DE1256602B - Hydraulisch betaetigte Ventilvorrichtung fuer ziehbare Innenkernrohre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a - 25/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1256 602
L52235VI a/5 a 26. November 1965 21. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare Ventilvorrichtung für ziehbare Innenkernrohre, die mittels eines Druckmediums einbaubar sind.

Um das Innenkernrohr mittels eines Druckmediums in seine Einbaustellung in dem Außenkernrohr zu befördern, weisen bekannte Innenkernrohre einen von dem hydraulischen Druckmedium beaufschlagten kolbenförmigen Ansatz auf, der sich abdichtend an der Innenwand des Bohrgestänges bzw. des hiermit verbundenen Außenkernrohres führt (vgl. USA.-Patentschriften 3120 282, 3120283, 3 126 064). Zur Verbesserung der Abdichtung hat man an den Kolbenansätzen auch schon elastische Manschettendichtungen angeordnet (vgl. USA.-Patentschriften 2138 006, 2220 554, 2251679). Bei diesen bekannten Vorrichtungen weisen die Innenkernrohre Druckmittelkanäle auf, die zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge innerhalb der äußeren Begrenzung des Innenkemrohres oder eines an diesem angeordneten Bauteils liegen. Die Innenkernrohre sind dabei mit einem Stellglied od. dgl. versehen, welches nach Art eines Ventilkörpers so verstellbar ist, daß es in der Bohrstellung den Kanal öffnet und daß es den Kanal verschließt, wenn das Innenkernrohr beim Einbau von dem Druckmedium in Richtung auf das Bohrlochtiefste vorgetrieben wird. Werden bei der Bohrarbeit Hohlräume, wie z. B. Taschen od. dgl., angebohrt, in denen ein Druckmittel, z. B. Wasser, unter hohem Druck steht,

Hydraulisch betätigte Ventilvorrichtung für ziehbare Innenkernrohre

Anmelder:

E. J. Longyear Company, Minneapolis, Minn.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte, Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:

John Karich,

Albert F. Pickard, Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 27. November 1964 (414218)

querschnitt für das Druckmedium freigibt, so daß das Druckmedium das Innenkernrohr frei umströmen kann.

Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kenn-

so besteht die Gefahr, daß der vom Bohrlochtiefsten 30 zeichnet sich dadurch, daß an einem in Bohrlochher wirkende Druck die das Innenkernrohr in dem längsrichtung zwischen zwei Endstellungen verschieb-Außenkernrohr verriegelnden Klinkenhebel betätigt baren Stellglied ein flexibles Dichtelement angeordnet und dadurch die Verriegelung löst, da der Durch- ist, welches sich in Schließstellung rückseitig an einem fiußquerschnitt des Druckmittelkanals im Bereich der Stützkörper abstützt und in Öffnungsstellung von Verriegelungselemente verhältnismäßig klein ist und 35 dem Stützkörper unter Verformung abgehoben ist.
daher der Druck auf Grund der Drosselwirkung sich Vorzugsweise ist an dem Stellglied ein zur Halte-

nicht schnell genug abbauen kann. Die Erhöhung des rung des flexiblen Dichtelements dienendes Lager-Durchlaßquerschnitts des Druckmittelkanals würde glied angeordnet, welches mit in radialer Richtung bei den bekannten Innenkernrohren zu einer erheb- nach außen abgeschrägten Flächen versehen ist, die liehen Schwächung derselben führen. Der Erfindung 40 einen Ausweichraum für das Dichtelement bei liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu Druckbeaufschlagung von der Seite der Bohrlochbeheben und Maßnahmen zu treffen, mit denen ein sohle her bilden. Als Dichtelement findet zweckunbeabsichtigtes Lösen der Verriegelung des Innen- mäßig ein Lederring Verwendung, obwohl auch kernrohres in dem Außenkemrohr unter der Wir- Dichtelemente aus anderen flexiblen Werkstoffen gekung eines vom Bohrlochtiefsten her wirkenden 45 eignet sind.

Druckes verhindert wird. Insbesondere bezweckt die Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist

Erfindung eine Ventilvorrichtung von einfacher und der genannte Stützkörper ein Klinkenauslöser, der zweckdienlicher Bauweise, die beim Einbau des zugleich zur Entriegelung der Klinkenhebel des Innenkemrohres sicher schließt und die beim Ziehen Innenkemrohres dient und der vorzugsweise die des Innenkemrohres mittels eines Kernrohrfängers 50 Form einer Hülse hat. Es empfiehlt sich, das Stelloder bei einem von der Bohrlochsohle her wirkenden glied mit dem Fangkopf des Innenkemrohres baulich Überdruck einen verhältnismäßig großen Durchlaß- zu vereinigen, an den ein Kernrohrfänger anschließ-

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bar ist. Das den Fangkopf aufweisende Stellglied ist Kernhülse verbunden ist. Mit dem Klinkenträger 26

dabei zweckmäßig stopfenartig so ausgebildet, daß es ist mittels eines Bolzens. 66 ein Klinkenträgeransatz-

in die Hülse des Klinkenauslösers einfaßt und gegen- stück 26 a verbunden. An diesem ist mittels eines

über dieser in axialer Richtung beweglich ist. Bolzens 68 ein Paar Klinkenhebel 16 verschwenkbar

Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung ist so 5 gelagert, die mit den Schenkeln einer Feder 71 verausgebildet, daß sie in der Öffnungsstellung des Ven- bunden sind, welche bestrebt ist, die Klinkenhebel 16 tils einen Durchlaßquerschnitt freigibt, der etwa die- in Riegelstellung zu schwenken. In der Riegelstellung selbe Querschnittsgröße hat wie der zwischen dem greifen die Klinkenhebel in (nicht dargestellte) Aus-Innenkernrohr und dem Bohrgestänge bzw. dem nehmungen an der Innenwand des Außenkernrohres Außenkernrohr gebildete ringförmige Durchlaßkanal. io ein, derart, daß sie das Innenkernrohr gegen eine Es wird auf diese Weise sowohl beim Ziehen des Bewegung in Richtung auf die Bohrlochmündung hin Innenkemrohres als auch bei einem von der Bohr- verriegeln.

lochsohle her wirkenden Überdruck ein rascher Ab- Zum Lösen der in Riegelstellung befindlichen

fluß des Druckmittels ermöglicht. Die erfindungsge- Klinkenhebel 16 ist eine Klinkenauslöserhülse 27

mäße Ventilvorrichtung ist von einfacher und billiger 15 vorgesehen, die endseitig den Klinkenträgerteil 26a

Bauweise und erlaubt ein rasches Auswechseln des umschließt und hier Schlitze 70 aufweist, durch die

flexiblen Dichtelements. die Klinkenhebel zur Verriegelung des Innenkern-

Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kann mit rohres in dem Außenkernrohr mit ihren äußeren

Vorteil auch bei einem Kernrohrfänger Verwendung Riegelkanten 16 c hindurehschwenken können. Die

finden, der mittels eines Druckmediums in das Bohr- 20 Klinkenauslöserhülse 27 ist über eine Federstellvor-

gestänge eingetrieben wird. richtung mit dem Klinkenträger 26 verbunden. Diese

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der besteht aus einem axialen Bolzen 77, der in die obere

erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung dargestellt. Es Stirnwand 26 b des Klinkenträgers eingeschraubt ist

zeigt und auf dem eine Schraubenfeder 80 liegt, die sich

F i g. 1 die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung im 25 einerseits am Kopf 77a des Bolzens 77 und anderer'

Axialschnitt durch das obere Ende eines Innenkern- seits an einem Widerlager 78 abstützt, das in der

rohres in einer Stellung, die dieses während des Ein- Klinkenauslöserhülse 27 befestigt ist. Das Widerlager

führens in das Bohrgestänge einnimmt, 78 weist eine zentrale Öffnung auf, durch die der BoI-

Fi g. 2 den oberhalb der Linie D-D der Fi g. 1 be- zen 77 und eine auf ihm liegende FühruHgshülse 79

findlichen Teil des Innenkemrohres im Längsschnitt 30 hindurchgreifen. Mittels dieser Federstellvorrichtung

in einer Stellung, die während des Bohrbetriebs vor- sind somit der Klinkenträger 26 und die von ihm ge-

liegt, tragenen Teile in axialer Richtung gegen die Wirkung

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 1 und 2, wobei der Federkraft gegenüber der Klinkenauslöserhülse

sich die Ventilvorrichtung und die Teile des Innen- 27 verstellbar.

kemrohres in einer Stellung befinden, die sie zu Be- 35 Mit der Klinkenauslöserhülse 27 ist ein Sperrbol-

ginn des Ziehens des Innenkemrohres vor dem Lösen zen 75 fest verbunden, der in axialen Schlitzen 74 des

der Klinkenhebel einnehmen, Klinkenträgers geführt ist. Die Klinkenhebel 16 wci-

Fig.4 die Anordnung gemäß Fig.3, wobei sich sen an ihren einander zugewandten Kanten Ausneh-

jedoch die Teile des Innenkemrohres und der Ven- mungen 16a und 16b auf. Sind, wie in Fig. 1 dar-

tilvorrichtung in einer Stellung befinden, in der die 40 gestellt, die Klinkenhebel unverriegelt, so überdecken

Verriegelung der Klinkenhebel voll gelöst ist und das sich die Ausnehmungen 16 a und 16 b so weit, daß

Innenkernrohr gezogen wird, der Sperrbolzen 75 nicht in den von den Ausnehmun-

Fig.5 einen Querschnitt nach Linie5-5 der gen gebildeten Schlitz einfassen kann, sondern in

Fig. 1, Anlage an den Stirnflächen 16e der Klinkenhebel ge-

F i g. 6 einen mit der erfindungsgemäßen Ventil- 45 halten wird. Sind jedoch die Klinkenhebel in ihrer

vorrichtung ausgerüsteten Kernrohrfänger im Längs- (nicht dargestellten) Riegelstellung radial nach außen

schnitt bei geschlossenem Ventil, in die Ausnehmungen an der Innenwand des Außen-

Fig.7 den Kemrohrfänger gemäß Fig. 6 in einer kernrohres geschwenkt, so ist der Schlitz zwischen

Stellung, die während des Ziehens des Innenkernroh- den Ausnehmungen 16a und 16 b so weit geöffnet,

res vorliegt, 50 daß der Sperrbolzen 75 in den Sehlitz eintreten kann.

