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Tourenzähler für Bohrturbinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät,
welches besonders zur Bestimmung der Geschwindigkeit von Bohrmotoren, beispielsweise
Turbobohrern, die beim Bohren von Tiefbohrungen verwendet werden, nützlich ist.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung von Druckstößen oder Druckschwankungen
in einer strömenden Bohrflüssigkeit und insbesondere die Erzeugung solcher Stöße
mit einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit des von der Bohrflüssigkeit angetriebenen
Bohrmotors proportional ist, so daß die in dem Bohrloch strömende Flüssigkeitssäule
zur Übertragung der Stöße zur Erdoberfläche hin benutzt werden kann.
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Es ist bereits bekannt, einen flüssigkeitsgetriebenen Tiefbohrmotor,
beispielsweise einen Turbobehre#r, für das Bohren eines Bohrloches zum Drehantrieb
eines Bohrineißels zu verwenden. Im allgemeinen handelt es sich bei solchen Motoren
um eine Turbine, und folglich hängt ihre Drehgeschwindigkeit wesentlich von dem
zur Drehung des Meißels erforderlichen Drehmoment ab. Dieses Drehmoment kann während
eines normalen Bohrvorganges in weiten Grenzen schwanken, und in der gleichen Weise
kann daher auch die Geschwindigkeit der Turbine in weiten Grenzen schwanken, wenn
sie nicht überwacht wird. Damit der Bohrvorgang richtig abläuft, ist es erwünscht,
daß der Bedienungsmann die Geschwindigkeit der unten in der Bohrung laufenden Bohrturbine
feststellen kann. Es gibt bereits einen Tourenzähler für Bohrturbinen, bei dem die
Bohrturbine ein Kurvenstück antreibt, welches ein in den Spülflüssigkeitsstrom eingeschaltetes
Absperrorgan periodisch betätigt. Der Spülflüssigkeitsstrom wird auf diese Weise
entsprechend der Geschwindigkeit der Bohrturbine periodisch unterbrochen, und die
sich daraus ergebenden Druckschwankungen können über Tage gemessen und zur Errechnung
der Geschwindigkeit der Bohrturbine ausgewertet werden. Dieser Tourenzähler hat
unmittelbare mechanische oder elektrische Verbindiin2en von der Bohrturbine nach
über Tage befindlichen Anzeigegeräten hin zwar überflüssig gemacht, ist aber dort
nicht anwendbar, wo die Spülflüssigkeit mit sehr großer Geschwindigkeit nach unten
strömt. Wenn das der Fall ist, entstehen nahe der Sohle der Bohrung, wo der Tourenzähler
angebracht ist, Drücke von mehreren hundert Atmosphären. Wenn diese Strömung unterbrochen
werden soll, um eine genügende Druckschwankung zu erzeugen, sind sehr hohe Kräfte
erforderlich. Diese können aber von einer Kurvensteuerung der obengenannten Art
nicht aufgebracht werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Tourenzähler für
Bohrturbinen od. dgl. zu schaffen, der in bekannter Weise in der Spülflüssigkeit
der Geschwindigkeit der Bohrturbine entsprechende pulsierende Druckschwankungen
erzeugt und dessen Arbeitsweise dabei unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit
und dem Druck der Spülflüssigkeit ist.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Tourenzähler für Bohrturbinen
mit einem von der Bohrturbine steuerbaren Absperrglied, welches den Spülflüssigkeitsstrom
entsprechend der Geschwindigkeit der Bohrturbine periodisch unterbricht, erfindungsgemäß
so gestaltet, daß zur Steuerung des Absperrgliedes ein druckmittelbetätigter Kolbenantrieb
vorgesehen ist, dessen Kolben sich in einem Zylinder befindet und auf der einen
Seite laufend dem Druck stromabwärts von dem Absperrglied und auf der anderen Seite
in dem Zylinder dem Druck stromaufwärts des Sitzes für das Absperrglied ausgesetzt
ist, wobei ein Hilfsabsperrorgan, welches von der Bohrturbine periodisch geöffnet
und geschlossen wird, den Druck in dem Zylinder abwechselnd entlastet und steigert,
um das Absperrorgan hin und her gehen zu lassen. Vorzugsweise trägt das Absperrglied
einen hohlen Ansatz, der einen Strömungsweg von der stromaufwärts gelegenen Seite
des Absperrgliedes zu dem Zylinder bildet.
