DE1247235B - Spuelkopf fuer das Lufthebe-Bohrverfahren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a - 21/02

Nummer: 1247235 "

Aktenzeichen: M 70641VI a/5 a

Anmeldetag: 19. August 1966

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spülkopf für das Lufthebe-Bohrverfahren mit einer Luftzuführungsleitung und mit einer Auslaßleitung für die mit Bohrgut beladene Spülung und einem in ihm drehbar gelagerten Teil zum Anschluß eines hohlen, mit Luftzuleitungen ausgestatteten Bohrgestänges.

Bei dem Lufthebe-Bohrverfahren handelt es sich um eine Gegenspülmethode, bei welcher durch in das Innere des hohlen Bohrgestänges eingeblasene Luft das Gewicht der Spülsäule im Gestänge gegenüber der Wassersäule im Bohrloch derartig vermindert wird, daß die Spülung mit großer Geschwindigkeit im Gestänge hochsteigt. Die mit Bohrgut beladene Spülung wird dabei unter erheblichem Druck durch das Gestänge nach oben gefördert.

Das Bohrgestänge kann mit einer oder mehreren Luftleitungen ausgestattet sein, insbesondere in Form von Luftrohren, die außen am Gestängerohr entlanggeführt sind. Aus dem Umstand, daß zwei Medien, nämlich einerseits die Luft und andererseits die mit Bohrgüt beladene Spülung, getrennt voneinander geführt werden müssen, ohne daß Störungen und Verluste auftreten, erwachsen schwierige Probleme. Dies gilt für das Bohrgestänge und in besonderem Maße auch für den Spülkopf. Letzterer muß eine Drehung des Bohrgestänges bei gleichzeitiger Aufnahme der Gewichtsbelastung ermöglichen und hat dabei die beiden Funktionen zu erfüllen, die mit Bohrgut beladene Spülung aus dem sich drehenden Bohrgestänge abzunehmen und über einen stillstehenden Teil mit Schlauchanschluß abzuleiten und weiterhin die dem stillstehenden Teil zugeführte Luft ohne Verlust in die dafür vorgesehenen Wege aus dem sich drehenden Bohrgestänge einzuleiten. Außer anderen Einflüssen machen es das Vorhandensein der Relativbewegung zwischen den Spülkopfteilen sowie ferner die verschleißende Wirkung der Spülung mit dem Bohrgut außerordentlich schwierig, eine einwandfreie Abdichtung des Luftführungsweges gegenüber der Außenluft und anderen Bereichen des Spülkopfes oder Bohrstranges sowie die Trennung von dem Spülstrom zu erzielen und trotzdem eine befriedigende Lebensdauer der einzelnen Teile zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spülkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die genannten Anforderungen in einer dem praktischen Betrieb gerecht werdenden Weise erfüllen kann. Es soll im Spülkopf eine sichere, Verluste und Druckabfall vermeidende Abdichtung des Luftstromes und des Spülstromes bei vollständiger Trennung beider Ströme voneinander erreicht werden. Die Dichtungs-Spülkopf für das Lufthebe-Bohrverfahren

Anmelder:

Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik
Alfred Wirth& Co., Kommanditgesellschaft,
Erkelenz (RhId.), Kölner Str. 76

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Paul Lentzen, Erkelenz (RhId.);

Jakob Wolters, Beeck

anordnung im Spülkopf soll so gestaltet werden, daß der Verschleiß gering gehalten wird. Der Spülkopf soll dabei eine stabile, hochbelastbare Lagerung mit guter Rundlaufgenauigkeit erhalten. Der Anschluß des Bohrgestänges an den Spülkopf soll einfach sein und dennoch einwandfreie Abdichtverhältnisse bieten.