F i g. 8 einen Querschnitt nach Linie 8-8 der Die Klinkenhebel 16 werden hierdurch während der

F i g. 6, Bohrarbeit gegen unbeabsichtigtes Lösen verriegelt.

F i g. 9 in einer der F i g. 1 entsprechenden Ansicht Mit der Klinkenauslöserhülse 27 ist mittels eines

eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungs- Bolzens 87 der stopfenförmige Teil 106 eines Stellglie-

gemäßen Ventilvorrichtung, 55 des 104 verbunden, welches an seinem oberen Ende

In der Zeichnung ist das Bohrgestänge allgemein einen Fangkopf 110 trägt, an dem ein Kernrohrfänmit 11 und das Innenkernrohr allgemein mit 100 be- ger beim Ziehen des Innenkemrohres angreift. Der zeichnet. Derjenige Teil des Bohrgestänges, der sich Stopfen 106 weist einen Längsschlitz 105 auf, durch von dem Gestängeteil He zur (nicht dargestellten) den der Bolzen 87 hindurchgreift. Der Stopfen bzw. Bohrkrone hin erstreckt, ist das sogenannte Außen- 60 das Stellglied und die Klinkenauslöserhülse sind sokernrohr, welches das Innenkemrohr in der Einbau- mit gegeneinander axial beweglich,
stellung umschließt. Das Außenkernrohr besteht aus Der Stopfen 106 weist eine Eindrehung 107 und mehreren miteinander verschraubten Hülsen, von einen Gewindeansatz 108 auf, an den sich ein gedenen in der Zeichnung lediglich die Hülse 20 zu er- windefreier Abschnitt anschließt, welcher den Fangkennen ist, die mit dem Bohrgestänge verschraubt ist. 65 kopf 110 bildet. Mit 109 ist ein im Durchmesser ver-

Das Innenkemrohr weist einen Klinkenträger 26 jüngter Abschnitt des Fangkopfes bezeichnet. Auf

auf, der bekannterweise über Kupplungsglieder mit der Ringschulter 111 zwischen dem Stopfenteil 106

der den Bohrkern aufnehmenden (nicht dargestellten) und dem im Durchmesser verjüngten Abschnitt 107

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liegt ein Lederdichtring 112, dessen Dicke im wesent- Druck beaufschlagten Ventilteile 104, 112 und 117 liehen der axialen Länge des Stopfenabschnitts 107 so verstellt, daß die obere Kante des Schlitzes 105 entspricht und der sich radial so weit nach außen sich gegen den Bolzen 84 legt, sofern der Stopfenteil erstreckt, daß er sich bei Abstützung an der ringför- 104 sich noch nicht in dieser Stellung befindet. Die migen Stirnfläche der Klinkenauslöserhülse 27 gegen 5 untere Stirnfläche des Stopfens liegt jetzt entweder die Innenwand des Bohrgestänges bzw. des Außen- an dem Kopf des Bolzens 77 an oder befindet sich kernrohres legt und somit eine Abdichtung des Ring- in geringem Axialabstand von diesem, während der Spaltes zwischen dem Innenkernrohr und dem Bohr- Lederdichtring 112 in eine Stellung gelangt ist, in gestänge bzw. dem Außenkernrohr bewirkt. Der der er sich an der oberen ringförmigen Stirnkante Außendurchmesser der Klinkenauslöserhülse 27 und 10 27a der Klinkenauslöserhülse abstützt. Die obere des Klinkenträgers 26 ist kleiner als der Innendurch- Stirnkante der Klinkenauslöserhülse bildet daher in messer des Bohrgestänges, so daß zwischen dem Verbindung mit der Schulter 11 eine Abstützung, so Innenkernrohr und dem Bohrgestänge ein sich von daß der Lederdichtring 112 sich nicht nach unten dem Lederdichtring 112 in Richtung auf die Bohr- durchbiegen kann, sondern den Dichtspalt am Umkrone hin erstreckender Ringkanal für den Durchfluß 15 fang des Innenkernrohres so weit abdichtet, daß des Druckmediums gebildet wird. keine nennenswerten Druekmittelmengen an dem

Um den Lederdichtring 112 in Anlage an der Innenkernrohr vorbei in Richtung auf das Bohrloch-Schulter 111 zu halten, ist auf den Gewindeabschnitt tiefste strömen können. Es empfiehlt sich, den 108 des Stellgliedes eine Mutter 116 aufgesehraubt, Außendurchmesser des Lederdichtringes 112 etwas die durch eine Gegenmutter 117 gesichert wird. Die _ao größer zu wählen als den Innendurchmesser des Mutter 116 weist an ihrer dem Lederdichtring züge- Bohrgestänges, um die Dichtwirkung zu verbessern, wandten Seite eine abgeschrägte Fläche 116 a Der Dichtring kann auch aus Gummi oder einem an-(F i g. 2) auf, die eine sich radial nach außen erstrek- deren Material hergestellt sein, welches so steif ist, kende Ringfläche 116 b bildet, deren Außendurch- daß der Dichtring, wenn er in der radialen Ebene messer annähernd dem Außendurchmesser des Stop- as (F i g. 1) liegt, eine Druckmittelabdichtung gegenüber fenabschnitts 106 entspricht, damit der innere Ring- der Innenwand des Bohrgestänges bzw. des Außenteil des Lederdichtringes 112 durch Klemmung fest kernrohres bildet. Andererseits muß das Material des an dem Stopfen gehalten wird. Durch die Abschrä- Dichtringes jedoch hinreichend verformbar sein, dagung der Mutter 116 wird eine Aussparung bzw. ein _mit sich der Dichtring in die in F i g. 2 dargestellte freier Raum geschaffen, in den der äußere Ringteil ₃₀ Lage verformen kann, wenn er während der Bohrdes Lederdichtringes sich hineinverformen kann, wie arbeit seine Abstützung an der Klinkenauslöserhülse dies in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, wodurch 27 verliert.

