DE1300884B

DE1300884B - Device for screwing or loosening rod connections in rotary drilling rigs

Info

Publication number: DE1300884B
Application number: DEA58469A
Authority: DE
Original assignee: Abegg and Reinhold Co
Current assignee: Abegg and Reinhold Co
Priority date: 1967-06-26
Filing date: 1968-03-18
Publication date: 1969-08-14
Also published as: JPS5016282B1; NL6804565A; US3461974A; FR1557447A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschrauben bzw. Lösen von Gestängeverbindungen bei Drehbohranlagen durch einen koaxial zur Mitnehmerstange und unterhalb des Spülkopfes angeordneten Druckluftmotor, dessen Gehäuse durch Verbindung mit dem Spülkopf gegen Rotation gesichert ist, während der Rotor durch Federdruck mit der Mitnehmerstange gekuppelt werden kann.The invention relates to a device for screwing or Loosening of rod connections in rotary drilling rigs by means of a coaxial to the driving rod and arranged below the flushing head compressed air motor, the housing by connection is secured against rotation with the flushing head, while the rotor is secured by spring pressure can be coupled with the drive rod.

In Drehbohranlagen setzt man gewöhnlich zum Verschrauben bzw. Lösen der Gestängeverbindungen Maschinenzangen, sogenannte Rotary-Zangen ein, welche diese Arbeiten mit Hilfe eines Spills mit Seilzügen ausführen. Das Spill befindet sich dabei in Form von Seiltrommeln auf besonderen Spillwellen des Hebewerks.In rotary drilling rigs, one usually sets for screwing or loosening of the linkage connections machine tongs, so-called rotary tongs, which these Carry out work with the help of a capstan with cables. The spill is in the form of rope drums on special capstan shafts of the elevator.

Zur Einsparung dieser sperrigen und störanfälligen Anordnungen und zur Beschleunigung des Arbeitsvorganges ist es bekannt (USA.-Patentschrift 3 282 339), koaxial zur Mitnehmerstange und unterhalb des Spülkopfes einen Druckluftmotor anzuordnen, dessen Gehäuse durch Verbindung mit dem Spülkopf gegen Rotation gesichert ist, während der Rotor durch Federdruck mit der Mitnehmerstange gekuppelt werden kann.To save these bulky and failure-prone arrangements and it is known to accelerate the work process (USA patent 3 282 339), coaxial to the drive rod and a compressed air motor below the flushing head to arrange, the housing secured against rotation by connecting to the flushing head while the rotor is coupled to the drive rod by spring pressure can.

Die Kupplung erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung automatisch beim Einschalten der Druckluft, die Entkupplung bei deren Ausschalten. Hierdurch können, wenn die Druckluft versehentlich, z. B. während der Bohrarbeit, eingeschaltet wird, schwere Unfälle des Bedienungspersonals und Materialschäden entstehen.The coupling takes place automatically in this known device when switching on the compressed air, the decoupling when switching it off. Through this can, if the compressed air accidentally, z. B. during drilling, switched on will cause serious accidents to the operating personnel and material damage.

Dieser Nachteil ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Kupplung und Entkupplung des Rotors mittels eines spülwasserdurchströmten Rohransatzes der Mitnehmerstange durch Wechselwirkung zwischen dem Druck von Federn und des Spülwassers erfolgt; d. h. daß während der Bohrarbeit, bei der der Spülwasserdruck den Rotor und die Mitnehmerstange entkuppelt hält, ein Einschalten des Druckluftmotors ohne Wirkung auf die Bohranlage bleibt.This disadvantage is inherent in the device according to the invention avoided that the coupling and decoupling of the rotor by means of a flushing water flow through Tube attachment of the drive rod due to the interaction between the pressure of springs and the rinse water takes place; d. H. that during the drilling work, in which the flushing water pressure keeps the rotor and the drive rod uncoupled, switching on the air motor has no effect on the drilling rig.

