DE1254561B - Ringdichtung fuer Bohrlochwerkzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21b

Deutsche KI.: 5 a-43/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1254 561
O10399VI a/5 a
25. September 1964
23. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Ringdichtung für Bohrlochwerkzeuge mit einer ringförmigen elastischen Dichtmanschette und einem vollständigen Ring aus einander benachbarten Halteelementen, die um den Umfang der Dichtmanschette angeordnet sind.

Bei bekannten Ringdichtungen der genannten Art sind die Halteelemente als in die elastische Dichtmanschette eingelagerter Draht ausgebildet. Dadurch wird zwar die mechanische Festigkeit und Steifigkeit der elastischen Dichtmanschette erhöht, doch ist die Lebensdauer derartiger Ringdichtungen nur sehr gering, da sie bei der Bewegung des Bohrrohrwerkzeugs im Bohrloch schnell verschleißen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der Dichtmanschette der Ringdichtung wesentlich zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halteelemente als Segmente ausgebildet sind, die in einer eine radiale Ausdehnung bzw. Zusammenziehung der Dichtmanschette gestattenden Weise schwenkbar miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäßen Segmente liegen zwischen der Bohrrohrwand und der Dichtmanschette und schützen so diese vor mechanischer Abnutzung, wodurch deren Lebensdauer wesentlich erhöht wird. Die schwenkfähige Verbindung der Segmente ermöglicht es der Dichtmanschette, sich nachgiebig dem ungleichmäßigen Durchmesser der Bohrlochwand anzupassen.

In den Zeichnungen ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch ein in einen Bohrrohrwerkzeugstrang eingeschaltetes Bohrlochwerkzeug mit den Merkmalen der Erfindung,

F i g. 2 eine teilweise im lotrechten Schnitt dargestellte Ansicht der Dichtung des Bohrrohrwerkzeugs gemäß F i g. 1, wobei die Form, mit deren Hilfe der nachgiebige ringförmige Dichtungskörper geformt und an die Dichtungssegmente angegossen wird, gestrichelt eingezeichnet ist, in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Segments der Dichtung,

F i g. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht des Bohrrohrwerkzeugs mit in relativ zum Werkzeugkörper voll ausgedehnter Stellung befindlicher Dichtung vor dem Einführen des Werkzeugs in das Bohrloch,

F i g. 5 eine Planabwicklung, aus welcher die Stellung zweier Dichtungssegmente und der Dichtung gemäß F i g. 4 in ihrer voll ausgedehnten Stellung am Werkzeugkörper ersichtlich ist,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5,

Ringdichtung für Bohrlochwerkzeuge

Anmelder:

Otis Engineering Corporation,

Dallas, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. Henkel

und Dr. rer. nat. W. D. Henkel, Patentanwälte,

München 9, Eduard-Schmid-Str. 2

Als Erfinder benannt:
Norman F. Brown, Dallas, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. September 1963
(312175)

F i g. 7 einen lotrechten Teilschnitt durch das Bohrrohrwerkzeug während seiner Abwärtsbewegung durch einen Abschnitt des Bohrlochs normalen Durchmessers,

Fig. 8 eine Fig. 7 ähnelnde Ansicht, bei welcher die Dichtung einen verengten Abschnitt des Bohrlochs durchläuft,

F i g. 9 Abwicklungen, aus welchen die Relativstellung zweier Dichtungssegmente bei gemäß F i g. 8 praktisch voll zurückgezogener Dichtung ersichtlich sind,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 9,

Fig. 11 eine Seitenansicht eines Metallsegments der Dichtung und

Fig. 12 eine teilweise im waagerechten Schnitt dargestellte Teilansicht der in einer Schleudergießform befindlichen Segmente und der Füllmasse mit im Schnitt veranschaulichter Form.

Das in den Fig. 1 bis 11 dargestellte Bohrlochwerkzeug kann dazu benutzt werden, andere Werkzeuge mit Hilfe eines angelegten Differenzdrucks durch eine Rohrleitung zu bewegen, indem eine Flüssigkeit in das eine Ende der Leitung eingepumpt wird, in welchem das Werkzeug 20 sowie die anderen, mit ihm verbundenen Werkzeuge angeordnet sind.
Das Werkzeug besteht aus einem Körper 22 mit einer Schwenkkappe 23 sowie oberen und unteren Dichtungshalteabschnitten 24 bzw. 25. Am oberen

709 689/40

3 4

Ende des oberen Halteabschnitts 24 ist zwischen einer der Schlitz 69, in welchem er angeordnet ist, so daß kreisförmigen gekrümmten Fläche 27 und einer gegen- die durch diese Verbindung miteinander verbundenen überliegenden ringförmigen, gekrümmten Fläche 28 Segmente um einen gewissen Winkel gegeneinander des Innenflansches 29 der Schwenkkappe 23 eine Ge- verschwenkt werden können. Die Drehachse der lenkkugel 26 bewegbar angeordnet. 5 Verbindung liegt parallel zu einem Radius der Dic$-

Der Schaft 30 der Gelenkkugel 23 durchsetzt eine tung.

durch den Innenflansch 29 der Schwenkkappe 23 fest- Die Andruckfläche 70 der Segmente stehen über

gelegte Öffnung 31 und ist mit seinem oberen Ende die Außennut des Werkzeugkörpers von der Außenbei 32 in ein anderes Werkzeug 20 a eingeschraubt. fläche des Körpers radial auswärts ab und können