beim etwaigen Anbohren eines Hohlraumes bzw. Das auf die freie Außenfläche des Lederdichtrin-

einer Tasche, in der ein Druckmittel unter hohem _ges, die äußere Ringfläche der Mutter 117 sowie den Druck steht, ein freier Rückfluß nach außen ermög- 35 Fangkopf 110 wirkende Druckmedium treibt das licht wird, ohne daß die Klinkenhebel hierbei entrie- Innenkernrohr 100 unabhängig von der jeweiligen gelt werden. Bohrlochrichtung zur Bohrlochsohle. Erreicht das

Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, daß Innenkernrohr dabei seine Einbaustellung, so mit Ausnahme des Lederdichtringes und einem im schwenken die Klinkenhebel 16 in die den Klinken-Durchmesser erweiterten, eine Aufhängeschulter für 40 sitz bildende Ausnehmung an der Innenwand des das Innenkernrohr bildenden Teil alle sonstigen Teile Außenkernrohres. Bei dieser Schwenkbewegung öffdes Innenkernrohres 100 beiderseits des genannten, net sich der zwischen den Ausnehmungen 16 σ und im Durchmesser erweiterten Teiles einen gegenüber 16 b der Klinkenhebel bestehende Schlitz so weit, daß diesem kleineren Durchmeser aufweisen, so daß das der Sperrbolzen 75 nun in den Schlitz eintreten kann. Druckmittel über den Ringkanal zwischen dem 45 Dabei bewegt sich die Klinkenauslöserhülse 27 unter Innenkernrohr und dem Außenkernrohr zur Bohr- der Wirkung der Feder 80 (und/oder ihrer Schwerlochsohle hin bzw. in Gegenrichtung strömen kann. kraft, falls das Bohrloch schräg nach unten geneigt Das Einbauen des Innenkernrohres 100 erfolgt un- ist) relativ zu dem Klinkenträger so weit nach unten, abhängig von der Richtung und der Neigung des bis sie sich gegen die Schulter 65 des Klinkenträgers Bohrlochs auf hydraulischem Weg mit Hilfe eines 50 26 legt. Diese Verschiebung der Klinkenauslöserhülse Druckmediums. Zu diesem Zweck wird das Innen- gibt dem Stopfen 104 die Möglichkeit, sich nach kernrohr an der Bohrlochmündung in das Bohrloch- unten zu bewegen, so daß er sieh gegen den Kopf gestänge eingesetzt. Wird dann durch das Druck- des Bolzens 77 legt, sofern er vorher im Abstand von medium in Richtung des Pfeiles 124 ein Druck auf diesem gehalten war. Da sich die Klinkenauslöserdas Stellglied des Ventils, d. h. auf den Stopfen 104 55 hülse 27 wesentlich weiter axial nach unten verschie- und die Teile 112 und 117, ausgeübt oder ist das ben kann, als es dem Abstand zwischen den einander Bohrloch zur Horizontalen nach unten geneigt, so zugewandten Flächen des Kopfes 77 a des Bolzens stellen sich die Teile am oberen Ende des Innenkern- 77 und des Stopfens 106 zu dieser Zeit entspricht, rohres in die in F i g. 1 dargestellte Lage ein. Der wird der Stopfen beim Anschlag an dem Bolzenkopf Sperrbolzen liegt hier an den Stirnkanten 16 e der 60 an einer Weiterbewegung nach unten gehindert, wäh-Klinkenhebel 16 an und verhindert dadurch, daß sich rend sich die Klinkenauslöserhülse 27 axial nach die Klinkenauslöserhülse 27 gegenüber dem Klinken- unten verschiebt. Dies führt dazu, daß die Stirnkante träger 26 in eine Stellung verschieben kann, in der 27 a der Klinkenauslöserhülse sich von dem Dichtsie an der Schulter 65 anliegt. Die Schraubenfeder 80 ring 112 so weit verschiebt, daß sie in die in F i g. 2 hat jedoch das Bestreben, die Klinkenauslöserhülse 65 dargestellte Lage kommt. Da die Stirnkante 27 a den in diese Stellung zu bewegen. Lederdichtring 112 in dieser Stellung nicht mehr ab-

Wird das Druckmedium unter Druck von außen stützt, wird der Lederdichtring durch das ihn in in das Bohrgestänge gepumpt, so werden die vom Richtung des Pfeiles 124 beaufschlagende Druck-