Zur Erfüllung der genannten Forderungen sieht die Erfindung einen Spülkopf vor, der zwei Gruppen von an einer Gleitfläche des drehbaren Spülkopfteils anliegenden Dichtungen aufweist, und bei dem im Bereich zwischen den beiden Gruppen von Dichtungen ein Durchlaß für den Luftübergang von einem im stillstehenden Spülkopfteil angeordneten Leitungsweg zu einem im drehbaren Spülkopfteil vorgesehenen Leitungsweg vorhanden ist. Von Vorteil ist es, wenn hierbei jede der beiden Gruppen von Dichtungen wenigstens eine Manschettendichtung, vornehmlich in Form einer Hutmanschette, enthält.

Eine sehr zweckmäßige Ausführung besteht gemäß der Erfindung darin, daß der drehbare Spülkopfteil eine sich im Inneren des Spülkopfes in axialer Richtung erstreckende hohle Büchse- enthält, deren Außenmantel die Gleitfläche für die Dichtungen bildet und mit dem Luftdürchlaß versehen ist.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß außer den beiden Gruppen von Dichtungen wenigstens eine weitere Dichtung zwischen einem stillstehenden Spülkopfteil und einem drehbaren Spülkopfteil angeordnet ist. Weist der drehbare Spülkopfteil eine hohle Büchse der vorstehend genannten Art auf, so liegt diese zweckmäßig mit ihrer Stirnseite an der zusätzlichen Dichtung an.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält das stillstehende Spülkopfgehäuse einen Emsatzteil, der einen Luftkanal bildet und zur Festlegung von Dichtungen dient. Der Einsatzteil ist dabei

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zweckmäßig mit Kanälen versehen, durch die Gehäuseoberteil 2 befinden sich außerdem zwei

Schmiermittel zu den Dichtungen geleitet werden Rundschnurringe 18, 19 oder sonstige Dichtungen,

kann. ' _o · Ein weiterer Dichtungsring 20 (O-Ring bzw. Rund-

Von Vorteil ist es, an dem Übergang des Luft- schnurring) ist zwischen dem Einsatzteil 15 und dem

leitungsweges. von. einem stillstehenden Gehäuseteil 5 Deckel 3 vorgesehen.

zu dem Einsatzteil eine Spannhülse und einen Dich- An dem drehbaren Spülkopfteil 12 ist mit Hilfe

tungsring vorzusehen. von Schrauben 21 und unter Zwischenschaltung

Der drehbare Spülkopfteil ist an seinem Ende eines Dichtungsringes 22 ein sich in axialer Rich-

zweckmäßig zum unmittelbaren Anschluß eines Ge- rung erstreckender äußerer Mantelteil 23 α befestigt,

stängerohres unter Verwendung von Spannhülsen to der zusammen mit einem weiteren, zwischen ihm und

und Dichtungsringen ausgebildet. dem Gehäuseunterteil 4 festgelegten inneren Mantel-

Bei dem erfindungsgemäßen Spülkopf ergibt sich teil 23 b erne hohle Büchse 23 bildet, wobei als zueine einwandfreie Trennung des Luftführungsweges sätzliche Abdichtung ein Rundschnurring. 24 einvon der Drehlagerung einerseits und dem Spülstrom · gesetzt ist. Der äußere Mantelteil 23 α dieser Büchse andererseits. Der Luftführungsweg mit der Über- 15 ist mit Durchlaßöflnungen 25 versehen, durch welche gangssteile vom stillstehenden auf den drehbaren die aus dem Leitungsweg 40 herangeführte Luft Spülkopfteil ist dabei so abgedichtet, daß kerne Ver- hindurchströmen und zu einer Auslaßbohrung 26 luste entstehen. Die Dichtungen selbst sind geschützt gelangen kann, an die sich die Luftleitung des Bohr- und können unter günstigen Verhältnissen arbeiten, gestänges anschließt,
so daß eine gute Lebensdauer erreicht wird. 20 Der Luftleitungsweg ist oberhalb und unterhalb