Anschließend wird die Erfindung, insbesondere der Aufbau des Motors, an Hand der Zeichnung besprochen, die beispielsweise schematisch und teilweise im Schnitt zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Bohrtum mit einer Rotary-Bohranlage, bei der eine Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, F i g. 2 einen Teil der Rotary-Bohranlage nach F i g.1, F i g. 3 eine Draufsicht auf die Ebene III-111 der F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt der Linie IV-IV der F i g. 3, F i g. 4 a ein Einlaß- oder Auslaßventil aus dem Schnitt nach F i g. 4, F i g. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der F i g. 4, F i g. 5 a einen Schnitt nach Linie V a-V a der F i g. 5, F i g. 5 b einen Schnitt nach Linie V b-V b der F i g. 5, F i g. 5 c einen horizontalen Schnitt durch eine der Flügelplatten und ihr Lager, F i g. 6 einen Teil des Schnitts nach F i g. 5 mit ausgezogener Kupplung, F i g. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig.6, F i g. 8 eine Ansicht auf die Ebene VIII-VIII der F i g. 7, F i g. 9 eine andere Ausführungsform bei einem Schnitt nach F i g. 7, F i g. 10 die in F i g. 9 dargestellte Kupplung im ausgezogenen Zustand und F i g. 11 einen Schnitt nach Linie XI-XI der Fig.9.The invention, in particular the structure of the motor, will then be discussed with reference to the drawing, which, for example, shows schematically and partially in section two preferred exemplary embodiments of the invention. In the drawing, F i g. 1 shows a drilling rig with a rotary drilling rig using a device of the invention, FIG. 2 a part of the rotary drilling rig according to F i g.1, F i g. 3 is a plan view of plane III-111 of FIG. 2, fig. 4 shows a section along line IV-IV of FIG. 3, fig. 4 a an inlet or outlet valve from the section according to F i g. 4, fig. 5 shows a section along line VV of FIG. 4, fig. 5 a shows a section along line V aV a of FIG. 5, Fig. 5 b shows a section along line V bV b in FIG. 5, Fig. 5 c shows a horizontal section through one of the wing plates and its bearing, FIG. 6 shows a part of the section according to FIG. 5 with the clutch pulled out, FIG. 7 shows a section along line VII-VII in FIG. 6, FIG. 8 is a view of plane VIII-VIII in FIG. 7, fig. 9 shows another embodiment with a section according to FIG. 7, fig. 10 the in F i g. 9 clutch shown in the extended state and FIG. 11 shows a section along line XI-XI of FIG.

In F i g. 1 der Zeichnung ist in einen Bohrtum 10 eine Rotary-Bohranlage eingebaut. Er steht auf einer Arbeitsbühne, in die der Drehtisch 11 eingebaut ist. Der Drehtisch überträgt, wie bekannt, seine Drehung auf die mehrkantige Mitnehmerstange 13, an die sich im Bohrloch nacheinander die einzelnen Bohrstangen des Gestänges anschließen. Die Bohrlochachse ist mit 12 bezeichnet. Der Rollenblock ist mit 16 bezeichnet. Das Flaschenzugseil 14' des Hebezuges 14 läuft über das Rollenlager 15 in der Krone. Am Haken 17 hängt der Bügel 19 des Spülkopfes 18. Der Spülkopf 18 besteht aus einem Gehäuse 20, welches ein vertikales Schaftrohr 21 umgibt, das durch einen Schlauch 22 mit Gänsehals 23 von einer Spülwasserpumpe 24 mit Druckwasser versorgt wird. Die Pumpe 24 läuft nur bei der Bohrarbeit. Sie wird zum Losschrauben und Anschrauben der Bohrstangen abgeschaltet.In Fig. 1 of the drawing, a rotary drilling rig is installed in a drilling rig 10. He stands on a work platform in which the turntable 11 is installed. As is known, the turntable transmits its rotation to the polygonal driver rod 13, to which the individual drill rods of the rod adjoin one after the other in the borehole. The borehole axis is denoted by 12. The roller block is labeled 16. The pulley rope 14 'of the hoist 14 runs over the roller bearing 15 in the crown. The bracket 19 of the flushing head 18 hangs on the hook 17. The flushing head 18 consists of a housing 20 which surrounds a vertical shaft tube 21 which is supplied with pressurized water through a hose 22 with a goose neck 23 from a flushing water pump 24. The pump 24 only runs when drilling. It is switched off for unscrewing and screwing on the boring bars.