Die beiden Dichtungshalteabschnitte 24 bzw. 25 io die Innenfläche einer Durchflußleitung C (Fig. 8) sind hohl und umschließen die Durchflußkanäle 33 berühren, in welcher das Bohrrohrwerkzeug bewegt bzw. 34. Mit seinem verjüngten oberen Endabschnitt werden kann. Jedes Segment weist an seinen Enden 35 ist der untere Halteabschnitt 25 in den oberen Anschlagflächen 71 und 72 (F i g. 3) auf, die einwärts Halteabschnitt 24 eingeschraubt. Von unten kann in der Enden der auswärts geneigten Schrägschultern 73 den unteren Halteabschnitt 25 bei 36 ein Bohrrohr- 15 bzw. 74 der Andruckfläche liegen, welche sich ihrerwerkzeug eingeschraubt werden. seits von der lotrechten, gekrümmten Dichtfläche 75

Zwischen einander zugewandten Ringschultern 41 der Andruckfläche aus in Längsrichtung entgegen- und 42 der beiden Halteabschnitte ist zwischen zwei gesetzt zueinander erstreckt. Die Anschlagflächen der Dichtringen 44, 45 eine zerbrechbare Verschluß- Segmente greifen in die Nuten 52 bzw. 53 des Werkscheibe 40 angeordnet, welche die Längskanäle 33,34 ao zeugkörpers ein, und ihre Außenflächen berühren die gegeneinander abschließt, die über Querkanäle 47 ringförmigen Anschlagflächen 60 und 63, um die Ausbzw. 48 des oberen bzw. unteren Halteabschnitts wärtsbewegung der Segmente relativ zum Körper zu oberhalb bzw. unterhalb einer vom Körper getragenen begrenzen.

Ringdichtung 50 mit der Außenseite des Körpers ver- Der Abstand zwischen den einander gegenüber-

bunden sind. 25 liegenden waagerechten Endschultern 76 und 77 der

Die Ringdichtung 50 ist in einer an der Außen- Andnickfläche ist geringer als der Abstand zwischen seite des Körpers vorgesehenen Ringnut bzw. -aus- den ringförmigen, abwärts und aufwärts gerichteten nehmung 51 angeordnet, und ihre oberen und unteren Schultern 78 bzw. 79 der Flansche 58 bzw. 61 des Endabschnitte sind in obere bzw. untere Nuten 52 oberen bzw. unteren Halteabschnitts, um eine be- bzw. 53 des Körpers eingesetzt, die abwärts bzw. 30 grenzte Längsbewegung der Dichtung am Körper zu aufwärts in die einander gegenüberliegenden ring- ermöglichen.

förmigen Endflächen der äußeren Ringnut einmünden. Der Zapfen 67 und die Fassung 68 jedes Segments

Die Außennut und die obere und die untere Nut sind an gegenüberliegenden Seiten desselben angewerden durch den oberen und unteren Halteabschnitt ordnet und besitzen in Längs- bzw. lotrechter Richfestgelegt, deren äußere lotrechte Flächen 54 bzw. 35 tung Abstand von der zentralen waagerechten Achse 55 die innere lotrechte Zylinderwand der Außennut der Dichtung, so daß jedes Segment um zwei praksowie die auswärts gerichteten ringförmigen Innen- tisch waagerechte Radialachsen herum bewegbar ist, Seiten der Nuten bilden und deren abwärts bzw. auf- die sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längswärts gerichteten Ringflächen 56 bzw. 57 die ring- richtung Abstand voneinander besitzen. Jedes Segment förmige Oberseite bzw. den Boden der Nuten 52 bzw. 40 besitzt eine kürzere und eine längere Längsseite 80 53 bilden. Die durch den abwärts gerichteten Flansch bzw. 81, die sich von beiden Seiten des Zapfenhalses 58 des oberen Halteabschnitts gebildete Außenseite 67 a aus in entgegengesetzte Richtungen erstrecken der oberen Nut weist eine auswärts und abwärts und eine längere und eine kürzere Längsseite 82 bzw. gerichtete bzw. schräge, ringförmige Dichtfläche 59 83, die sich vom Fassungsschlitz 69 aus in entgegenauf, die sich vom Außenende der oberen Fläche 56 45 gesetzte Richtungen erstrecken,
auswärts und abwärts zu einer lotrechten, einwärts Der nachgiebige Ringkörper 65 weist in Umfangs-

gerichteten ringförmigen Anschlagfläche 60 erstreckt. richtung voneinander entfernte Vorsprünge 86 (Fig. 6, Die Außenseite der unteren Nut wird auf ähnliche 10) auf, die sich radial auswärts in die Zwischen-Weise durch den aufwärts verlaufenden Ringflansch räume zwischen angrenzenden Seiten benachbarter 61 des unteren Halteglieds festgelegt, der eine auf- 50 Segmente und in Längsrichtung zwischen die Endwärts und auswärts geneigte, einwärts gerichtete Ring- schultern 76 und 77 der Segmentandrackflächen erfläche 62 und eine lotrechte, einwärts gerichtete ring- strecken. Die Außenflächen 87 dieser Außenabschnitte förmige Anschlagfläche 63 festlegt. des nachgiebigen Körpers liegen hinter der Dicht-