Die mit Bohrgut beladene Spülung kann ungehin- der Durchlaßöffnungen 25 durch zwei Gruppen von dert und gerade durch den Spülkopf hindurchgeführt Dichtungen abgeschlossen, wobei die Gleitfläche für werden. Der Spülstrom ist gegen Austreten in andere diese Dichtungen durch die Außenfläche des Mantel-Bereiche des Spülkopfes abgedichtet, so daß er dort teils 23 a gebildet ist. Die obere Gruppe enthält zwei keine Verschleißwirkungen hervorrufen kann. 25 Hutmanschetten 27 und 28, die durch einen Stütz-

Die Lagerung des drehbaren Spülkopf teils kann un- ring 29 voneinander getrennt sind und zusammen mit

gestört von der Luftführung so stabil ausgeführt wer- diesem zwischen dem Deckel 3 und dem Einsatzteil

den, 'daß sie alle auftretenden Belastungen sicher 15 eingespannt sind. Die untere Gruppe enthält bei

aufnimmt und ein Kippen oder Verkanten aus- der dargesteEten Ausführung nur eine Hutmanschette

geschlossen ist. 30 30, die mittels eines Stützringes 31 durch Schrauben

Der Spülkopf ist bei alledem von übersichtlichem 32 am unteren Ende des Einsatzteils 15 befestigt ist Aufbau und läßt sich ohne besondere Schwierigkeiten In dem Einsatzteil 15 sind Kanäle 33 und 34 vorfertigen und montieren, so daß im Bedarfsfall auch gesehen, durch die Schmiermittel zu radial gerichteein Austausch von Teilen leicht möglich ist. ten Bohrungen des Stützringes 29 und damit zu den

Der dargestellte, insgesamt mit der Ziffer 1 be- 35 Hutmanschetten 27 und ,28 bzw. zu einem Raum 35

zeichnete Spülkopf enthält einen Gehäuseoberteil 2 und damit zur Hutmanschette 30 geleitet werden

mit Deckel 3 und einen Gehäuseunterteü 4. Diese kann. Äußere Schmiernippel sind mit der Ziffer 36

Teile sind durch Schrauben 5 und 6 lösbar mit- bezeichnet.

einander verbunden. Ein am Deckel 3 durch Schwei- Für den mit Bohrgut beladenen Spülstrom steht ßen befestigter Krümmer 7 mit einem verschraub- 40 somit ein großer innerer Durchlaß 37 im Inneren des baren Deckel Ta dient dem Auslaß der hochsteigen- Spülkopfes zur Verfügung, so daß der Spülstrom den, mit Bohrgut beladenen Spülung und ist außerdem keiner Behinderung ausgesetzt ist. Zur zusätzlichen mit angeschweißten Blechen 8 versehen, an denen Abdichtung gegenüber sich anschließenden Bereichen über einen Tragbolzen 9 die Aufhängung des Spül- des Spülkopfes ist in dem Deckel 3 ein -Dichtungskopfes an einem Hebezeug erfolgt. In seinem Inne- 45 ring 38 mit einem Gleitbelag 38 α angeordnet, gegen ren kann der Krümmer 7 mit einer Strahldüse aus- den der Mantelteil 23 α der hohlen Buchse 23 mit gestattet sein, deren Speisung durch einen Anschluß- seiner Stirnfläche anliegt. ·
stutzen 10 möglich ist. An dem Deckel 3 ist ferner Damit ist ein Spülkopf geschaffen, der allen Anein Luftzuführungsrohr 11 angebracht, durch welches forderungen des Bohrbetriebes gerecht wird, eine von einem Kompressor gelieferte Druckluft in den 50 stabile Lagerung des drehbaren Spülkopf teils mit dem Spülkopf 1 eintritt. ' anschließenden Bohrgestänge aufweist und sich durch

In dem von den stillstehenden Gehäuseteilen 2 eine einwandfreie Abdichtung sowohl des Spül- und 4 umschlossenen Raum ist ein drehbarer Spül- stromes als auch des Luftstromes bei vollständiger kopfteil 12 mit Hilfe von Axial-Pendehrollenlagern Trennung dieser beiden Ströme auszeichnet.
13 gelagert. Letztere sind durch Tellerfedern 14 vor- 55 Dieselben einwandfreien Dichtungsverhältnisse gespannt. Es ist damit eine stabile, auch gegen sind bei dem in Verbindung mit dem Spülkopf verSchwingungen und Stöße unempfindliche Lagerung wendbaren Gestänge gemäß der Erfindung gegeben, mit guter Rundlaufgenauigkeit erzielt. Die Verbindung eines Gestängerohres mit dem