Auf das Außengewinde 25 des Schaftrohres 21 wird das Innengewinde 29 des Rohres 27 aufgeschraubt. Das Rohr 27 gehört zum Druckluftmotor 35. Die Bohrung 28 des Rohres 27 wird vom Spülungswasser durchströmt. Auf das untere Ende 30 des Rohres 27 ist mit einer Muffe 33 ein normales Kelly-Ventil 31, 32 geschraubt, mit dem, wie üblich, der Spülstrom abgesperrt werden kann. Am Kelly-Ventil 31, 32 schließlich ist mit einer Muffe 34 die Mitnehmerstange 13 angeschlossen.The internal thread is on the external thread 25 of the shaft tube 21 29 of the tube 27 is screwed on. The tube 27 belongs to the air motor 35. The bore 28 of the pipe 27 is traversed by the rinsing water. On the lower end 30 of the Tube 27 is screwed with a sleeve 33 with a normal Kelly valve 31, 32 which, as usual, the flushing flow can be shut off. Finally, at Kelly valve 31, 32 the driver rod 13 is connected with a sleeve 34.

Der Druckluftmotor 35 ist ein Turbinenmotor mit außenliegendem Stator 36 und einem innenliegenden Rotor 37. Der Rotor 37 umgibt das Rohr 27, mit dem er gekuppelt werden kann. Ist die Kupplung eingelegt, so dreht der Motor 35 die Mitnehmerstange 13 bzw. eine Bohrstange und schraubt sie von der darunterliegenden, mit Abfangkeilen festgeklemmten Bohrstange ab bzw. auf sie auf. Der Motor kann wahlweise in beiden Richtungen umlaufen.The air motor 35 is a turbine motor with an external stator 36 and an internal rotor 37. The rotor 37 surrounds the tube 27 with which it can be coupled. When the clutch is engaged, the motor 35 rotates the drive rod 13 or a boring bar and unscrews it from the one below with slips clamped boring bar off or on it. The engine can be used in both Revolve directions.

Die Preßluft wird hierzu aus dem Speicher oder dem Kompressor 40 durch den Dreiweghahn 41 je nach der gewünschten Drehrichtung entweder durch den Schlauch 38 oder den Schlauch 39 dem Motor 35 zugeleitet.For this purpose, the compressed air is fed from the reservoir or the compressor 40 through the three-way valve 41 either through the hose 38 or the hose 39 to the motor 35, depending on the desired direction of rotation.

Der Stator 36 des Motors 35 besteht aus einem Rohrstück 45, in dem durch Deckel 43 und 44 eine Ringkammer 42 (F i g. 4 u. 5) eingeschlossen ist, in der der Rotor 37 läuft. Das Rohrstück 45 hat an gleichmäßig über seinen Umfang verteilten Stellen radiale Vorsprünge 47, in denen Lamellen 48 in Schlitzen 247 radial beweglich sind.The stator 36 of the motor 35 consists of a pipe section 45 in which an annular chamber 42 (Figs. 4 and 5) is enclosed by covers 43 and 44, in the rotor 37 is running. The pipe section 45 has to be evenly distributed over its circumference Provide radial projections 47 in which slats 48 in slots 247 are radially movable are.