Die Ringdichtung 50 weist einen ringförmigen fläche 75 und den abgeschrägten Schultern 73 und 74 nachgiebigen Dichtungskörper 65 auf, mit dem gemäß 55 der Andruckflächen, so daß kein Teil des nach-Fig. 3 die Anschlagflächen 71, 72 mehrerer aus giebigen Körpers aus der Außennut 51 herausragt,
einem verschleißfesten Stoff, wie Metall, hergestellte Jedes Segment weist (F i g. 3, 5, 6) eine innere

Segmente 66 a und 66 b eingebettet und verbunden gekrümmte Ausnehmung 90 auf, die sich von einer sind. Die einander identischen Segmente 66a besitzen Stelle neben dem Zapfen 67 zu einem nahe dem den untereinander identischen Segmenten 66 b spiegel- 60 Segmentende liegenden Punkt erstreckt und sich seitgleiche Konfiguration. Die Dichtungssegmente 66 lieh auswärts an der Seite 80 öffnet und durch die sind korbartig um den Dichtungskörper 65 herum gekrümmte Fläche 91 festgelegt wird, welche sich angeordnet, wobei Segmente der Typen 66a und 66b ihrerseits von der Innenfläche 92 des Segments seitabwechselnd untereinander schwenkfähig durch kreis- lieh auswärts zu dessen Seite 80 krümmt. Jedes förmige Zapfen 67 verbunden sind, die in kreisförmige 65 Segment weist außerdem eine bogenförmige bzw. geFassungen 68 der linken Segmente eingreifen und krümmte Ausnehmung 93 auf, die sich von einer über einen Hals 67a mit dem rechten Segment ver- Stelle nahe dem Fassungsschlitz 69 aus zu einem bunden sind. Der Zapfenhals 67 a ist schmaler als nahe dem Ende des Segments liegenden Punkt er-

5 6

streckt, sich an der langen Längsseite 82 auswärts abschnitts eingeschraubt. Ein im Aufbau dem Werköfrnet und durch die gekrümmte Fläche 94 festgelegt zeug 20 entsprechendes anderes Bohrrohrwerkzeug wird, welche sich ihrerseits von der Innenfläche 92 20 α wird bei 32 auf den Schaft der Gelenkkugel des zur Seite 80 seitlich auswärts krümmt. Die Längs- Werkzeugs 20 aufgeschraubt. Die Dichtungen der seiten 80 und 82 jedes Paares einander benachbarter 5 beiden Bohrrohrwerkzeuge 20 und 20 α sind in Längsbzw, zugeordneter Segmente 66 erstrecken sich zu- richtung in solchem Abstand voneinander angeordsammenlaufend in Längsrichtung zur einen Seite hin, net, daß sie jede im Inneren der Durchflußleitung wobei ihre Ausnehmungen 90 und 93 einander züge- vorhandene Vertiefung, z. B. an den Rohrverbinwandt sind, so daß die gekrümmten Ausnehmungen, düngen, überspannen. Wären diese Vertiefungen in welche sich die Außenabschnitte 86 des nach- io wesentlich breiter und höher als die auswärts abgiebigen Dichtungskörpers hineinerstrecken, einen stehenden Abschnitte der Ansätze bei voll ausZwischenraum bilden, in welchem sich der Werkstoff gedehnter Dichtung und bei sich auswärts in diese des nachgiebigen Körpers auswärts verlagern kann, Vertiefung verlagernden Andruckflächen, so würde wenn die Segmente sich um ihre Verbindungen herum die Dichtungsberührung zwischen der Dichtung und verschwenken, um ihre Längsseiten 80 und 82 beim 15 der Leitung verlorengehen, und die zugeführte Flüs-Zusammenziehen der Dichtung in die Außennut 51 sigkeit könnte über die Vertiefung an der Dichtung des Werkzeugkörpers hinein gegeneinander zu bewe- vorbeistreichen, so daß die Kraft der zugeführten gen. Die kurzen Längsseiten 81 und 83 benachbarter, Flüssigkeit nicht mehr das Werkzeug 20 in der Leischwenkfähig miteinander verbundener Segmente ver- tung weiter abwärts bewegen könnte. Bei Verwendung schwenken sich gleichzeitig um die Achse des Zapfens ao von zwei in Längsnchtung Abstand voneinander be-67 herum voneinander fort, wobei sich der nach- sitzenden Bohrrohrwerkzeugen 20 und 20 a ist zugiebige Werkstoff des dazwischen befindlichen Dich- mindest eines von ihnen ständig betriebsbereit und tungskörpers zwecks Ermöglichung einer derartigen verschließt den Ringspalt. Bewegung streckt. Die Schwenkverbindung zwischen den beiden Bohr-

Der nachgiebige Körper 65 hat oben und unten 25 rohrwerkzeugen 20 und 20 α ermöglicht eine Schwenknachgiebige Lippen 96 bzw. 97, die in Längsnchtung bewegung des einen relativ zum anderen während der von den in den Nuten 52 bzw. 53 des Werkzeugs be- Bewegung dieser Werkzeuge durch gekrümmte, abfindlichen Enden des Segments nach außen abstehen gewinkelte bzw. nicht lineare Abschnitte der Durch- und die Dichtungsflächen 59 und 62 berühren können. flußleitung. Die Verbindung mit dem am unteren Wenn sich die Dichtung in ihrer tiefsten Lage in der 3° Ende des Werkzeugs 20 angeschlossenen Werkzeug Außennut befindet, wobei ihre Abwärtsbewegung kann zu diesem Zweck ebenfalls eine Schwenkverbindurch die Berührung der Schultern 76 und 77 der dung enthalten.