Der Druck stromaufwärts
des Absperrgliedes wird also der Unterseite des Kolbens zugeführt, während der niedrigere
Druck stromabwärts von dem Absperrglied auf die Oberseite des Kolbens einwirkt.
Wenn sich das Absperrglied auf seine Schließstellung zu bewegt, fällt der Druck
stromabwärts ab, und das fährt zu einer Steigerung des an dem Kolben anliegenden
Druckgefälles. Wenn also das Absperrglied näher an seinen Sitz herankommt und mehr
Kraft zu seiner Verlagerung erforderlich ist, so wird diese Kraft auch durch Steigerung
des Druckgefälles zur Verfügung ge-
stellt. Das zur Steuerung des Druckes
in dem Zylinder dienende Hilfsabsperrorgan kann von einer sehr kleinen Kraft in
seiner Schließstellung gehalten werden. Aus diesem Grunde kann die Kraftübertragungsvorrichtung
zwischen der Bohrturbine und dem Hilfsabsperrorgan viel kleiner und schwächer sein,
als die Kraftübertragungsvorrichtung bei Tourenzählern der vorher genannten Art
sein mußte, bei denen die Kraft von der Behrturbine unmittelbar auf das die Druckschwankungen
erzeugende Absperrorgan übertragen werden mußte.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand von Zeichnungen. In diesen stellen
dar Fig. la und lb ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung (die beiden
Darstellungen bilden Fortsetzungen voneinander), Fig. 2 einen senkrechten Halbschnitt
zur weiteren Veranschaulichung einer bevorzugten, in Fig. 1 a und
1 b in kleinerem Maßstab gezeigten Betätigungsvorrichtung für ein Steuerventil,
Fig. 3 einen vergrößerten Halbschn#itt des Stoßgeberventils und der auf Druck
ansprechenden Einrichtung zur Betätigung desselben, wobei das Ventil in der zurückgezogenen
oder voll geöffneten Lage gezeigt ist, Fig. 4 eine Abwicklung eines Nockenarbeitsspieles
der in Fig. 2 gezeigten Nocken, Fig. 5 ein Schema der gegenseitigen Bewegung
des Nockens und des Steuerventils und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie
6-6 der Fig. 1 b.
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Das dargestellte Werkzeug enthält, allgemein gesprochen, ein rohrförmiges
Gehäuse oder einen Körper 10, der als ein Bestandteil in ein Bohrgestänge
eingebaut werden kann. So kann er an seinem oberen Ende an dem Bohrgestänge
11 angeschraubt und an seinem unteren Ende an ein Verlängerungsstück 12 angeschlossen
sein, welches seinerseits mit einem Turbobohrer oder einem anderen Tiefbohrmotor
verbunden ist. Das Stoßerzeugungsgerät enthält in dem Gehäuse ein Stoßgeberventil
13, welches so betätigt werden kann, daß es den Fluß der Bohrflüssigkeit
durch das Gehäuse in gewissen Zeitabständen einschränkt und dadurch Druckstöße oder
Druckschwankungen in der strömenden Bohrflüssigkeit hervorruft. Es ist gezeigt,
daß das Stoßgeberventil durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung 14 betätigt
wird, die so auf das Stoßgeberventil einwirkt, daß es sich in gewissen Zeitabständen
in die geschlossene Stellung bewegt, um Stöße zu erzeugen. Die Betätigung der auf
Druck ansprechenden Einrichtung wird ihrerseits durch ein Steuerventil
15 überwacht, welches den Druckabfall an der auf Druck ansprechenden Einrichtung
in einem Maße steigert oder absenkt, welches der Geschwindigkeit proportional ist,
mit der das drehbare Glied 16 durch den Turbobohrer gedreht wird. Der Turbobohrer
treibt also ein drehbares Glied, welches das Steuerventil zeitlich abgestimmte Veränderungen
des Druckgefälles an der auf Druck ansprechenden Einrichtung vornehmen läßt, so
daß das Stoßgeberventil in gewissen Zeitabständen die Strömung in der Bohrflüssigkeitssäule
einschränkt, um dadurch in einem Maße Stöße zu erzeugen, welches der Drehgeschwindigkeit
des Turbobohrers proportional ist.