Die Schlitze 247 sind nach außen durch Platten 46 mit Dichtungseinlagen 67 abgeschlossen. Sie sind mit Bolzen 51 angeschraubt. Der Deckel 44 ist mittels Bolzen 49 und 50 an das Rohrstück 45 geschraubt. Der Deckel 43 ist mit dem Rohrstück 45 einstückig. Die die Ringkammer 42 oben und unten begrenzenden Ringflächen sind mit 52 und 53 bezeichnet.The slots 247 are outwardly through plates 46 with sealing inserts 67 completed. They are screwed on with bolts 51. The cover 44 is means Bolts 49 and 50 are screwed to the pipe section 45. The cover 43 is with the pipe section 45 in one piece. The annular surfaces delimiting the annular chamber 42 at the top and at the bottom are denoted by 52 and 53.

Der Innenmantel des Ringes 45 ist mit 54 bezeichnet. Er liegt zentrisch zur Achse 12. Das Rohrstück 45 ist nur von den Schlitzen 247, in denen die Lamellen 48 beweglich sind, unterbrochen. Die Lamellen 48 sind rechteckig. Ihre Höhe entspricht dem Abstand der Flächen 52 und 53. Die untere horizontale Kante der Platten ist mit 55, die obere mit 56 bezeichnet. Sie stehen den Flächen 52 bzw. 53 an. Die äußere vertikale Kante der Platten ist mit 57 bezeichnet, ihre innere mit 58. Letztere hat eine Nut 59, in der ein durch Nieten oder Schrauben 259 befestigter Dichtungsstreifen 60 liegt. In die Schlitze 247 sind Platten 60 und 61 eingebaut (F i g. 5), die vorzugsweise aus Stahl bestehen und an dem Deckel 43 angeschweißt sind. Ihre Innenseiten sind bündig mit dem Mantel 54. An den einander zugekehrten Flächen 260 und 261 haben die Platten 60 und 61 Ausnehmungen, in denen Halter 62 aus einem Werkstoff mit guten Lagereigenschaften wie z. B. Aluminiumbronze eingebettet sind. Die Halter 62 allein berühren die Oberflächen 68 der Lamellen 48.The inner jacket of the ring 45 is denoted by 54. It is centered to the axis 12. The pipe section 45 is only from the slots 247, in which the lamellae 48 are movable, interrupted. The slats 48 are rectangular. Their height corresponds to the distance between the surfaces 52 and 53. The lower horizontal edge the plate is denoted by 55, the upper one by 56. They stand on the surfaces 52 resp. 53 at. The outer vertical edge of the plates is indicated by 57, their inner edge with 58. The latter has a groove 59 in which a 259 fastened by rivets or screws Sealing strip 60 lies. Plates 60 and 61 are built into slots 247 (Fig. 5), which are preferably made of steel and welded to the cover 43 are. Their insides are flush with the jacket 54. On those facing each other Areas 260 and 261, the plates 60 and 61 have recesses in which holders 62 made of a material with good storage properties such. B. aluminum bronze embedded are. The holders 62 alone contact the surfaces 68 of the lamellae 48.

Die Lamellen 48 werden durch Federn 64 radial nach innen gedrückt. Die Feder 64 umgibt einen Dorn 65, der aus der Platte 46 nach innen herausragt und in eine Bohrung 66 der Lamelle 48 eindringt. Die Lamellen 48 sind planparallel und dünner als der Abstand der Flächen 263 der Halter 62 beträgt. Die Lamellen 48 haben also gegenüber den Haltern 62 Spiel (363 in F i g. 5 c).The lamellae 48 are pressed radially inward by springs 64. The spring 64 surrounds a mandrel 65 which protrudes from the plate 46 inwardly and penetrates into a bore 66 of the lamella 48. The lamellae 48 are plane-parallel and is thinner than the distance between the surfaces 263 of the holder 62. The slats 48 have thus compared to the holders 62 game (363 in FIG. 5 c).