Andruckflächen 70 mit der aufwärts gerichteten Ring- Die Dichtung 50 der Werkzeuge 20 und 20 a nimmt

anschlagschulter 79 begrenzt wird, berührt die untere infolge der nachgiebigen Kraft des nachgiebigen Lippe 97 die Dichtfläche 62, während sich die Ring- 35 Ringkörpers die in F i g. 4 dargestellte, voll ausgefläche 56 und die obere Lippe 96 nicht berühren, um dehnte Stellung ein, in welcher die Andruckflächen Flüssigkeit in den Zwischenraum 98 zwischen der 70 vom Körper 22 nach außen abstehen, während Dichtung und den Außenflächen 54 und 55 des Werk- ihre Auswärtsbewegung durch die Berührung mit den zeugkörpers fließen zu lassen. Schultern 60 und 63 des Körpers begrenzt wird,

Wenn sich die Dichtung 50 in dieser unteren Stel- 40 gegen welche sie durch den etwas zusammengepreßten lung befindet und der in der Leitung außerhalb des nachgiebigen Körper federnd vorbelastet sind, so daß Werkzeugs und oberhalb der Dichtung herrschende die Außenflächen 75 der Andruckflächen in einer Druck größer ist als der Druck außerhalb des Werk- praktisch zylindrischen Ebene mit größerem Durchzeugkörpers und unterhalb der Dichtung, hält dieser messer als den normalen lichten Durchmesser der von der Oberseite der Dichtung einwirkende und auf 45 Leitung liegen.

das obere Ende der Kammer 98 übertragene Druck Die aus den Werkzeugen 20 und 20 a sowie dem

die untere Lippe in Dichtungsberührung mit der mit dem unteren Ende des Werkzeugs 20 verbunde-Fläche 62 und drängt den nachgiebigen Körper 65 nen Bohrrohrwerkzeug bestehende Anordnung wird sowie die Segmente 66 auswärts, so daß letztere an dann in die Leitung eingeführt, wobei von der Oberder Innenfläche der Leitung C anliegen. Wenn da- 5° seite des Bohrrohrs her Flüssigkeit in die Leitung gegen der in der Durchflußleitung C herrschende eingepumpt wird, um die Anordnung durch den Druck unterhalb der Dichtung größer ist als der Durchflußkanal der Leitung C hindurchzubewegen. Druck oberhalb derselben, wird die Dichtung am Beim Einführen der Werkzeuge 20,20 a werden deren Werkzeugkörper in ihre obere Stellung verlagert, in Dichtungen 50 nach innen in eine teilweise zusammenweicher die oberen Anschlagschultem 76 und 77 der 55 gezogene bzw. zurückverlagerte Stellung gemäß Fig. 7 Dichtungssegmente mit der abwärts gerichteten Ring- verlagert, wobei das Gleiten der abwärts gerichteten schulter 78 des oberen Halteabschnitts in Berührung Schrägschultern 74 und 73 der Segmente 66 a und gelangen, während sich die untere Lippe außer Be- 66 b an der Innenfläche der Leitung dieses Einführen rührung mit der aufwärts gerichteten Ringfläche 57 der Werkzeuge in den Durchflußkanal sowie die Vorbefindet, um eine Druckverbindung von unterhalb 60 beibewegung der Dichtungen an etwaigen in der Leider Dichtung mit dem unteren Ende der Kammer 98 tung vorhandenen Hindernissen erleichtert, beispielsherzustellen, wodurch die obere Lippe 96 in Dich- weise an der aufwärts gerichteten Ringschulter 101 tungsberührung mit der Innenfläche der Leitung ge- gemäß Fig. 8 am oberen Ende des Leitungsabschnitts halten wird. 102 mit geringerem Innendurchmesser. Bei der BeWenn ein Werkzeug, wie z. B. ein Ventil oder ein 65 wegung der Dichtung 50 in diese teilweise verengte Verschlußstopfen, mit Hilfe eines Flüssigkeitsdruckes Lage kann sich der Vorsprung 86 des nachgiebigen durch diese Leitung bewegt werden soll, so wird es Körpers zwischen den einander zugewandten Seiten bei 36 in den Durchflußkanal des unteren Halte- 80 und 82 benachbarter Segmente auswärts in die

Ausnehmung 90 und 93 hinein verformen, wodurch Flüssigkeitszufuhr in die Leitung auf einen den unterein unerwünschtes Zusammenpressen und eine Be- halb des Werkzeugs in der Leitung herrschenden Schädigung des nachgiebigen Körpers vermieden wird. Druck übersteigenden Wert wird die Dichtung 50 des Wenn sich die Dichtung 50 gemäß F i g. 7 in ihrer Werkzeugs am Werkzeugkörper abwärts verlagert, normalen Betriebslage in einer Bohrlochleitung befin- 5 bis die unteren Schultern 77 und 76 der Segmente det, bilden die gekrümmten Flächen 75 der Segment- 66 a bzw. 66 b die aufwärts gerichtete Schulter 79 des andruckflächen sowie die Außenflächen des Zapfens unteren Halteabschnitts berühren. Während dieser

