die Buchse 13 zum Halten des Ventileinsatzes in genauer' Stellung in das Innere der Muffe eingeschraubt; das Durchlassen der Flüssigkeit rundherum um den oberen Teil des Ventilkörpers in beiden Längsrichtungen wird mittels der oberen und unteren Dichtungen 21, 22 verhindert. Bore 10 in both longitudinal directions are prevented by the upper and lower opposite flat side sealing rings 21,22. To this end, the upper sealing ring 21 includes a base 23 which is precisely fitted inside a circumferential groove 24 in the body; an upwardly directed attachment part 25 is provided, which ensures a sealing engagement with the wall of the expansion bore. The lower sealing ring 22 contains a base part 26 which is adapted to the interior of a circumferential groove 27 in the valve body and has a downwardly extending attachment part 28 which seals against the wall of the expansion bore 10. The valve insert 12 is displaced upward in the expansion bore · 10 before the lower tubular section cdei * bit C is attached to the drill pipe i? is attached; then the lower section C is screwed into the bushing 13 for holding the valve core in precise position inside the sleeve; the passage of the liquid around the upper part of the valve body in both longitudinal directions is prevented by means of the upper and lower seals 21, 22.

Das untere Ende des oberen Körperteiles 16 ist als ein Ventilsitz 29 ausgebildet, der einen Dichtungsring 30 aus Gummi oder gummiähnlichem Material besitzt und unten vorzugsweise aus der unteren metallenen Fläche des Ventilsitzes vorsteht. Der Dichtungsring 30 ist am oberen Ventilkörperteil vermöge eines auswärts gerichteten oberen Flansches 31 des Ringes angebracht, der dem Innern einer zugeordneten Innenumkreisrille 32 in dem Ventilkörper genau, angepaßt ist. Der Dichtungsring 30 ist von der Einwirkung der Flüssigkeit, die in Abwärtsrichtung durch die Ventilapparatur gepumpt werden kann, durch eine Haltehülse 33 geschützt, die dem Innern einer Gegenbohrung in dem Ventilkörper genau angepaßt ist und deren oberes Ende an eine durch das obere Ende der Gegenbohrung geschaffene Schulter 35 angrenzt, während das untere Hülsenende im wesentlichen in derselben Ouerebene wie die untere Fläche 29 des oberen Ventilkörperteiles angrenzt. Die Hülse 33 bildet einen Preßsitz im Innern des Ventilkörpers 12, und außerdem paßt-sie sich' an die Innenfläche des Dichtungsringes 30, abgesehen vom unteren Ende desselben, an, das unterhalb des unteren Endes der Haltehülse 33· vorsteht. Der lichte Durchmesser der Haltehülse ist im wesentlichen dem lichten 'Durchmesser des Teiles des Körperdurchlasses 17 unmittelbar über derselben gleich, wodurch ein glatter, stetiger Durchlaß durch den oberen Ventilkörperteil 16 gebildet wird.The lower end of the upper body part 16 is designed as a valve seat 29 which has a sealing ring 30 made of rubber or rubber-like material and preferably from the lower metal below Surface of the valve seat protrudes. The sealing ring 30 is on the upper valve body part by virtue of an outward directed upper flange 31 of the ring attached to the interior of an associated inner circumferential groove 32 in the valve body is exactly matched. The sealing ring 30 is from the action of Liquid that can be pumped downward through the valve apparatus through a holding sleeve 33 protected, which is precisely adapted to the interior of a counterbore in the valve body and the upper end of which adjoins a shoulder 35 created by the upper end of the counterbore, while the lower end of the sleeve substantially in the same Ouereplane as the lower surface 29 of the upper Valve body part adjoins. The sleeve 33 forms an interference fit inside the valve body 12, and also adapts itself to the inner surface of the sealing ring 30, apart from the lower end of the same, which is below the lower end of the holding sleeve 33 protrudes. The inside diameter of the holding sleeve is essentially the inside diameter of the part of the body passage 17 immediately above the same, creating a smooth, steady passage through the upper valve body part 16 is formed.