Der Stator 36 ist in zwei Rollenlagern 69 und 70 um das Rohr 27 drehbar. Die Rollen 71 haben gegenüber der Achse des Rohres 27 geneigte Achsen und tragen dadurch das Gewicht des Motors. Der am Rohr 27 sitzende Lagerring des Lagers 70 ist mit 72 bezeichnet, während der Lagerring 71 des Lagers 69 über einen Springring 73 und Unterlegring 74 am Rotor 27 festgelegt ist.The stator 36 can be rotated around the tube 27 in two roller bearings 69 and 70. The rollers 71 have axes which are inclined with respect to the axis of the tube 27 and carry thereby the weight of the engine. The bearing ring of the bearing 70 seated on the tube 27 is denoted by 72, while the bearing ring 71 of the bearing 69 via a spring ring 73 and washer 74 is fixed on rotor 27.

Das Lager 69 ist gegen Beschädigung durch. einen Ring 75 geschützt, der mit Schrauben 76 am Rohr 27 angeschraubt ist. Der Ring 75 bildet mit dem Ring 77 ein Labyrinth. Der Ring 77 ist an dem Dekkel 44 mit Bolzen 78 befestigt und überfängt einen Dichtungsring 79. Das untere Lager 70 ist durch die Zusammenarbeit eines Schutzringes 80 mit Dichtungsring 82 mit einem Kragen am Rohr 27 geschützt. Der Schutzring 80 ist mit Schraubbolzen 81 am Deckel 43 befestigt.The bearing 69 is through against damage. a ring 75 is protected, which is screwed to the tube 27 with screws 76. The ring 75 forms a labyrinth with the ring 77. The ring 77 is fastened to the cover 44 with bolts 78 and covers a sealing ring 79. The lower bearing 70 is protected by the cooperation of a protective ring 80 with sealing ring 82 with a collar on the tube 27. The protective ring 80 is fastened to the cover 43 with screw bolts 81.

In der Ringkammer 42 läuft der Rotor 37 auf zwei Kugellagern 84 und 85 (F i g. 4), von denen je ein Ringlager an den Deckeln 43 und 44 befestigt ist. Der Rotor selbst trägt die anderen beiden Ringlager an seinem mit 86 bezeichneten inneren Teil. Auch diese Lager sind als Traglager ausgebildet.In the annular chamber 42, the rotor 37 runs on two ball bearings 84 and 85 (Fig. 4), each of which has a ring bearing attached to the covers 43 and 44. The rotor itself carries the other two ring bearings on its designated 86 inner part. These bearings are also designed as support bearings.

Der in radialer Richtung außenliegende Teil 237 des Rotors überbrückt in der Höhe den Abstand der Flächen 52 und 53 und hat den aus F i g. 5 ersichtlichen Querschnitt, dessen Umfangslinie mit 87 bezeichnet ist. Die Umfangslinie 87 hat Teile 88, in denen sie den Innenmantel 54 berührt und Teile 89, in denen sie den Innenmantel 54 nicht erreicht. Die Umfangslinie 87 wird durch periodische Änderungen des Radius erreicht. Es entstehen dadurch voneinander isolierte Teilkammern 90, deren Volumen sich i bei der Drehung des Rotors ändert, da die Lamellen 48 die Kammern 90 in Umfangsrichtung begrenzen. Der Rotor 37 hat im Innern zwei Ringkanäle 91 und 92, deren Querschnitt aus F i g. 4 ersichtlich ist. Sie stehen durch Ausschnitte 97 bzw. 98 der Teile 88 mit i den Kammern 90 in Verbindung (F i g. 5 b). Gegen die Deckel 43 und 44 sind die Einlässe 91 und 92 durch die Dichtungsringe 93 und 94 abgedichtet, ebenso die Kugellager 84 und 85 durch die Dichtungsringe 95 und 96. The part 237 of the rotor which is on the outside in the radial direction bridges the height of the distance between the surfaces 52 and 53 and has the one shown in FIG. 5 cross section, the circumference of which is denoted by 87. The circumferential line 87 has parts 88 in which it touches the inner jacket 54 and parts 89 in which it does not reach the inner jacket 54. The circumference 87 is achieved by periodic changes in the radius. This results in partial chambers 90 which are isolated from one another and whose volume i changes when the rotor rotates, since the lamellae 48 delimit the chambers 90 in the circumferential direction. The rotor 37 has two ring channels 91 and 92 in the interior, the cross-section of which is shown in FIG. 4 can be seen. They are connected to the chambers 90 through cutouts 97 and 98 of the parts 88 (FIG. 5 b). The inlets 91 and 92 are sealed against the covers 43 and 44 by the sealing rings 93 and 94, as are the ball bearings 84 and 85 by the sealing rings 95 and 96.