67 und dessen Halses 67 a Teile einer sie einschließen- Abwärtsbewegung der Dichtung am Körper bewegt den zylindrischen Ebene, deren Durchmesser prak- sich die obere Ringlippe 96 des nachgiebigen Ringtisch gleich dem normalen Innendurchmesser der io körpers 65 außer Berührung mit der abwärts gerich-Leitung ist, wobei diese Fläche längs einer praktisch teten Ringschulter 56 und der Dichtfläche 59 des ununterbrochenen LinieS (Fig. 2), welche sich in oberen Halteabschnitts, während die untere Lippe 97 Umfangsrichtung über die Außenflächen 75 der An- in Berührung mit der aufwärts gerichteten Ringdruckflächen sowie die Außenflächen des Zapfens schulter 57 und der Dichtfläche 62 des unteren Halte- und des Zapfenhalses jedes Segments erstreckt, in 15 abschnitts gelangt. Die obere Lippe biegt sich frei Dichtungsberührung mit der Innenfläche der Leitung nach innen und läßt Flüssigkeit in die Ringkammer stehen. Die einzigen Lücken in dieser Linie der Dich- 98 einströmen.

tungsberührung könnte zwischen den die Fassungen Diese auf die Innenfläche des nachgiebigen Kör-

68 festlegenden Flächen sowie den benachbarten und pers drückende Flüssigkeit drängt die Segmente ausmit diesen in Berührung stehenden Außenflächen der 20 wärts in Berührung mit der Innenfläche der Leitung in diesen Fassungen angeordneten Zapfen vorhanden und hält gleichzeitig die untere Lippe in Dichtungssein. Jede dieser Lücken, deren Breite in den Zeich- berührung mit der Dichtfläche 62. Die abwärts genungen zur besseren Veranschaulichung des Segment- richtete Kraft des über das Werkzeug 20 hinweg anaufbaus übertrieben groß dargestellt ist, stellt einen gelegten Differenzdrucks bewegt infolge der Flüssigaußerordentlich kleinen Durchgang dar, so daß die 25 keitszufuhr in die Leitung die Bohrrohrwerkzeuge 20 Dichtung den Ringspalt zwischen der Leitung und und 20a sowie etwa mit diesen verbundene weitere dem Körper 22, an welchem sie angebracht ist, wirk- Werkzeuge abwärts durch die Bohrrohrleitung.

sam zu verschließen vermag und ein etwa auftretendes Da nur die Außenflächen der Andruckflächen sogeringes Hindurchlecken von Flüssigkeit an diesen wie der Zapfen und die Zapfenhälse der aus einem Lücken die Wirksamkeit des Werkzeugs 20 nicht in 30 harten, verschleißfesten Werkstoff, wie einer Metallnennenswertem Ausmaß beeinträchtigt. legierung, bestehenden Segmente mit der Innenfläche

Wenn sich die Dichtung gemäß F i g. 4 in ihrer der Leitung in Berührung stehen, kann das Werkvoll ausgedehnten Stellung am Werkzeugkörper be- zeug über große Strecken hinweg durch eine solche findet, kann der Winkel zwischen den Achsen der Leitung bewegt werden, wobei eine einwandfreie Schwenkbewegung benachbarter Segmente um die 35 Dichtungsberührung mit dieser Leitung ohne uner-Achsen ihres Schwenkanschlusses herum gemäß wünschte Abnutzung oder Beschädigung der Dich-Fig. 5 etwa 36°40' betragen, wobei die Vorsprünge tung aufrechterhalten wird.

86 des nachgiebigen Körpers 65, die sich zwischen Wenn eines der Bohrrohrwerkzeuge 20 oder 2ßa die Seitenflächen des Segments und die gekrümmte gemäß Fig. 7 durch einen verengten Abschnitt 102 Ausnehmungen 90 und 93 benachbarter Segmente 40 der Leitung läuft, so werden die Dichtung sowie die hineinerstrecken, gemäß F i g. 6 nicht in nennens- sie umfassenden Segmente auf einen geringen Durchwertem Ausmaß nach außen verformt werden. Er- messer zusammengedrückt. Dadurch wird die Wirksichtlicherweise kann der genannte Winkel zum samkeit der Dichtungsberührung der Dichtung mit großen Teil vom Abstand zwischen den beiden der Innenfläche 103 des Leitungsabschnitts 102 ver-Schwenkachsen der Segmente und deren Anzahl ab- 45 mindert, da die Oberflächen der Andruckfläche, des hängen. Zapfens 67 und des Zapfenhalses 67 a jedes Segments

Während der Verlagerung der Dichtung in ihre praktisch dem Radius der Innenfläche der Bohrlochteilweise zurückgezogene Lage gemäß Fig.7 ver- leitung an den Stellen mit normalem Innendurchschwenkt sich jedes komplementäre Paar der mitein- messer entsprechende Krümmung besitzen, so daß ander verbundenen Segmente 66 a und 66 b um die 50 dieser Krümmungsradius somit größer ist als derzugeordnete Verbindung herum in eine Richtung, in jenige der Innenfläche 103 des Rohrabschnitts 102. welcher sich die benachbarten, einander zugewandten Der höhere Leckdurchsatz der verpumpten Flüssig-Seitenflächen 80 und 82 der beiden Segmente gegen- keit an der Dichtung vorbei, während sich das Werkeinander bewegen, während sich ihre benachbarten zeug durch diesen verengten Leitungsabschnitt hin-Seitenflächen 81 und 83 voneinander fort ver- 55 durchbewegt, ist verhältnismäßig gering und fällt schwenken. Ersichtlicherweise verschwenkt sich jedes daher nicht wesentlich ins Gewicht, da die Zufuhr-Segment 66a gemäß Fig. 5 entgegen dem Uhrzeiger- menge an Flüssigkeit in die Leitung diesen erhöhten sinn um die in Längs- und Umfangsrichtung vonein- Leckdurchsatz an der Dichtung vorbei bei weitem ander entfernten Achsen seiner Schwenkverbindung übersteigt.