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Es folgt nun eine ins einzelne gehende Beschreibung der dargestellten
Ausführungsform. Das Stoßgeberventil besitzt einen ringförmigen Sitz 20 und ein
damit zusammenwirkendes Ventilglied 21 zur Einschränkung der Strömung durch das
Gehäuse. Aus einem später näher zu erklärenden Grunde sind der Sitz und das Ventilglied
so ausgelegt, daß auch dann, wenn sich das Ventilglied in seiner voll geöffneten
Stellung nach Fig. 3 befindet, ein Druckabfall über den Ventilsitz erfolgt.
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Um die Wahrscheinlichkeit von Wasserschlägen zu vermindern, können
in den Sitz oder das Ventilglied eine oder mehrere Nebenschlußrillen 22 eingeschnitten
sein, so daß die Flüssigkeit auch dann weiterströmen kann, wenn das Ventilglied
geschlossen ist.
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Das Ventilglied ist so angebracht, daß es von der auf den Druck ansprechenden
Einrichtung 14 auf den Sitz hin oder von diesem fort hin- und herbewegt werden kann.
Die Ventillagerung enthält eine in dem Gehäuse 24 verschiebbare Kolbenstange
23 mit einem Kolben 25 an ihrem unteren Ende. Der Kolben 25
geht in
einem Zylinder 26 hin und her. Die obere Seite des Kolbens ist über Durchlässe
27 laufend dem in Strömungsrichtung unterhalb des Sitzes 20 herrschenden
Flüssigkeitsdruck ausgesetzt. Es sind auch Einrichtungen vorgesehen, um die untere
Fläche des Kolbens laufend dem in Strömungsrichtung über dem Sitz herrschenden Druck
auszusetzen. Zu diesen Einrichtungen gehört ein hohler Abschnitt der Kolbenstange
23, der über einen Durchlaß 28 des Ventilgliedes in einem Ansatz oder Zapfen
29 des Ventilgliedes mündet. Dieser Zapfen bildet eine Fortsetzung des Durchlasses
28 und besitzt mehrere enge Schlitze 30. Die Schlitze 30 sind
genügend klein gemacht. um Sand oder andere in der Bohrflüssigkeit befindliche Partike.Ichen
auszusieben, wenn die Bohrflüssigkeit durch die Schlitze fließt. Die Schlitze werden
durch diese Partikeln nicht verstopft, weil die nach unten hinter den Zapfen strömende
Hauptmenge der Bohrflüssigkeit die Teilchen fortwäscht.
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Bei dem vorstehenden Aufbau, bei dem laufend ein Druckabfall über
den Sitz 20 erfolgt und die oberen und unteren Seiten des Kolbens 25 laufend dem
Druck der Flüssigkeit stromabwärts bzw. stromaufwärts des Sitzes ausgesetzt sind,
drückt der stromaufwärtige Druck das Ventilglied nach oben, um den Strom der Flüssigkeit
einzuschränken. Dadurch. daß der Zylinder 26 in noch näher zu beschreibender
Weise periodisch zu einem Punkt stromabwärts des Sitzes geöffnet wird, kann eine
hin- und hergehende Bewegung des Ventilgliedes in zeitlicher Abstimmung mit dem
periodischen öffnen hervorgerufen werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß
die wirksame Querschnittsfläche des Kolbens 25 größer ist als die wirksame Fläche
des Durchlasses 31, so daß dann, wenn der Zylinder 26 nicht geöffnet
ist, das Ventilglied immer zwangläufig C nach oben gegen seinen Sitz gedrückt wird.