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medium in die in F i g. 2 dargestellte Lage nach unten 87 verbindet den Stopfen 171 mit der Auslöserhülse gebogen. Es öffnet sich daher ein ringförmiger 27. Der Stopfen 171 weist ebenfalls einen im Durch-Durchflußspalt zwischen dem Lederdichtring und der messer verjüngten Gewindeabschnitt 173 und einen Innenwand des Außenkernrohres, dessen Quer- gewindelosen Abschnitt 174 auf, der etwa denselben schnittsgröße im wesentlichen dieselbe ist wie die- 5 Durchmesser hat wie der Gewindeabschnitt 173. Am jenige des Ringspaltes zwischen den übrigen Teilen Übergang zwischen den Abschnitten 172 und 174 des Innenkernrohres und dem Außenkernrohr. liegt eine axial nach innen geneigte, radiale Ring-Falls während der Kerngewinnung die Bohrkrone fläche 175.

eine Tasche od. dgl. anschneiden sollte, in der ein Ein aus einem nachgiebigen Material bestehendes Druckmittel unter hohem Druck steht, so würde io flexibles Dichtelement 178, vorzugsweise ein Lederdieses Druckmittel das Bestreben haben, durch die dichtring, dessen Innendurchmesser etwa dem DurchBohrkrone und demgemäß durch den Ringspalt zwi- messer des Abschnitts 174 entspricht, umschließt mit sehen dem Innenkernrohr und dem Außenkernrohr einem gewissen Anpreßdruck den Abschnitt 174. axial nach außen zu entweichen. Da dieser Rück- Aus F i g. 9 ist ersichtlich, daß, wenn die obere Stirndruck entgegen der Pfeilrichtung 124 wirkt, wird der 15 kante des Schlitzes 177 an dem Bolzen 87 anliegt, äußere Ringteil des Dichtringes 112 nach außen so das flexible Dichtelement 178 sich an der Hülse 27 weit abgebogen, daß er sich gegen die abgeschrägte abstützt und dadurch an seinem Außenumfang eine Fläche 116a der Mutter 116 legt, wie dies in Fig. 2 Druckmitteldichtung gegenüber der Innenwand des gestrichelt dargestellt ist. Hierdurch wird ein Ring- Bohrgestänges bzw. des Außenkernrohres bildet, spalt an dem Dichtring geöffnet, dessen Querschnitts- 20 Auf den Gewindeabschnitt 173 ist ein Ringhalter größe etwa dieselbe ist wie diejenige des sich bei nor- 180 aufgeschraubt, dessen zylindrischer Außenmalem Betrieb einstellenden, in Fig. 5 gezeigten umfang einen Außendurchmesser aufweist, der im Ringspaltes. Auf Grund dieses Ringspaltes kann sich wesentlichen dem Außendurchmesser der Hülse 27 daher keine einseitig gegen die Klinkenauslöserhülse entspricht. Der Ringhalter weist eine ringförmige, und/oder das Ventilglied wirkende Kraftkomponente 25 kegelstumpfartige Fläche 180 a auf, die gegenüber von einer solchen Größe einstellen, daß sie die Wir- der Längsachse des Innenkernrohres 170 radial nach kung der Feder 80 überwindet. unten geneigt ist. Er weist ferner eine kegelstumpf-Ist die Kernhülse mit einem Bohrkern gefüllt und förmige Fläche 180 b auf, die die Fläche 180 a umsoll nun das Innenkernrohr 100 gezogen werden, so schließt und radial nach oben geneigt ist. Es wird wird ein hydraulisch angetriebener Kernrohrfänger 30 hierdurch ein Spalt gebildet, in welchen sich der durch das Druckmedium in Richtung auf die Bohr- äußere Umfangsteil des Dichtelements 178 hineinlochsohle getrieben, bis dessen Ziehklinken den verformen kann. Am Übergang zwischen den Flä-Fangkopf 110 erfassen. Beim Ziehen des Innenkern- dien 180 a und 180 b liegt eine Ringkante, die sich an rohres mittels des Kernrohrfängers werden die Ventil- einer Stelle gegen das flexible Dichtelement legt, die glieder 104,116 und 112 in die in F i g. 3 dargestellte 35 gegenüber dem Abschnitt 174 radial nach außen ver-Lage zurückgezogen, wobei die Klinkenauslöserhülse setzt ist, derart, daß das flexible Dichtelement am 27 und die Sperrklinken 16 zunächst noch unbeein- Außenumfang der Fläche 175 fest eingespannt wird, flußt bleiben. Bei weiterem Zurückziehen des Stop- Der Stopfen trägt ebenfalls einen Fangkopf 182, fens 104 wird die Klinkenauslöserhülse axial nach der mit dem im Durchmesser verjüngten Abschnitt oben relativ zu dem Klinkenträger verschoben, wo- 40 172 verschraubt ist und dessen Basisteil 182 a eine durch der Sperrbolzen 75 ebenfalls axial nach oben zylindrische Form mit einem Außendurchmesser hat, aus dem von den Ausnehmungen 16 a und 16 b ge- der im wesentlichen dem Außendurchmesser des bildeten Schlitz der Klinkenhebel 16 in eine Stellung Ringhalters 180 entspricht. Ferner weist der Fangverschoben wird, in der er oberhalb der Klinken- kopf einen mittleren, im Durchmesser verjüngten hebelkanten 16 e liegt. Hat der Sperrbolzen 75 den 45 Abschnitt 182 b sowie eine konische Spitze auf. Der genannten Schlitz der Klinkenhebel verlassen, so ge- auf den Gewindeabschnitt 173 des Stopfens aufgelangen die Schrägkanten 70 a der Schlitze 70 der schraubte Fangkopf legt sich gegen den Ringhalter Klinkenauslöserhülse in Anschlag gegen die Kanten 180 und sichert diesen in seiner Stellung. Das flexible der Klinkenhebel 16, wodurch diese unter Auf- Dichtelement ist zwischen dem Ringhalter und dem hebung der Verriegelung gegen die Wirkung der 50 Stopfenteil 172 fest eingespannt.
Feder 71 nach innen geschwenkt werden. Die Ventil- Auf Grund der zwischen den Flächen 180 a und vorrichtung und die Klinkenauslöserhülse befinden 180 b liegenden Ringkante wird das flexible Dichtelesich nun in der in F i g. 4 gezeigten Stellung. Beim ment an dieser Stelle sehr fest eingespannt. Da der weiteren Zurückziehen des Kernrohrfängers wird das Fangkopf 182 und der Ringhalter 180 von dem übrigesamte Innenkernrohr durch das Bohrgestänge zu- 55 gen Teil des Stopfens 121 entfernbar sind, kann der rückgezogen, wobei auf Grund der Biegeverformung Innendurchmesser des flexiblen Dichtelements 178 des Lederdichtringes 112 das Druckmedium das kleiner sein als bei dem Dichtelement 112 gemäß Innenkernrohr 100 frei umströmen kann. den F i g. 1 bis 5, welches über den Fangkopf des In F i g. 9 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel Stopfens 104 gezogen werden muß. Daher kann bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung dargestellt. 60 der Anordnung gemäß Fig. 9 ein größerer Ringteil Das hier ebenfalls nur im Bereich seines oberen des flexiblen Dichtelements 178 im inneren Bereich Endes dargestellte Innenkernrohr 170 entspricht bis der Klinkenauslöserhülse liegen, obwohl die beiden auf die im folgenden erläuterten Unterschiede dem Glieder 112 und 178 dieselben Außendurchmesser Innenkernrohr 100 des oben beschriebenen Ausfüh- aufweisen. Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß rungsbeispiels. Es weist ebenfalls eine Klinkenaus- 65 Fig. 9 ist im übrigen dieselbe wie diejenige gemäß löserhülse27 sowie einen ein Verstellglied bildenden den Fig. 1 bis 5.