mit den benachbarten Segmenten 66 b, zwischen 60 Da außerdem für gewöhnlich mindestens zwei

welchen es angeordnet ist, während sich jedes Segment Werkzeuge 20 und 20 a miteinander verbunden und

666 gleichzeitig im Uhrzeigersinn um die in Längs- in Längsrichtung in beliebigem Abstand voneinander

und Umfangsrichtung im Abstand voneinander ange- angeordnet werden, ist es sehr unwahrscheinlich, daß

ordneten Achsen seiner Schwenkverbindung mit den sich beide Werkzeuge glechzeitig in. einem solchen

Segmenten 66 a, zwischen denen es angeordnet ist, 65 verengten Leitungsabschnitt befinden, so daß minde-

herum verschwenkt. stens eines dieser Werkzeuge jederzeit eine optimale

Bei Erhöhung des Drucks im Durchflußkanal der Abdichtung in der Leitung und ein Verschließen des

Leitung oberhalb des Bohrrohrwerkzeugs 20 durch Rngspalts gewährleistet.

Auf Grund ihres zu einer Radialebene symmetri- barter Segmente und somit gegen die Innenflächen sehen Aufbaus ermöglicht die Dichtung 50 ein Auf- 112 des Formhohlraums schleudert. Die Menge des wärtsbewegen des Körpers 20, 20 a durch einen in die Form eingebrachten Füllmittels wird so beunterhalb der Dichtung erhöhten Druck. messen, daß es die innere Ausnehmung zwischen den

Die zerbrechbare Scheibe 40 ist vorgesehen, um 5 Endschultern 114 und 115 bis zu einer Zylindereinen Druckausgleich über das Werkzeug 20 hinweg fläche 126 ausfüllt, deren Radius dem Krümmungszu ermöglichen, wenn die Andruckflächen der Seg- radius der Außenfläche 87 der Vorsprünge 86 des mente in der Leitung verklemmt sind und die Dich- nachgiebigen Körpers 65 entspricht. Diese Außentung 50 weiterhin den Ringspalt zwischen der Lei- fläche ist konzentrisch zur Fläche 112 der Form austung und dem Werkzeugkörper verschließt, so daß io gerichtet und erstreckt sich mit Abstand zwischen das Werkzeug durch den an der Dichtung liegenden, den Anschlagflächen 71 und 72 der Segmente sowie die Segmente gegen eine Einwärtsbewegung vorbe- den äußeren Endkanten der Schrägschultera der Anlastenden Differenzdruck an einer Bewegung aus druckflächen. Diese Zylinderfläche verläuft durch die dieser verklemmten Stellung gehindert wird. Wenn gekrümmten Ausnehmungen 90 und 93 der Segder Differenzdruck einen bestimmten Wert über- 15 mente, so daß das geschmolzene Füllmittel die schreitet, zerbricht die Scheibe und ermöglicht einen Außenabschnitte der Vertiefungen ausfüllt.
Druckausgleich über die Kanäle 33, 34, 47 und 48, Die Form wird gedreht, bis das Füllmittel abge-

so daß die Dichtung nicht mehr an die Leitungswand kühlt und verfestigt ist und mit den Segmenten einen gepreßt wird. Dann kann das Werkzeug leicht aus der festen ringförmigen Körper bildet. Daraufhin werden Leitung entfernt werden, indem ein entsprechendes ao die beiden Teile der Umlaufform voneinander ge-Fangwerkzeug mittels einer biegsamen Leitung ab- trennt und der aus den Segmenten und dem Füllgelassen wird. mittel bestehende feste Körper in eine in Fig. 2

Falls die Bohrrohrwerkzeuglage derart ausgelegt durch die gestrichelten Linien schematisch eingeist, daß Flüssigkeit wahlweise in das untere oder in zeichnete Form 130 eingebracht, in welcher der das obere Ende der Leitung eingeführt werden kann 35 Gummi oder dergleichen Material unter Ausbildung und somit eine Strömung sowie eine Bewegung der des nachgiebigen Ringkörpers 65 an die Segmente Werkzeuge in beiden Richtungen durch die Leitung und das Füllmittel angegossen wird. Die Form 130 hindurch ermöglicht wird, leitet das Zerbrechen der kann einen äußeren Ringmantel 131 aufweisen, der Scheibe 40 eine Zirkulation durch die Leitung ein, aus zwei trennbar miteinander verbundenen Teilen so daß ein Fangwerkzeug in die Leitung eingebracht 30 131a und 1316 und einem in den Außenmantel ein- und zum verklemmten Bohrrohrwerkzeug bewegt setzbaren und auf beliebige Weise starr mit diesem werden und dieses berühren kann, wobei das Fang- verbindbaren Kern 132 besteht. Der Außenmantel werkzeug dann infolge der durch die Leitung hin- der Form weist eine ringförmige innere Ausnehmung durch eingeleiteten Rückzirkulierung das verklemmte 135 auf, in welche der aus den Segmenten und dem Werkzeug aus der Leitung herauszubewegen vermag. 35 erstarrten Füllmittel bestehende Körper eingesetzt