Der Schlauch 38 ist an den am oberen Teil des Stators angeordneten Stutzen 99 angeschlossen, der Schlauch 39 an einem am unteren Teil des Stators angeordneten Stutzen 99 a.The hose 38 is connected to the nozzle 99 arranged on the upper part of the stator, the hose 39 to a nozzle 99 a arranged on the lower part of the stator.

An den Stutzen 99 schließt sich ein Kanal 100 im Deckel 44 an, der über die Öffnung 101 in den Ringkanal 91 des Rotors führt. Der Kanal_ 100 ist weiter über den Stutzen 103 mit Dom 104 gegen die Atmosphäre geöffnet. Im Kanal 100 kann sich der Zylinder 105 zwischen den in F i g. 4 und 4 a gezeigten Stellungen axial bewegen. In der in der F i g. 4 a gezeigten Stellung verschließt die Zylinderwand 106 die Öffnung des Stutzens 103.The connection piece 99 is followed by a channel 100 in the cover 44, which leads via the opening 101 into the annular channel 91 of the rotor. The channel 100 is further open to the atmosphere via the connection 103 with the dome 104. In the channel 100, the cylinder 105 can be between the two in FIG. 4 and 4 a positions shown move axially. In the FIG. In the position shown in FIG. 4 a, the cylinder wall 106 closes the opening of the connecting piece 103.

Der Zylinder 105 enthält ein Ventil 107, dessen Sitz in F i g. 4 a mit 108 bezeichnet ist. Sein Schaft 109 wird axial im Zylinder 105 geführt. Eine Feder 110 schließt das Ventil (F i g. 4). Es wird geöffnet (F i g. 4 a), wenn sich der Zylinder 105 unter dem Einfluß der über den Stutzen 99 eintretenden Preßluft nach links verschiebt und dabei der Schaft 109 an die Schulter 111 stößt.The cylinder 105 contains a valve 107, the seat of which is shown in FIG. 4 a is designated by 108 . Its shaft 109 is guided axially in the cylinder 105. A spring 110 closes the valve (FIG. 4). It is opened (FIG. 4 a) when the cylinder 105 is displaced to the left under the influence of the compressed air entering via the nozzle 99 and the shaft 109 strikes the shoulder 111 in the process.

An den Stutzen 99 a ist ein Kanal 100 a angeschlossen, in dem ein Zylinder 105 a verschieblich ist. Er enthält ein zweites Ventil entsprechend dem Ventil 107. Ebenso entsprechen die Teile 101 a und 103 a in ihrer Funktion den besprochenen Teilen 101 und 103.A channel 100 a is connected to the nozzle 99 a , in which a cylinder 105 a is displaceable. It contains a second valve corresponding to valve 107. Likewise, parts 101 a and 103 a correspond in their function to parts 101 and 103 discussed.