Das Ventil wird gegen den Aufwärtsdurchlaß der Flüssigkeit immer geschlossen, wenn der Ventilteller 36 im Eingriff mit dem unteren Ende des Dichtungsringes, wie in Fig. 1 angegeben, aufwärts klappt. Dieser Ventilteller besitzt einen scheibenförmigen Tnnenteil 37, dessen obere Fläche 38 am unteren Ende des Dichtungsringes 30 zum Anliegen kommt. Der Innenteil 37 hat einen Gewindeschaft 39,"der vom Gewinde im Innern eines Armes 40 des Ventiltellers aufgenommen wird, der an einer Seite des Ventilkörpers 12 schwenkbar getragen ist.The valve is always closed against the upward passage of the liquid when the valve disc 36 in engagement with the lower end of the sealing ring, as indicated in Fig. 1, folds upwards. This valve disk has a disk-shaped inner part 37, the upper surface 38 of which is at the lower end of the sealing ring 30 comes to rest. The inner part 37 has a threaded shaft 39 "which is received by the thread in the interior of an arm 40 of the valve disk which is pivotally supported on one side of the valve body 12.

Der Arm 40 erstreckt sich seitlich' des Körpers; die Außenteile 42, 42 des Armes sind gegabelt und zwischen den herabhängenden Lagern 43 angeordnet, die mit dem oberen Ventilteil 16 einstückig ausgebildet sind. Durch die ausgerichteten Bohrungen 45 in dten Gabelschenkeln 42 und außerdem durch die ausgerichteten Bohrungen 46 in den Lagern 43 erstreckt sich ein Gelenkzapfen 44., wodurch eine Drehachse für den Ventilteller 36 an einer Seite des Ventiltellers 12 gebildet wird, der somit an einer S'eite des Ventilkörpers so weit abwärtsklappen kann, dalß er im wesentlichen vollständig aus dem Bereich des Weges der durch das Ventil abwärts gepumpten Flüssigkeit herauskommt, um eine volle Öffnung durch das Ventil zu bilden. Der Ventilteller wird durch eine Feder 48 aufwärts getrieben, die einen Zwischenschraubenteil 49 enthält, der den Gelenkzapfen 44 'umfaßt; der 'eine Arm bzw.The arm 40 extends laterally of the body; the Outer parts 42, 42 of the arm are forked and between the depending bearings 43 are arranged, which are integrally formed with the upper valve part 16 are. Through the aligned bores 45 in the fork legs 42 and also through the aligned Bores 46 in the bearings 43 extends a pivot pin 44., whereby an axis of rotation for the Valve disk 36 is formed on one side of the valve disk 12, which is thus on one side of the valve body can fold down so far that it is essentially completely out of the range of the path of the through the Liquid pumped down the valve comes out to form a full opening through the valve. The valve disc is urged upward by a spring 48 containing an intermediate screw portion 49, which includes pivot pin 44 '; the 'one arm resp.

ίο Zweig 50 der Feder wird von einer Aussparung 51 in dem Ventilkörper 12 aufgenommen und stützt sich gegen dieselbe, während der andere Arm 52 der Feder sich vom Schraubenteil 49 erstreckt und am Ventilteller 36 zum Treiben, desselben in Aufwärtsrichtung angreift. Die Feder 48 ist zwischen den Gabelschen¹-keln 42 des Armes 40 angeordnet, und ihr Schraubenteil 49 kann einen Durchmesser aufweisen, der wesentlich größer als der Durchmesser des Gelenkzapfens 44 ist.ίο Branch 50 of the spring is received by a recess 51 in the valve body 12 and is supported against the same, while the other arm 52 of the spring extends from the screw part 49 and engages the valve disk 36 for driving the same in the upward direction. The spring 48 is between the fork's ¹ -keln 42 of the arm 40 is arranged, and its screw portion 49 may have a diameter which is substantially larger than the diameter of the pivot pin 44th