In Fig. 12 ist die Herstellung der Dichtung 50 wird. Die die Ausnehmung 135 festlegenden ringdargestellt. Eine Ringanordnung von mittels Zapfen förmigen Endschultern 136 und 137 berühren die und Fassung untereinander verbundenen Segmenten Endschultern 76 bzw. 77 der Segmente sowie die 66 α und 666 wurden in den zentralen Formhohlraum Endflächen des zwischen den Abstand voneinander 109 einer Umlaufgießform eingebracht. Die Form 40 besitzenden Schultern benachbarter Segmente befindweist im Inneren eine ringförmige Ausnehmung 111 liehen Füllmittels. Der Mantel weist außerdem ringauf, in welcher die Andruckflächen 70 der Segmente förmige Flächen 139 und 140, die sich von den ausgerichtet werden, so daß ihre Außenflächen 75 Innenenden ihrer Schultern 136 bzw. 137 aus nach die innere Zylinderfläche 112 der Form berühren, außen erstrecken und die Anschlagflächen 71 bzw. 72 deren Krümmungsradius größer ist als der Radius 45 der Segmente berühren, sowie Ringflächen 141 und der Außenfläche der Andruckflächen, der seinerseits 142 auf, die von den Außenenden der Flächen 139 selbstverständlich in seiner normalen, teilweise zu- bzw. 140 aus in Längsrichtung auswärts und radial rückgezogenen Stellung der Dichtung 50 gemäß einwärts verlaufen und sich dann einwärts krümmen. F i g. 4 dem Radius der Rohrleitung entspricht. Die Die äußere Form des Kerns 132 entspricht der gegegenüberliegenden Endschultern 76 und 77 der 50 wünschten Konfiguration der Innenfläche des nach-Segmentandruckflächen berühren die die einander giebigen Dichtungskörpers 65. Mantel und Kern der gegenüberliegenden Endseiten der Innenausnehmung Form legen somit einen Formhohlraum fest, in den festlegenden Schultern 114 bzw. 115, so daß die Seg- Rohgummi bzw. Kautschuk oder dergleichen Submente sich nicht verschieben können. stanz in flüssigem oder zähflüssigem Zustand über

Die umlaufende Form kann aus zwei Abschnitten 55 eine Einfüllöffnung 144 eingebracht wird, so daß 110a und 1106 bestehen, die trennbar aufeinander dieses Material alle Zwischenräume des Formhohlbefestigt sind. Eine Antriebswelle 122 der Form ist raums ausfüllt, die nicht bereits durch das Füllmittel waagerecht und koaxial zu dem Ring der Segmente oder die Segmente ausgefüllt sind. Wahlweise kann und zu der inneren Ringausnehmung 111 an der aber auch der Rohgummi in plastischem Zustand Form angeordnet. Gegenüber der Antriebswelle 122 60 an die Innenfläche des sich im äußeren Mantel beweist die Form eine Einfüllöffnung 123 auf, um ge- findenden starren Bands eingebracht und daraufhin schmolzenes Füllmittel, das etwa bei 150° C schmilzt, der Kern teleskopartig in den Mantel eingeschoben in den Formhohlraum einzubringen. Eine vorbe- werden, wodurch der plastische Stoff zusammenstimmte Menge an flüssigem Füllmittel wird in den gepreßt wird und alle freien Zwischenräume im Formhohlraum eingebracht, während die Form mit 65 Formhohlraum ausfüllt. Ein etwa vorhandener so hoher Drehzahl umläuft, daß die Fliehkraft das Überschuß an plastischem Stoff kann über eine Füllmittel in die Fugen zwischen einander benach- öffnung, beispielsweise die üblicherweise im Formbarten Seitenflächen der Andruckflächen benach- mantel vorgesehene öffnung 144, die anschließend

Claims (3)