Es
sind Einrichtungen vorgesehen, um die von der auf den Druck ansprechenden Einrichtung
auf das Ventilglied 20 in Richtung nach oben ausgeübte Kraft so zu begrenzen, daß
sie einen vorbestimmten Höchstwert nicht überschreitet. Anders gesprochen begrenzen
diese Einrichtungen den Druckabfall über den Sitz 20 bei der Schließbewegung des
Ventilgliedes 21 so, daß dieses Druckgefälle niemals einen vorbestimmten Höchstwert
überschreiten kann. Die Amplitude der in dem fließenden Flüssigkeitsstrom durch
die Bewegung des Ventilghedes 21 auf seinen Sitz zu erzeugten Stöße hält sich folglich
unabhängig von Änderungen der Strömungsstärke durch das Werkzeug auf einem verhältnismäßig
gleichbleibenden Wert.
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Die Einrichtungen, mit denen das erreicht wird, enthalten nachgiebige
Mittel, wie eine Feder 321 deren eines Ende an einem von der Kolbenstange
23 getragenen Ring 33 anstößt, während das andere Ende an dem Kolben
25 anliegt. Der Kolben 25 kann auf der Kolbenstange entlanggleiten. Durch geeignete
Vorspannung der Feder 32 wird dann die durch den Kolben 25 nach oben ausgeübte
Kraft durch einen Wert begrenzt, der von der Vorspannung und der Belastungsgröße
der Feder abhängt. Wenn ein Gefälle anfänglich auf den Kolben 25 einwirkt, bewegen
sich so der Kolben, die Feder und die Kolbenstange als Ganzes nach oben. Wenn das
geschieht, steigt das Gefälle über den Sitz 20, was zum Ansteigen der nach unten
gerichteten, dem Schließen des Ventilgliedes 21 entgegenwirkenden Kraft führt. Sobald
diese nach unten gerichtete Kraft der Kraft gleicht, die der Vorspannung der Feder
32 gleicht, beginnt der Kolben 25 auf der Kolbenstange zu gleiten, bis er
den Anschlag 34 erreicht. Während dieser gleitenden Bewegung bewegt sich das Ventilglied
nur gerade genug nach oben, um das Druckgefälle über das Ventilglied und daher die
auf das Ventilglied nach unten einwirkende Kraft so weit zu steigern, um die Belastungshöhe
der Feder 32 aufzuheben und dadurch die Schließ- und öffnungskräfte im Gleichgewicht
zu halten. Da die Belastungshöhe der Feder klein gehalten werden kann, kann die
Vorspannung der Feder 32 so gewählt werden, daß sie die Amplitude der erzeugten
Stöße bestimmt.
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Man sieht also, daß bei dieser Anordnung eine durch das Druckgefälle
über den Ventilsitz aufgebrachte Ventilöffnungskraft so weit gesteigert wird, bis
sie einer vorbestimmten, von der auf Druck ansprechenden Einrichtung erzeugten Ventilschließkraft
das Gleichgewicht hält, und daß eine weitere Bewegung der auf den Druck ansprechenden
Einrichtung im Sinne einer Steigerung der Ventilschließkraft sich kaum in einer
Steigerung des Druckgefälles über den Ventilsitz auswirkt. Der Schließgrad des Ventils
verändert sich allerdings mit der Flüssigkeitsstromstärke insofern, daß bei hohen
Werten ein geringer(-r Schließgrad erreicht wird als bei geringerer Strömungsstärke.
Auf diese Weise bleiben die Stoßamplituden bei Veränderungen der Strömungsstärke
eher gleich, als es dort der Fall sein würde, wo das Stoßgeberventil ohne Rücksicht
auf die Strömungsstärke vollkommen geschlossen würde.