ao Der Gelenkzapfen 44 enthält ainen metallenen Kernteil 55, der einen biegsamen elastischen Überzug 56 etwa aus Gummi oder gummiähnlichem Stoff besitzt. Die Stärke dieses Überzuges' kann in der Größenordnung voni 0,8mm liegen. Die Stärke des Überzuges ist dabei derart gewählt, daß der gesamte Durchmesser des Zapfens sich den Durchmessern der Bohrungen 45,46 durch die Gabelschenkel 42 und die Lager 43 anpaßt. Es ist jedoch festgestellt worden, daß ein Festsitz zur sicheren Anbringung nicht erforderlich ist. Der Ventilteller 36 kann sich um den Zapfen 44 drehen, der im Innern der Lager 43 sich drehen kann.ao The pivot pin 44 contains a metal core part 55, which has a flexible elastic coating 56 made of rubber or a rubber-like material. The thickness of this coating can be in the order of magnitude of 0.8 mm. The strength of the coating is chosen so that the entire diameter of the pin matches the diameter of the bores 45,46 through the fork legs 42 and the bearings 43 adapts. However, it has been found that a tight fit is not required for secure attachment. The valve disk 36 can be around the Rotate pin 44, which can rotate inside the bearing 43.

Beim Verwenden des erläuterten Ventils greift der Ventilteller 36 an der Dichtung 30 an und verhindert die Aufwärtsströmung der Flüssigkeit durch das Bohrrohr. Wenn, jedoch! Bohrschkmm oder eine andere Flüssigkeit durch das Bohrrohr abwärts gepumpt wird, wird der Klappvenfcilteller 36 gegen die Kraft der Feder 48 in seine vollständig offene Lage verschwenkt, wodurch eine sehr große öffnung durch das Ventil entsteht, durch welche die Bohrflüssigkeit in das Bohrrohr oder in den unterhalb desselben befindlichen Meißel C ungehindert fließen kann. Während des Abwärtspumpens der Flüssigkeit bewegt sich dieselbe nicht entlang der Gummidichtung 30, da diese durch die Haltehülse 33* geschützt ist. Dadurch, daß kein direktes Übergreifen der Bohrflüssigkeit auf die Dichtung 30 stattfinden kann, wird diese am unbeabsichtigten Ausspülen an ihrer Anbringungsstelle am oberen Ventilkörperteil 16 gehindert.When using the illustrated valve, the valve disc 36 engages the seal 30 and prevents the upward flow of the fluid through the drill pipe. But when! Bohrschkmm or another liquid is pumped down through the drill pipe, the Klappvenfcilteller 36 is pivoted against the force of the spring 48 into its fully open position, whereby a very large opening is created through the valve, through which the drilling fluid in the drill pipe or in the below the same located chisel C can flow freely. During the downward pumping of the liquid, the same does not move along the rubber seal 30, since this is protected by the holding sleeve 33 *. Because the drilling fluid cannot reach directly over the seal 30, it is prevented from inadvertently flushing out at its attachment point on the upper valve body part 16.

Während der Drehbohrwirkung und des- Abwärtspumpens des Bohrschlammes durch das Bohrgestänge und die Ventileinrichtung A im Innern desselben treten durch das Abwälzen' der Meißelrillen an der Bohrlochsohle Vibrationen im Bohrgestänge und in der Ventileinrichtung selbst auf. Solche Vibrationen verursachen jedoch keine Stöße auf dem Gelenkzapfen 44 und keinen Verschleiß oder Störungen desselben, ebenso wie: kein Versagen der „Ventiltellerarme 40 selbst. Der zwischen dem Ventilteller 36 und dem Gelenkzapfen 55 und außerdem zwischen diesem und den Lagern 43 zwischengefügte Gummiüberzug 56 wirkt als ein zuverlässiger Stoß- oder Vibrationsdämpfer, der jegliche Schlagwirkung auf die Teile vollständig beseitigt, die andernfalls ihr Versagen während des Betriebes des Gerätes in dem Bohrloch verursachen könnte.During the rotary drilling action and the downward pumping of the drilling mud through the drill string and the valve means A inside the same, vibrations occur in the drill string and in the valve means itself due to the rolling of the bit grooves at the bottom of the borehole. However, such vibrations cause no shocks on the pivot pin 44 and no wear or disturbance of the same, as well as: no failure of the "valve plate arms 40 themselves. The rubber cover 56 interposed between the valve plate 36 and the pivot pin 55 and also between this and the bearings 43 acts as a reliable shock or vibration absorber that completely eliminates any impact on the parts which could otherwise cause their failure during operation of the device in the wellbore.