Der Stator 36 wird an der Rotation um die Achse 12 durch ein Kabel 112 gehindert, das den Motor 35 mit dem Spülkopf 18 verbindet. Am Stator 36 ist das Kabel 112 an einem Ansatz 113 einer Platte 46 befestigt. Der Ansatz 113 umfaßt mit einer Glocke 115 die Aufnahme 114 einer Feder 123, welche um einen Schaft 121 gewickelt ist und mittels Muttern und Unterlegscheiben 122, 124 in die Aufnahme gedrückt wird. Der Schaft 121 durchbricht den Ansatz 113 mit Luft und endet in einem Schloßteil 119, welches mit einer Haube 120 den gewölbten Oberteil des Ansatzes 113 übergreift. An dem Schloßteil 119 ist mit einem Bolzen 117, der die Schenkel einer Gabel 118 durchsetzt, die Endöse 166 des Kabels 112 befestigt. Diese Befestigung des Kabels kann sowohl axiale Zugkräfte als auch seitliche Auslenkungen des Kabels aufnehmen.The stator 36 is prevented from rotating about the axis 12 by a cable 112 which connects the motor 35 to the flushing head 18. On the stator 36, the cable 112 is attached to an extension 113 of a plate 46. With a bell 115, the extension 113 comprises the receptacle 114 of a spring 123 which is wound around a shaft 121 and is pressed into the receptacle by means of nuts and washers 122, 124. The shaft 121 breaks through the projection 113 with air and ends in a lock part 119 which, with a hood 120, engages over the arched upper part of the projection 113. The end eyelet 166 of the cable 112 is fastened to the lock part 119 with a bolt 117 which passes through the legs of a fork 118. This fastening of the cable can absorb both axial tensile forces and lateral deflections of the cable.

Das obere Ende 127 des Kabels 112 ist lotrecht über dem Ansatz 113 an dem Arm 125 befestigt, welcher mit einer Klammer 126 lösbar an dem Bügel angebracht ist. Das Kabel 112 trägt möglichst nicht das ganze Gewicht des Motors, sondern dient nur dazu, den Stator zwar an einer Rotation um die Achse 12 zu hindern, nicht jedoch an kleineren Drehungen unter dem Einfluß starker Torsionskräfte. Der eigentliche Träger des Motors ist das Rohr 27 mit den an ihm befestigten Lagern.The upper end 127 of the cable 112 is perpendicular to the boss 113 attached to the arm 125 which is releasably attached to the bracket with a bracket 126 is. The cable 112 does not carry the entire weight of the motor, if possible, but serves only to prevent the stator from rotating about the axis 12, but not in smaller rotations under the influence of strong torsional forces. The actual The motor is supported by the tube 27 with the bearings attached to it.

Der Rotor 37 kann durch eine Kupplung 128 (F i g. 4) in und außer Kraftverbindung mit dem Rohr 27 gebracht werden.The rotor 37 can by a coupling 128 (Fig. 4) in and out Force connection to the pipe 27 are brought.

DieKupplung128 umfaßt zwei Kupplungshalter129, welche schwenkbar auf einer am Rohr 27 befestigten Muffe 130 sitzen. Die Kupplungshalter 129 sind in vertikalen Schlitzen 132 um horizontale Bolzen 133 schwenkbar. Sie sind zweiarmige Hebel, deren kürzerer Arm 134 unterhalb des Drehbolzens 133 liegt. Auf diesen Hebelarm 134 wirkt ein Kolben 135, der längs einer radial auf der Achse 12 stehenden Achse 136 (F i g. 7) in einem Zylinder 137, welcher im Preßsitz in einer Bohrung 138 in der Seitenwand des Rohres 27 sitzt. Zur Abdichtung gegen den Zylinder 137 trägt ein Ende des Kolbens 135 ein Dichtungselement 139. Das Dichtungselement wird von einem hinterschnittenen Teil 140 des Kolbens 135 gehalten und steht dem Rohrende 28 an. Drückt die Flüssigkeit im Rohrende 28 auf das radiale Ende des Dichtungselements, so wird der Kolben 135 von der Stellung nach F i g. 4 in die Stellung nach F i g. 7 verschoben und verstellt dabei den Kupplungshalter 129.The coupling 128 includes two coupling holders 129 which pivot open a sleeve 130 attached to the pipe 27. The coupling holders 129 are in vertical Slots 132 pivotable about horizontal bolts 133. They are two-armed levers whose shorter arm 134 is below the pivot pin 133. Acts on this lever arm 134 a piston 135 which moves along an axis 136 (F i G. 7) in a cylinder 137 which is press fit in a bore 138 in the side wall of Tube 27 is seated. To seal against the cylinder 137 contributes one end of the piston 135 a sealing element 139. The sealing element is of an undercut part 140 of the piston 135 is held and is the pipe end 28 at. If the liquid in the pipe end 28 presses the radial end of the sealing element, the piston 135 is moved from the position shown in FIG. 4 in the position according to FIG. 7 displaced and adjusted the coupling holder 129 in the process.