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Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Druckgefälle, dem die auf
Druck ansprechende Einrichtung ausgesetzt wird, so zu steuern, daß das Stoßgeberventil
mit einer der Geschwindigkeit des Turbobohrers proportionalen Geschwindigkeit betätigt
wird. Diese Einrichtungen können solche sein, die den Zylinder 26 und damit
die stromaufwärtige Druckseite des Kolbens 25 in bestimmten Zeitabständen gegenüber
einem Punkt stromabwärts des Sitzes 20 öffnen, um dadurch abwechselnd höhere und
niedrigere Druckgefälle auf die auf den Druck ansprechende Einrichtung einwirken
zu lassen. Die öffnungsfrequenz ist der Geschwindigkeit des Tiefbohrmotors proportional,
und daher ist auch die Betätigung des Stoßgeberventils 13 dieser Geschwindigkeit
proportional. Die öffnungseinrichtung enthält ein Steuerventil mit einem Ventilsitz
35 mit einem in den Zylinder 26 mündenden inneren Durchlaß
36. Ein Ventilglied, wie eine Kugel 37, wird von einem hin- und hergehenden
Ventilkopf 38 so getragen, daß sie abwechselnd auf den Sitz 35 aufgesetzt
bzw. davon abgehoben wird. Auf diese Weise wird der Zylinder 26 auf Grund
der hin-und hergehenden Bewegung des Kopfes 38 periodisch über den Durchlaß
39 an eine stromabwärts des Sitzes 20 gelegene Stelle angeschlossen.
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. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Ventilglied (Kugel
37) im Kreislauf mit einer Geschwindigkeit zu schließen und anzuheben, die
der Drehgeschwindigkeit des Turbobohrmotors proportional ist. So ist am unteren
Ende des Gerätes eine Welle 40 angebracht, die von einem Ausleger 41 berührt wird,
der seinerseits von einem mit der Turbinenwelle des nicht näher dargestellten Turbobohrers
verbundenen Antriebsglied 42 getragen wird. Das obere Ende der Welle 40 treibt durch
eine überholkupplung 44 ein geeignetes Reduziergetriebe 43. Die überholkupplung
44 hat den Zweck, sicherzustellen, daß das Getriebe und der darüberliegende Mechanismus
nur in einer Richtung betrieben werden können. Die Ausgangsseite des Getriebes ist
mit der unteren Kurve eines Paares von Kurvenstücken 45 und 46 verbunden. Das untere
Kurvenstück 45 ist drehbar im Gehäuse 24 gelagert, während das obere Kurvenstück
46 darin eine hin-und hergehende Bewegung ausführen kann, jedoch mittels eines Stiftes
47 an einer Drehung gehindert wird. Der Stift 47 läuft in einem Schlitz 48 in einem
Kolben 49. Der Kolben 49 ist über ein Verlängerungsstück 50 mit dem Ventilkopf
38 verbunden.
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Eine Sicherung des Kolbens 49 gegen Drehung ist durch den Stift
51 gegeben, der in dem Schlitz 52 des Kolbens gleitet und von einem in dem
Gehäuse befestigten Lager 53 getragen wird.
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Die einander berührenden Flächen 54 und 55 der Kurvenstücke
sind so gestaltet, daß bei Drehung des unteren Kurvenstückes 45 das obere Kurvenstück
46 wie ein Kurventaster eine hin- und hergehende Bewegung vollführt. Die Kurvenstücke
können beispielsweise zueinander passende, symmetrische Axialbewegungsmantelkurven
mit folgenden Abschnitten sein: plötzlicher 6-mm-Abfall, 15' Ruhe, gleichmäßiges
Ansteigen um 6 mm über 150', 15' Ruhe und plötzlicher Abfall
im genannten Maße. Fig. 4 zeigt eine Abwicklung eines Kurvenkreislaufes. Man sieht
daraus, daß der Kurventaster 46 allmählich angehoben wird, um die Kugel
37 aufsitzen zu lassen, und dann plötzlich zurückgezogen wird, um die Kugel
vom Sitz zu entfernen. Durch die vorstehende Anordnung wird die Drehbewegung des
Drehgliedes 40 in eine hin-und hergehende Bewegung umgewandelt, und diese wird ausgenutzt,
um die öffnung der auf den Druck ansprechenden Einrichtung zu steuern. Die Anordnung
arbeitet insofern zwangläufig, als zwischen der Drehzahl der Welle 40 und der Anzahl
der unter
Steuerung durch das Steuer- oder Pilotventil
15 erzeugten Stöße eine bekannte, zahlenmäßige Verbindung besteht.