Beim Fehlen der durch das Gerät abwärts gepumpten Bohrflüssigkeit wird der Ventilteller 36 aufwärts in Eingriff mit dem ihm zugeordneten Gummisitz 30In the absence of the drilling fluid being pumped down through the device, the valve head 36 is up in engagement with the rubber seat 30 assigned to it

gedreht. Es wird ein genaues Aufsetzen gewährleistet, da durch das Dazwischenliegen des elastischen Materials 56 zwischen dem Ventilarm 40 und dem Gelenkzapfen 55 und außerdem durch das Zwischenfügen des Gummimaterials zwischen dem Gelenkzapfen und den Lagern 43 dem Ventilteller eine hinreichende Freiheit und Bewegungsmöglichkeit im wesentlichen in sämtlichen Richtungen verliehen wird, so daß er sich selbst sicher einstellt und eine flache und genaue Berührung der Ventiltelleroberfläche 38 an dem Dichtungsring 30¹ rundherum um den vollständigen Kreisumfang der aneinandergreifenden Teile gewährleistet. Beim Fehlen des dazwischenliegenden Gummis oder Polstermaterials 56 könnte der Ventilteller nur um die Achse des Gelenkzapfens sich bewegen und ein genauer flacher Eingriff der Ventil tellerfläche 38 am Dichtungsring 30 könnte nicht zuverlässig erreicht werden.turned. Accurate placement is ensured because the elastic material 56 between the valve arm 40 and the pivot pin 55 and also by the interposition of the rubber material between the pivot pin and the bearings 43 give the valve disk sufficient freedom and freedom of movement in essentially all directions is, so that it adjusts itself safely and ensures a flat and precise contact of the valve disk surface 38 on the sealing ^{ring 30 1} around the complete circumference of the mating parts. In the absence of the intervening rubber or cushioning material 56, the valve disk could only move about the axis of the pivot pin and an accurate, flat engagement of the valve disk surface 38 on the sealing ring 30 could not be reliably achieved.