Stopfen 171 auf, in dessen Stopfenteil 172 ein recht- Zum Ziehen der beschriebenen Innenkernrohre

eckiger Schlitz 177 angeordnet ist. Ein Querbolzen kann mit Vorteil ein Kernrohrfänger der in den

ίο

F i g. 6 bis 8 dargestellten Bauart Verwendung finden. Der Kernrohrfänger 125 ist von zylindrischer Form und besteht aus einem Hauptkörper 126 und einem Stellglied 127 der Ventilvorrichtung. Der Hauptkörper umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Fangkörper 128. in dessen unterem Mittelteil ein Längsschlitz 129 eingearbeitet ist, so daß zwei im Abstand voneinander angeordnete Fangkörpersegmente 128 a gebildet werden. Die beiden Segmente, die dieselbe

Querschnittsform aufweisen, sind um 180° gegenein- io Schlitzes 145 an, so liegt der Dichtring 156 in der ander versetzt angeordnet. Der Schlitz erstreckt sich Radialebene, in der er von der oberen ringförmigen nach oben bis zu der Stelle 128 b. In dem Schlitz 129 b
sind zwei Klinken 131 angeordnet; sie sind auf einem
Bolzen 133 verschwenkbar gelagert, der durch sich
übergreifende Nabenteile der Klinken hindurchfaßt und 15
in den Fangkörpersegmenten befestigt ist. An den
oberen Enden der beiden Klinken sind Zapfen 135
angeschweißt, die zur Halterung einer Schraubenfeder Ϊ34 dienen. Die Feder spreizt die äußeren

Enden der Klinken auseinander, wodurch die unteren ao schlossen. In der Kappe befindet sich" eine Öffnung, Klauenteile der Klinken in Fangstellung zusammen- durch die ein Seil 159 hindurchgeführt ist, dessen geführt werden. Die Klauen können sich beim Aufgießen auf den Fangkopf des Innenkernrohres öffnen, wenn der Kernrohrfänger in das Bohrgestänge
eingeführt wird.

An dem unteren Ende des Kernrohrfängerkörpers ist eine kegelstumpfförmige Schulter 136 angeformt, durch die eine Zentrierung des Kernrohrfängers gegenüber dem Fangkopf des Innenkernrohres bewirkt

wird. Der Fangkörper weist einen Abschnitt 128 c mit 30 führen. Alle Teile des Kernrohrfängers, mit Ausgeringerem Durchmesser auf, der sich von einer nähme des Dichtringes 155 und der Stege 158 b, wei-Stelle unmittelbar unterhalb der oberen Enden der sen einen solchen Durchmesser auf, daß zwischen Klinken bis zum oberen Ende des Fangkörpers er- dem Bohrgestänge und diesen Teilen ein Ringkanal streckt. In dem Abschnitt 128 c befindet sich eine axi- gebildet wird, durch den das Druckmedium an dem ale Bohrung 138, die sich von einer Stelle in Nähe 35 Kernrohrfänger vorbeiströmen kann, der Linie 128 b bis zum oberen Ende des Abschnitts Wird, wie in F i g. 7 dargestellt, das Stellglied der