Im Inneren des Spülkopfes 1 wird ein Luftleitungs- Spülkopf kann in derselben Weise erfolgen wie die weg 40 durch einen aus zwei Teilen zusammen- 60 Verbindung zweier Gestängerohre untereinander. Dageschweißten Einsatzteil 15 gebildet, der zwischen bei wird an dem drehbaren Teil 12 des Spülkopfes dem Deckel 3 und dem Gehäuseoberteil 2 fest ein- das Ende des betreffenden Gestängerohres mit gespannt ist. Am Übergang zwischen dem Deckel 3 Schrauben befestigt, die in Gewindebohrungen 39 des zum Einsatzteil 15 ist in die fluchtenden Bohrungen drehbaren Teils 12 eingeschraubt werden. Eine Dichdieser beiden Teile eine die Trennfuge überdeckende 65 rung am Gestängerohr kommt dabei zur Anlage an Hülse, insbesondere eine federnde Spannhülse 16, der unteren Stirnfläche des drehbaren Spülkopf teils eingesetzt, die außen von einem Dichtungsring 17 12, während die dichte Verbindung eines am Geumgeben ist. Zwischen dem Einsatzteil 15 und dem stange vorgesehenen Luftrohres mit der Auslaßboh-

Claims (5)

rung 26 durch eine etwa der Spannhülse 16 entsprechenden Hülse und einen O-Ring hergestellt wird. Mit dem beschriebenen Spülkopf ist eine vorteilhafte Ausrüstung zur Durchführung von Bohrarbeiten geschaffen, wobei nicht nur das Lufthebe-Bohrverfahren angewendet werden kann, sondern wahlweise oder auch gleichzeitig ein Strahlbohrverfahren, z. B. mit Hilfe einer Strahldüse, wie sie bei der dargestellten Ausführung in den Krümmer des Spülkopfes eingebaut ist. Es kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß mit dem Strahlbohrverfahren der obere Teil eines Bohrloches hergestellt wird, während anschließend nach dem Lufthebe-Bohrverfahren weitergebohrt wird. Patentansprüche:

1. Spülkopf für das Lufthebe-Bohrverfahren mit einer Luftzuführungsleitung und mit einer Auslaßleitung für die mit Bohrgut beladene Spülung und einem in ihm drehbar gelagerten ao Teil zum Anschluß eines hohlen, mit Luftleitungen ausgestatteten- Bohrgestänges, gekennzeichnet durch zwei Gruppen von an einer Gleitfläche des drehbaren Spülkopfteiles (12) anliegenden Dichtungen (27,28; 30) .und einen im ag Bereich zwischen den beiden Gruppen vorgesehenen Durchlaß (25) für den Luftübergang von einem im stillstehenden Spülkopfteil angeordneten Luftleitungsweg (40) zu einem im drehbaren Spülkopfteil (12, 23) vorgesehenen Luftleitungsweg (26).

2. Spülkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Spülkopfteil (12) eine sich im Inneren des Spülkopfes (1) in axialer Richtung erstreckende hohle Büchse (23) enthält, deren Außenmantel die Gleitfläche für die Dichtungen (27, 28; 30) bildet und mit dem Luftdurchlaß (25) versehen ist.

3. Spülkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine weitere Dichtung (38) zwischen dem stillstehenden Spülkopfteil (3) und der hohlen Büchse (23).

4. Spülkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stillstehende Spülkopfgehäuse (2,3,4) einen- Einsatzteil (15) enthält, der einen Luftkanal (40) bildet und zur Festlegung von Dichtungen (27,28; 30) dient.

5. Spülkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzteil (15) mit Schmiermittelkanälen (33, 34) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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