Während der Gummiüberzug 56 am Gelenkzapfen als Vibrationsdämpfer wirkt, der den Verschleiß der Teile und¹ die Gefahr ihres Versagens herabsetzt, kann an bestimmten Teilen noch ein Verschleiß auftreten, falls der Ventilteller 36 während des Abwärtspumpens des Bohrschlammes durch dasselbe und während der Drehung sowohl des ganzen Bohrstranges B und des Meißels C als auch der Ventilteile desselben in seine ^a5 vollständig offene Stellung abwärts verschwenkt wird. Die bei einer solchen. Rotation auf tretende Zentrifugalkraft hat das Bestreben, den Ventilteller 36 in seinem offenen Zustand zu halten und ihn seitlich nach außen zu treiben. Eine solche Zentrifugalkraft wird vom Ventilteller auf den, Gelenkzapfen 44 übertragen und veranlaßt den Klappenventilteller 36 beim Fehlen der erfirtdungsgemäßen Vorkehrungen, am unteren Ventilkörperteil 18 sowie in dem Punkt 47 einzugreifen, der als Anschlag wirkt. Bei einem solchen Angriff des Ventiltellers an dem Anschlag 47 wird die Zentrifugalkraft zwischen dem Ventilteller 36 und dem Gelenkzapfen 44 am oberen Teil des Ventiltellers und zwischen' dem. Ventilteller und dem Anschlag 44 am unteren Teil des Ventiltellers übertragen. Die Vibrationen, *° die durch die auf Erdschichten einwirkenden Meißelrollen hervorgerufen werden, werden durch das Gestänge auf verschiedene Ventilteile übertragen; infolge der Zentrifugalkraft, die das Bestreben hat, diese Taile im Eingriff miteinander zu halten, tritt zwischen dem Ventilteller 36 und dem Ventilarm 40 einerseits und zwischen dem Gelenkzapfen 44 und dem Anschlag 47 andererseits eine relative Vibration oder Bewegung auf. Die Wirkung der Zentrifugalkraft veranlaßt diese Teile, mit erheblicher Kraft aufeinander einzuwirken; diese Erscheinungen zusammen mit der relativen Vibrationsbewegung zwischen den Teilen führt dazu, daß die laneinandergreifenden Flächen physikalisch abgetragen werden. Obgleich der gummiüberzogene Gelenkbolzen 44 die Herabsetzung der Einwirkung der Meißelvibrationen beträchtlich unterstützt, verursacht die darauf ausgeübte Zentrifugalkraft dennoch einen Verschleiß zwischen den Teilen und eine Verkürzung der Lebensdauer.While the rubber coating 56 on the pivot pin acts as a vibration damper ^{which reduces the wear and tear of the parts and 1} the risk of their failure, certain parts can still wear if the valve disc 36 is pumped down through the same and during rotation both of the whole Drill string B and bit C as well as the valve parts of the same is ^{pivoted downwards into its a} 5 fully open position. The one with such. Rotation on emerging centrifugal force tends to keep the valve disk 36 in its open state and to drive it laterally outward. Such a centrifugal force is transmitted from the valve disk to the pivot pin 44 and, in the absence of the provisions according to the invention, causes the flap valve disk 36 to intervene on the lower valve body part 18 and at point 47, which acts as a stop. With such an attack of the valve disk on the stop 47, the centrifugal force between the valve disk 36 and the pivot pin 44 on the upper part of the valve disk and between 'the. Transfer valve plate and the stop 44 on the lower part of the valve plate. The vibrations, which are caused by the chisel rollers acting on the layers of soil, are transmitted through the rods to various valve parts; as a result of the centrifugal force tending to keep this tail in engagement with one another, a relative vibration or movement occurs between the valve disk 36 and the valve arm 40 on the one hand and between the pivot pin 44 and the stop 47 on the other hand. The effect of centrifugal force causes these parts to act on each other with considerable force; these phenomena, together with the relative vibratory movement between the parts, result in the interdigitated surfaces being physically worn away. Although the rubber-coated hinge pin 44 helps reduce the effects of bit vibrations considerably, the centrifugal force exerted on it still causes wear between the parts and a reduction in service life.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die zwisehen dem Ventilteller 36 und seinem Arm 40 sowie anderen Teilen der Ventileinrichtung übertragene Zentrifugalkraft in einem beträchtlichen Ausmaß herabgesetzt. Zu diesem Zweck ist ein biegsamer, elastischer Stoß- und Vibrationsdämpfer 70, gegebenenfalls in Gestalt eines Knopfes, an dem Klappen- \'entiltellerarm 40 angebracht; der innere Schaft 71 des Dämpfers geht durch eine Bohrung 72 in dem Arm hindurch, wobei der hintere Schaftteil 73 erweitert ist, um vom Innern einer Gegenbohrung 74 in dem Arm aufgenommen zu werden, wodurch, verhindert wird, daß der Dämpfer 70 von dem Arm aus Versehen gelöst wird. Der z. B. aus Gummi oder gummiähnlichem Material bestehende Dämpfer ist an dem Arm 40 unterhalb des Schwerpunktes des Klappenventiltellers 36 angebracht.In accordance with the present invention, the centrifugal force transmitted between the valve disc 36 and its arm 40, as well as other parts of the valve assembly, is reduced to a considerable extent. For this purpose, a flexible, elastic shock and vibration damper 70, if necessary in the form of a button, is attached to the flap \ 'entiltellerarm 40; the inner shaft 71 of the damper passes through a bore 72 in the arm with the rear shaft portion 73 expanded to be received by the interior of a counterbore 74 in the arm, thereby preventing the damper 70 from extending from the arm Is accidentally resolved. The z. B. made of rubber or rubber-like material damper is attached to the arm 40 below the center of gravity of the flap valve disk 36.