128 c erstreckt. Ventilvorrichtung gegenüber dem Hauptkörper des

Auf dem im Durchmesser verjüngten Abschnitt Kernrohrfängers zurückgezogen, so wird durch das 128 c ist ein Rohr gelagert, dessen untere ringförmige nach unten (in Richtung auf die Bohrkrone) strö-Stirnkante mit der Linie 128 b abschließt und welches 40 mende Druckmedium oder die nach oben (in Rich-

liegende Ende dieses Abschnitts 144 d in einem Stück mit einem äußeren Gewindeabschnitt 144 e des Stopfenteils 144a verbunden ist. Eine der Mutter 116 ent-' sprechende Mutter 157 ist auf den Gewindeabschnitt 144 e aufgeschraubt; sie sichert einen flexiblen Lederdichtring 156, der sich an der Schulter 154 abstützt. Die Anordnung ist dieselbe wie diejenige des Lederdichtringes bei dem oben beschriebenen Innenkernrohr. Liegt der Bolzen 143 an der oberen Kante des

Stirnkante 139 a des Rohres 139 abgestützt wird und eine Abdichtung des Ringspaltes gegenüber dem Bohrgestänge bewirkt.

Auf den stopfenförmigen Teil 144 e ist ein Kupplungsstück 158 aufgeschraubt, das sich mit seiner unteren Stirnkante an der Mutter 157 abstützt. Das Kupplungsstück ist rohrförmig ausgebildet und an seinem oberen Ende durch eine Kappe 158 a ver-

Ende verknotet und in anderer Weise festgelegt ist.

Mit der Außenseite des Kupplungsstückes sind eine Anzahl an in Umfangsrichtung gegeneinander »5 versetzter, sich in axialer Richtung sowie sich radial erstreckender Stege 158 b verbunden, an denen das Druckmedium das Kupplungsstück umströmt und die gleichzeitig Führungen bilden, welche den Kernrohrfänger bei seiner Bewegung durch das Bohrgestänge

mittels Scherbolzen 140 an dem Fangkörper befestigt ist. In das Rohr 139 ist eine mit einer zentralen Öffnung versehene Traverse 142, ähnlich wie die Traverse 78 der Klinkenauslöserhülse des Innenkern-

tung auf die Bohrlochmündung) gerichtete Bewegung des Kernrohrfängers durch das Bohrgestänge hindurch eine solche Biegeverformung des Lederdichtringes 146 bewirkt, daß die Abdichtung aufgehoben

rohres, eingeschweißt, wobei sich die Traverse ober- 45 und, wie im folgenden noch näher erläutert wird, der halb des äußeren Endes des Fangkörpers befindet. Vorbeifluß an dem Kernrohrfänger freigegeben wird. Das Stellglied 127 weist einen Teil 144 auf, der einen
axialen, zentralen und im Durchmesser erweiterten

Abschnitt 144 a trägt, welcher dicht von dem äußeren

Wenn das Innenkernrohr in das Bohrgestänge eingesetzt wird und über das Seil 159 keine oder nur eine sehr geringe Zugkraft auf das Kupplungselement

Ende des Rohres 139 umschlossen wird. Um das 50 ausgeübt wird, so wird von der über die Stange 147 b Stellglied gegenüber dem Rohr 139 begrenzt ver- wirkenden Schraubenfeder 150 das Stellglied der

ist

schiebbar anzuordnen, ist der Abschnitt 144 a mit einem Schlitz 145 versehen, durch den ein Querbolzen 143 hindurchgreift, der in Öffnungen am äußeren Ende des Rohres 139 befestigt ist.

Mit dem inneren Ende des Abschnitts 144 α ist eine Stange 144 b verschraubt, auf der eine Anschlagscheibe 148 liegt, die von einer auf das Stangenende aufgeschraubten Mutter 149 gehalten wird. Auf der

Ventilvorrichtung relativ zu dem Rohr 139 so verstellt, daß die obere Stirnkante des Schlitzes 145 gemäß F i g. 6 an dem Bolzen 143 anliegt. In dieser Stellung stützt sich der flexible Lederdichtring 156 an der oberen ringförmigen Stirnkante 139 α des Rohres 139 ab. Der Dichtring liegt daher mit seiner Umfangskante an der Innenwand des Bohrgestänges an, so daß der Ringspalt, wenn nicht vollständig, so

Stange liegt eine Schraubenfeder 150, deren oberes 60 jedenfalls so weit abgedichtet wird, daß an dieser

Ende sich an der Traverse 142 und deren unteres Stelle keine nennenswerten Druckmittelmengen an

Ende sich an der Anschlagscheibe 148 abstützt, der- dem Kernrohrfänger vorbei in Richtung des Pfeiles

art, daß der Stopf enteil 144 α in eine Stellung ge- 124 strömen können. Wird das Bohrloch vertikal

drückt wird, in der der Bolzen 143 an der oberen nach unten gebohrt, so hält die Feder 150 das Rohr

Stirnkante des Schützes 145 liegt. Mit dem im Durch- 65 139 in Anlage an dem Lederdichtring, wie dargemesser erweiterten Abschnitt 144 a ist ein gewindeloser Abschnitt 144 α* in einem Stück verbunden, der
eine Ringschulter 154 bildet, wobei das gegenüber

stellt. Wird nun in das obere Ende des Bohrgestänges ein Druckmedium hineingepumpt, welches auf die äußere Ringfläche des Kupplungselements 158 und