verschlossen wird, aus dem Hohlraum entweichen. Der Gummi oder dergleichen Substanz wird dann bei einer unterhalb des bei etwa 15O0C liegenden Schmelzpunkts des Füllmittels liegenden Temperatur von beispielsweise 1350C so lange ausgehärtet, bis S er seinen nachgiebigen Zustand erreicht hat und den nachgiebigen Körper 65 bildet, in welchem die einwärts der zylindrischen Ebene 126 liegenden, die Innenfläche des Füllmittels bildenden Innenabschnitte der Segmente nunmehr eingebettet und mit welchem sie verbunden sind. Daraufhin wird der Außenmantel 130 der Form entfernt und die aus dem Innenkern, dem nachgiebigen Körper 65 und dem die Segmente starr miteinander verbindenden Füllmittel bestehende Anordnung anschließend in einen Ofen eingebracht und auf eine oberhalb des Schmelzpunkts des Füllmittels, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur der Substanz des nachgiebigen Körpers und selbstverständlich unterhalb des Schmelzpunkts des Werkstoffs, aus welchem die Segmente hergestellt sind, liegende Temperatur erhitzt. Nach dem Schmelzen und Ablaufen des Füllmittels von den Segmenten werden der Kern und die noch an diesem befindliche Dichtung 50 aus dem Ofen herausgenommen. Die Dichtung wird dann in Längsrichtung vom Kern heruntergeschoben, da sich ihre Segmente nunmehr frei relativ zueinander zu bewegen vermögen, so daß die Ringdichtung zur Ermöglichung dieses Entfernens der Dichtung vom Kern auf die erforderliche Weise ausgedehnt werden kann. Die Dichtung 50 kann auch als Dichtungselement eines Swabb-Kolbens verwendet werden. Beispielsweise kann das Bohrrohrwerkzeug 20 leicht für die Funktion eines Swabbs in einer Rohrleitung umgewandelt werden, indem die zerbrechbare Scheibe 40 durch einen nicht dargestellten Sitzring ersetzt wird, der eine aufwärts gerichtete ringförmige Sitzfläche für eine in der Bohrung 34 des oberen Halteabschnitts angeordnete Ventilkugel aufweist. Wenn ein derart abgewandeltes Bohrrohrwerkzeug nunmehr am Seil durch eine Rohrleitung abgelassen wird, ist während dieser Abwärtsbewegung an seiner Dichtung kein nennenwerter Differenzdruck vorhanden, da sich die Ventilkugel im Kanal 33 des oberen Halteabschnitts vom Sitz des Sitzrings in eine Stellung oberhalb der Innenenden der Querkanäle 47 wegbewegt, in welcher eine Flüssigkeitsverbindung über die Queröffnung 48, den Kanal 34, den Sitzring, den Kanal 33 und die Öffnungen 47 ermöglicht wird. Die Dichtung 50 wird daher nicht durch einen Differenzdruck in ihre ausgedehnte Stellung gedrängt, so daß sich dieses abgewandelte Werkzeug 20 ungehindert in der Leitung hinabbewegen kann. Wird das Werkzeug dagegen nach oben gezogen, so erzeugt die oberhalb dieses Werkzeugs in der Rohrleitung eingeschlossene Flüssigkeitssäule einen abwärts gerichteten Differenzdruck an der Dichtung 50, da sich die Ventilkugel abwärts in Dichtungsberührung mit dem Sitzring verlagert und einen abwärts gerichteten Fluß durch die öffnungen 47, die Kanäle 33 und 34 sowie die öffnungen 48 verhindert. Die Dichtung 50 wird durch diesen Differenzdruck in ihre ausgedehnte Stellung gedrängt und schließt dabei den Ringspalt zwischen der Rohrleitung und dem Körper des Werkzeugs, so daß die eingeschlossene Flüssigkeitssäule bei der Aufwärtsbewegung des Werkzeugs in der Leitung ebenfalls aufwärts bewegt wird. Bei Verwendung der Dichtung 50 als Teil eines Swabbs wird die Lippe 96 weggelassen, da die Dichtung nur dann abzudichten braucht, wenn die Kraft des Differenzdrucks in der einen Längsrichtung der Dichtung wirkt. Das auf diese Weise abgewandelte Bohrrohrwerkzeug kann als Paraffinkratzer verwendet werden, da sich die Dichtung 50 infolge des fehlenden Differenzdrucks bei der Abwärtsbewegung zusammenzuziehen vermag, sobald sie mit einer Paraffinablagerung an der Innenfläche der Rohrleitung in Berührung kommt. Bei der Aufwärtsbewegung des Werkzeugs wird die Dichtung dagegen durch den an ihr liegenden Differenzdruck ausgedehnt und auswärts gedrängt, so daß sie in Berührung mit der Innenfläche der Leitung gelangt und somit die an dieser Innenfläche der Leitung befindlichen Paraffinablagerungen erfaßt und bei der Aufwärtsbewegung in der Leitung abstreift. Obgleich vorstehend angegeben wurde, daß die Dichtung 50 am Körper eines durch den Durchflußkanal einer Rohrleitung bewegbaren Bohrrohrwerkzeugs angeordnet ist, kann die Dichtung 50 ersichtlicherweise auch in den Außennuten derartiger Körper bzw. Kolben angeordnet sein, die durch die Kammern oder Kanäle von Pumpengehäusen bzw. -zylindern hindurchbewegt werden, oder an einem Hydraulikkolben vorgesehen sein, um zwischen dem Kolben und diesen Gehäusen bzw. Zylindern eine Abdichtung zu bewirken. Obgleich beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Dichtung die Verwendung eines flüssigen Füllmittels vorgesehen ist, kann ersichtlicherweise auch eine körnige Füllsubstanz verwendet werden, die innerhalb der Umlaufform durch die Fliehkraft nach außen geschleudert wird und die Fugen zwischen den Segmenten ausfüllt, wobei diese Substanz sodann durch Hinzufügen einer an der Luft oder durch Wärmeeinwirkung härtenden Flüssigkeit mit einer Wiedereinschmelztemperatur verdichtet bzw. verfestigt wird, welche höher liegt als die später anzuwendende Aushärttemperatur für den Gummigußteil, so daß durch diese Füllsubstanz und die Segmente in der Umlaufform ein fester Ringkörper gebildet wird. Patentansprüche:

1. Ringdichtung für Bohrlochwerkzeuge mit einer ringförmigen elastischen Dichtmanschette und einem vollständigen Ring aus einander benachbarten Halteelementen, die um den Umfang der Dichtmanschette angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente als Segmente (66 a, 66 b) ausgebildet sind, die in einer eine radiale Ausdehnung bzw. Zusammenziehung der Dichtmanschette (65) gestattenden Weise schwenkbar miteinander verbunden sind.

2. Ringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (66 a, 660) äußere gekrümmte Dichtflächen (75) und sich nach innen und in Längsrichtung erstreckende Schrägschultern (73, 74) aufweisen, die an die Dichtflächen angrenzen.

3. Ringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (66a, 66b) an ihren beiden Enden Anschlagflächen (71, 72) aufweisen, die gegenüber den Dichtflächen (75) nach innen versetzt sind.