Sobald der Ventilteller 36 durch den Bohrschlamm abwärts bewegt oder eine andere Bohrflüssigkeit durch das Gerät gepumpt wird, werden der Ventilteller 36 und sein Arm 40 infolge der Rotation des Bohrrohres B durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegt, bis der aus Gummi oder gummiähnlichem Stoff bestehende Dämpfer 70 an der Innenwandung des Bohrbundes B zum Anliegen kommt. Der Dämpfer verhindert jegliche Metallberührung zwischen dem Ventilteller oder -.arm und dem Ventileinsatz 12 und schließt die durch die Meißelrollen des rotierenden Meißels herrührende Vibrationswirkung und den Verschleiß dieser Teile aus. Da der Dämpfer 70 außerdem unterhalt) des Schwerpunktes des Klappenventiltellers 36 und seines Armes 40 angeordnet ist, wird im wesentlichen die gesamte Zentrifugalkraft durch den Dämpfer 70 auf den Bohrerbund B direkt übertragen, so daß die auf den Gummiüberzug 56 und den Gelenkzapfen 44 übertragene Kraft sehr gering ist.As soon as the valve disk 36 is moved downwards through the drilling mud or another drilling fluid is pumped through the device, the valve disk 36 and its arm 40 are moved outwards as a result of the rotation of the drill pipe B by the centrifugal force until the rubber or rubber-like material damper 70 comes to rest on the inner wall of the drill collar B. The damper prevents any metal contact between the valve disk or arm and the valve insert 12 and excludes the vibration effect and wear of these parts caused by the chisel rollers of the rotating chisel. Since the damper 70 also maintains the center of gravity of the flap valve disk 36 and its arm 40, essentially all of the centrifugal force is transmitted through the damper 70 to the drill collar B directly, so that the force transmitted to the rubber cover 56 and the pivot pin 44 is very high is low.

Die Vibrationen des Meißels können auch dadurch abgedämpft werden, daß ein Vibrationsdämpfer am unteren Ende des Ventileinsatzes 12 zwischen seinem metallenen Teil und dem angrenzenden Bohrrohrabschnitt oder dem Meißel C vorgesehen wifd, so daß sie auf die Ventileinrichtung A nicht in voller Größe übertragen werden. Als ein solcher Dämpfer kann ein geschmeidiger, elastischer, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Material bestehender Ring 80 verwendet werden, der am unteren Teil 18 des Ventileinsatzes angebracht wird. Dieser Ring 80 kann denselben Innendurchmesser wie der untere Einsatzteil 18 und einen den unteren Einsatzteil umschließenden oberen Teil 81 haben, d'er einen einwärts gerichteten, aus Gummi oder gummiähnlichem Stoff bestehenden Flansch 82 besitzt, der in einer Umkreisnut 83 des Ventileinsatzes untergebracht ist, um den Gummiring an diesem Einsatz zu sichern.The vibrations of the bit can also be dampened by providing a vibration damper at the lower end of the valve insert 12 between its metal part and the adjacent drill pipe section or the bit C so that they are not transmitted to the valve means A in full size. A pliable, elastic ring 80, for example made of rubber or rubber-like material, which is attached to the lower part 18 of the valve insert, can be used as such a damper. This ring 80 can have the same inner diameter as the lower insert part 18 and an upper part 81 which surrounds the lower insert part and has an inwardly directed flange 82 made of rubber or rubber-like material which is accommodated in a circumferential groove 83 of the valve insert to secure the rubber ring on this insert.