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Claims (7)

die freie Fläche des Lederdichtringes 156 wirkt, so wird der Kernrohrfänger in Richtung des Pfeiles 124 durch das Bohrgestänge getrieben. Erreicht der Kernrohrfänger eine Stellung, in der er unmittelbar oberhalb des Fangkopfes des Innenkernrohres liegt, so werden die Klauen 132 abgespreizt, so daß sie über den Dorn des Fangkopfes gleiten. Hinter dem Fangkopf werden die Klauen unter der Wirkung der Feder 134 geschlossen, so daß sie den Fangkopf mit Klemmung umfassen. Wird nun das Seil 159 und mit ihm das Kupplungsstück 158 in der zur Pfeilrichtung 124 entgegengesetzten Richtung zurückgezogen, so werden das Einsatzstück 144 und der Dichtring 156 gegenüber dem Rohr 139 verschoben, wobei das Innenkernrohr zunächst noch in dem Außenkernrohr verriegelt bleibt und daher ein Zurückziehen des Rohres 139 sowie der das Rohr mit den Klinkenhebeln verbindenden Teile verhindert. Bei dieser anfänglichen Bewegung wird das stopfenförmige Einsatzstück gegenüber dem Bolzen 143 entgegen der ao Wirkung der Feder 150 in eine Stellung gebracht, in der die untere Stirnkante des Sitzes 145 an dem genannten Bolzen anliegt (Fig.7). Bei weiterem Zurückziehen des Seils 159 wird die Zugkraft unmittelbar über das Kupplungselement und das Einsatzstück 144 auf den Bolzen 143 und damit auf das Rohr 139 übertragen, so daß die Klinkenauslöserhülse in der oben beschriebenen Weise zurückgezogen wird. Es ist ersichtlich, daß bei dem Zurückziehen des Einsatzstückes 144 relativ zu dem Rohr 139 der Lederdichtring 156 sich axial nach außen verschiebt und dabei von der oberen ringförmigen Stirnkante des Rohres 139 abgehoben wird, so daß ein Ringspalt gebildet wird, in den sich der ringförmige Randteil des Dichtringes hineinverformen kann, wie dies in F i g. 7 dargestellt ist. Es entsteht auf diese Weise an dem Dichtring ein Ringspalt, durch den hindurch das Druckmedium an dem Kernrohrfänger vorbeiströmen kann, wenn dieser zurückgezogen wird. Das in dem Bohrgestänge befindliche Druckmedium kann daher während des Ziehens des Kernrohrfängers und des hiermit verbundenen Innenkernrohres an diesen Teilen vorbeiströmen. Der bei den beschriebenen Innenkernrohren verwendete Lederdichtring kann bei einem Durchmesser des Bohrgestänges von 46 mm eine Dicke von etwa 2,4 mm, einen Außendurchmesser von etwa 46 mm und einen Innendurchmesser von etwa 25,4 mm aufweisen. Die Öffnung in dem Lederdichtring wird vorzugsweise gebohrt. Ein Stanzen der Öffnung ist wenig empfehlenswert, da durch das Stanzen die Gefügestruktur des Leders verletzt werden könnte. Der Verschleiß eines Lederdichtringes ist etwas größer. wenn der Dichtring so eingebaut wird, daß seine Faserseite zur Bohrkrone hin und seine Fleischseite zur Bohrlochmündung hin liegt. Wie bereits erwähnt, können an Stelle von Leder selbstverständlich auch andere flexible Stoffe Verwendung finden. Patentansprüche:

1. Hydraulisch betätigbare Ventilvorrichtung für ziehbare Innenkernrohre, die mittels eines Druckmediums einbaubar sind, gekennzeichnet durch ein an einem in Bohrlochlängsrichtung zwischen zwei Endstellungen verschiebbaren Stellglied (104, 171) angeordnetes flexibles Dichtelement (112, 178), welches sich in Schließstellung rückseitig an einem Stützkörper (27) abstützt und in Öffnungsstellung von dem Stützkörper unter Verformung abgehoben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein am Stellglied (104,171) angeordnetes Lagerglied (116, 180) zur Halterung des flexiblen Dichtelements (112, 178) mit in radialer Richtung nach außen abgeschrägten Flächen (116 a, 180 d), die einen Ausweichraum für das Dichtelement (112, 178) bei Druckbeaufschlagung von der Seite der Bohrlochsohle her bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtung ein Lederring (112, 178) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (27) ein Klinkenauslöser für die Entriegelung der Klinkenhebel (16) des Kernrohres ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem stopfenartigen Stellglied (104, 171) ein Fangkopf (110, 182) für den Anschluß eines Kernrohrfängers verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Stützkörper bildende Klinkenauslöser (27) aus einer Hülse besteht, in die das verstellbare Stellglied (104, 171) verschiebbar eingreift.

7. Verwendung der Ventilvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 für einen mittels eines Druckmediums in das Bohrloch eintreibbaren Kernrohrfänger.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 328 040;
britische Patentschrift Nr. 816 271;
USA.-Patentschriften Nr. 3 126 064, 3 120283,
3120282, 2251679, 2200554, 2138006.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 709/45 12.67 O Bundesdruckerei Berlin