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Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Schließdauer des Steuerventils
während jedes Kurvenkreislaufes einzustellen und damit die Stoßlänge oder -dauer
zu regeln, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß das Steuerventil zuverlässig
geschlossen wird. Diese Einstellbarkeit wird dadurch geschaffen, daß der Sitz
35 in den Körper 14 eingeschraubt wird, so daß der Zeitabschnitt, während
dessen die Kugel 37
während jedes Kurvenkreislaufes sich in geschlossener
Stellung befindet, einstellbar ist. So wird bei Verstellung des Sitzes
35 nach oben die Kuge,1 37 während eines kleineren Teiles des Kurvenkreislaufes
in der geschlossenen Stellung gehalten, während bei Verstellung des Sitzes nach
unten die Kugel für längere Zeit in der geschlossenen Stellung bleibt. Der Grund
hierfür liegt darin, daß die Kurven die Fähigkeit haben, die Kugel um einen Abstand
D (Fig. 4) zu bewegen. Wenn die Kugel während des BewegungskreiS7 laufes
eher aufsetzt, so bleibt sie für einen längeren Teil des Kurvenkreislaufes geschlossen,
und umgekehrt. Um den Sitz in der eingestellten Lage festzuhalten, ist eine Anschlagmutter
56 vorgesehen.
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Man kann auch die Kugel nach oben und unten verstellbar machen, um
die Stoßdauer in ähnlicher Weise zu steuern.
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Um die vorstehend erwähnte Einstellung des Sitzes oder der Kugel zu
gestatten und gleichzeitig das Aufsetzen der Kugel zu gewährleisten, ohne daß es
erforderlich wäre, die Anordnung mechanisch in sich zu verbinden, ist der Kurventaster
46 gegenüber dem Kolben 49 verschiebbar angeordnet, wobei er durch eine Feder
58 nach unten gegen eine Schulter 57 an den Kolben gedrückt wird.
Das andere Ende der Feder stößt gegen einen von dem Kolben 49 getragenen Ring
59. Man erkennt, daß bei dieser Anordnung die obere Kurve, die Feder und
der Kolben 49 während des ersten Teiles des Kurvenkreislaufes so lange als Ganzes
nach oben gehen, bis die Bewegung durch Aufsetzen der Kugel (angezeigt bei
A in Fig. 5) aufgehalten wird. Im Anschluß daran setzt der
Kurventaster 46 die Aufwärtsbewegung fort und drückt die Feder 58 zusammen,
bis Punkt B des Kreislaufes erreicht wird (Fig. 5). Zu dieser Zeit wird der
Kurventaster zur Anlage an die Schulter 57 zurückgezogen und die ganze aus
Kurventaster, Kolben und Kugel bestehende Anordnung unter dem Einfluß der Feder
67 plötzlich nach unten bewegt. Der Abstand zwischen den Punkten
A und B bestimmt die Stoßlänge, und da die Stellung des Punktes
A auf dem geneigten Teil der Kurve der Fig. 5 durch Einstellung des
Ventilsitzes 35 verändert werden kann, kann die Stoßlänge eingestellt werden.
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Es wird nun auf Fig. 1 b und 6 Bezug genommen, aus denen
man ersehen kann, daß das wellenartige Drehglied 40 im oberen Ende gleichachsig
mit dem Gehäuse 24 liegt, während sein unterer Teil nach außen abgebogen ist, so
daß das untere Ende der Welle 40 seitlich von der Gehäuseachse liegL Wie Fig.
6 erkennen läßt ', ist die Anordnung so getroffen, daß eine die Achse der
Welle 40 enthaltende Ebene auch die Achse des Gehäuses 24 und die Achse des Turbobohrers
enthält. Der Ausleger 41 liegt seitlich von dieser Ebene und ist parallel dazu angeordnet,
so daß er eine im rechten Winkel zu der obenerwähnten Ebene gerichtete Drehkraft
auf die Welle einwirken läßt. Bei dieser Anordnung wird die Kraft auf einem Mindestwert
gehalten, welche dazu neigen würde, die Welle in bezug auf das Gehäuse oder den
Turbebohrer radial unter Druck zu setzen.