Das untere Ende des Vibrationsdämpfungsringes 80 wird auf diese Weise gegen das obere Ende des unteren Abschnittes C gestützt. Während des Abwärtspumpens des Bohrschlammes durch das Gerät wirkt der Druck des Bohrschlammes aufwärts auf den Ventileinsatzkörper 12 ein und hat das Bestreben, den Gummiring 80 im Eingriff mit dem oberen Ende des unteren Werkzeuges C zu halten. Die durch, die Zahnschneiden der rotierenden Meißelrollen erzeugten \^ribrationen sind nicht auf den metallenen Einsatz bzw. Körper 12 gerichtet, sondern gehen auf den unteren geschmeidigen, elastischen Ring 80 über, welcher eine dämpfende Wirkung eines wesentlichen Teiles dieser Vibrationen wirksam herbeiführt, so daß sie erheblich herabgesetzt werden und nur ein Teil derselben auf den metallenen Ventilkörper 12 selbst übertragen wird. Auf diese Weise werden durch, den Ring 80 die Vibrationen, reduziert, welchen der metallene Ventileinsatz ausgesetzt ist, während der geschmeidige, elastische Stoßdämpfer 70 diejenigen Vibrationen dämpft und erheblich herabsetzt, die dem Ventilteller 36 und dem Arm 40 verliehen werden. Außerdem wirkt die Gummihülse 56 auf die zwischen dem Ventiltellerarm 40 und dem Gelenkz'apf en 44 und zwischen dem Gelenkzapfen und dem Ventileinsatz 18 übertragenen Vibrationen dämpfend ein. Alle diese vibrationsdämpfenden Bauelemente, verbunden mitThe lower end of the vibration damping ring 80 is supported against the upper end of the lower section C in this way. As the drilling mud is pumping down through the device, the pressure of the drilling mud acts upwardly on the valve core body 12 and tends to keep the rubber ring 80 engaged with the upper end of the lower tool C. The generated by the cogs of the rotating cutter rollers \ ^r ibrationen are not directed at the metal insert or body 12, but are transferred to the lower pliable, elastic ring 80, which has a dampening effect causes a substantial portion of these vibrations effectively, so that they are significantly reduced and only part of them is transferred to the metal valve body 12 itself. In this way, the ring 80 reduces the vibrations to which the metal valve insert is exposed, while the pliable, resilient shock absorber 70 dampens and significantly reduces the vibrations imparted to the valve disk 36 and arm 40. In addition, the rubber sleeve 56 has a dampening effect on the vibrations transmitted between the valve plate arm 40 and the pivot pin 44 and between the pivot pin and the valve insert 18. All of these vibration dampening components associated with

einer erheblichen Herabsetzung bzw. im. wesentlichen vollständiger Beseitigung oder auf den Gelenkzapfen 44 ausgeübten Belastung der Zentrifugalkraft, führen zu Vibrationen, die einen nur sehr geringen Verschleiß an Teilen hervorrufen, so daß die gesamte Ventileinrichtung eine gegenüber den 'bisherigen Vorrichtungen dieser Art größere Lebensdauer hat.a significant reduction or in. essential complete elimination or the centrifugal force exerted on the pivot pin 44 to vibrations which cause only very little wear on parts, so that the entire valve device compared to the 'previous devices of this type has a longer service life.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Drill string flap valve, the valve disk of which can be rotated on the valve body by means of a bearing journal is attached and pressed by means of spring force against a sealing ring arranged in the valve body is, characterized in that the bearing pin (44) of the valve disk (36) with an elastic Material (56) is coated and the valve plate has a stop (70) on its lower side having elastic material which is arranged below the center of gravity of the valve disk.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the sealing ring (30) by a holding sleeve (33) is shielded from the flow of liquid passing through the valve.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 1871536, 2,768,695.

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