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Es sind auch Vorkehrungen getroffen, um die überholkupplung, das Reduziergetriebe
und die Kurven in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse wirksam abzudichten. So ist
das untere Ende des Gehäuses mittels einer biegsamen Hülle 60 dicht an die
Welle 40 angeschlossen. Das obere Ende der Hülle sitzt abdichtend an einem Lager
61, welches am Gehäuse 24 befestigt ist. Das untere Ende der HWIe sitzt abdichtend
an einem Lager 62 des unteren Endes der Welle 40. An der Hülle ist zur Berührung
mit dem Ausleger 41 ein Verschleißring 63 aus Gummi od. dgl. befestigt. Man
sieht, daß das untere Ende der Hülle eine Abdichtung mit dem Kopf des Lagers bei
64 herbeiführt und daß der Verschleißring sich über den Kopf des Lagers
62 erstreckt, um bei 65 eine weitere dichte Stelle zu bilden. Durch
diese Anordnung ist die b#iegsame Hülle abdichtend über dem Ende der Welle angebracht.
Der Gleitvorgang tritt zwischen dem Hüllenabschlußlager und der Welle und zwischen
dem Verschleißring und dem Ausleger auf. die Gleitflächen erstrecken sich
je-
doch nicht vom Inneren zum Äußeren der Dichtungsstellen.
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Das andere Ende ist durch einen sogenannten hy-
drostatischen
Kompensator abgedichtet. Dieser enthält einen Balg 66, dessen eines Ende
abdichtend an dem Gehäuse 24 sitzt und dessen anderes Ende abdichtend an dem Ventilkopf
38 sitzt. Dieser Balg dehnt sich aus und zieht sich zusammen, um Änderungen
des Bezugsdruckes zu gestatten, so daß die Gesamtdrücke außerhalb und innerhalb
des abgedichteten Gehäuses die gleichen sind. Auf diese Weise verursachen Ausdehnungen
und Volumenverminderungen der Flüssigkeit innerhalb des abgedichteten Gehäuses hohe
Bezugsdrücke und die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 49 und des Verlängerungsstückes
50 keine merklichen Druckgefälle. Da sich die Arbeitsweise des Gerätes aus
dem Vorstehenden ergibt, braucht hier nur noch eine kurze Erläuterung gegeben zu
werden.
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Wenn der Turbobohrer gedreht wird, wird die Welle 40 mit einer entsprechenden
Geschwindigkeit gedreht. Die Wellengeschwindigkeit wird in dem Reduziergetriebe
43 herabgesetzt, was dazu führt, daß sich das untere Kurvenstück 45 mit verhältnismäßig
niedriger Geschwindigkeit dreht. Wenn sich dieses Kurvenstück dreht, ],ißt es das
Kurvenstück 46 hin-und hergehen. Das Kurvenstück, die Feder 58 und der Kolben
49 bewegen sich als Ganzes so weit nach oben, bis die Kugel 37 aufsitzt.
Danich fährt das Kurvenstück- mit seiner aufwärts gerichteten Bewegung fort. Das
daraus resultierende Schließen des Steuerventils 15 läßt den Druck im Zylinder
26 ansteigen und treibt dadurch den Kolben 25 nach oben, um das Ventilglied
21 nach oben zu bewegen und den Flüssigkeitsstrorn durch die öffnung einzuschränken.
Bei weiterer Drehung der Kurve 45 kann das Kurvenstück, unterstützt durch die Feder
67, nach unten abfallen, um ein Steuerventil zu öffnen, welches den
Zy-
linder 26 zu einem Punkt unterhalb des Sitzes 20 hin öffnet.
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Die Reihe der von dem Stoßgeberventil erzeugten Stöße wird in Form
von Druckwellen in der strömenden Flüssigkeitssäule in dem Bohrgestänge nach oben
übertragen. Diese Stöße können an der Erdoberfläche,
beispielsweise
mit einem Mikrophon od. dgl., festgestellt und dann durch dem Fachmann bekannte
Instrumente in eine Anzeige der Drehzahl des Turbobohrers umgewandelt werden.