Der längere Arm des doppelarmigen Hebels, aus dem der Kupplungshalter 129 besteht, ist mit 141 bezeichnet. Er paßt in eine Ausnehmung 142 im Rohr 27. Eine Feder 143 drückt den Hebelarm 129 im allgemeinen in die in F i g. 4 gezeigte Stellung. Dabei dringt der obere Teil 144 des Armes 141 in eine Ausnehmung 145 des Zylindermantels 146 des Rotors 37 ein (F i g. 5).The longer arm of the double-armed lever that makes up the clutch holder 129 exists, is denoted by 141. It fits into a recess 142 in the tube 27. A spring 143 urges the lever arm 129 generally into the position shown in FIG. 4 shown Position. The upper part 144 of the arm 141 penetrates into a recess 145 of the Cylinder jacket 146 of the rotor 37 (FIG. 5).

Die Schultern 147, die das Drehmoment von den Kupplungshaltern 129 auf die Rotormantelausnehmungen 145 übertragen, liegen auf Ebenen, die radial und axial außerhalb der Achse 12 liegen. In F i g. 7 ist die entkuppelte Stellung gezeigt, in der das Rohr 27 frei umläuft, ohne den Rotor 37 mitzunehmen. Zwischen dem oberen Ende des Ringes 130 und den oberen Teil des Stators liegt in der Nähe des Lagers 71 noch ein Dichtungsring 148 (F i g. 4).The shoulders 147, which transmit the torque from the clutch holders 129 to the rotor casing recesses 145, lie on planes which lie radially and axially outside the axis 12. In Fig. 7 shows the uncoupled position in which the tube 27 rotates freely without taking the rotor 37 with it. Between the upper end of the ring 130 and the upper part of the stator, in the vicinity of the bearing 71, there is also a sealing ring 148 (FIG. 4).

ZurBeschreibung derArbeitsweise derVorrichtung soll angenommen werden, daß die Mitnehmerstange 13 zusammen mit dem Drehtisch 11 rotiert und dadurch die übrige Bohrstange mit der Schwerstange und dem Bohrkopf zur Vertiefung des Bohrlochs dreht. Hierbei fließt Spülflüssigkeit unter Druck aus dem Schlauch 22 in das Rohr 21, von dort in das Rohr 27 und weiter durch die Mitnehmerstange 13 in das Bohrgestänge. Der Druck der Spülflüssigkeit wirkt auf den Kolben 135 (F i g. 4) und schiebt ihn radial nach auswärts in die in F i g. 7 gezeigte Stellung. Dadurch wird der Kupplungshalter 129 außer Eingriff mit dem Rotor 37 gebracht, so daß letzterer sich nicht mit dem Rohr 27 mitdreht. Die Bohrstange kann dann also ohne Drehbewegung des Rotors 37 rotieren. Dies verhindert Beschädigungen des Rotors und anderer Teile des Geräts sowie Unfälle durch unnütze Drehbewegung. Schäden und Unfälle können z. B. auftreten, wenn die Bohrstange an der Rotation gehindert wird, weil der mit ihr verbundene Rotor in seinem Gehäuse festgehalten wird oder die umgekehrte Drehrichtung hat.For the description of the operation of the device it should be assumed that that the driving rod 13 rotates together with the turntable 11 and thereby the Remaining drill rod with the drill collar and drill head to deepen the borehole turns. In this case, rinsing liquid flows under pressure from the hose 22 into the pipe 21, from there into the pipe 27 and further through the driving rod 13 into the drill rod. The pressure of the flushing liquid acts on the piston 135 (FIG. 4) and pushes it radially outwards into the in F i g. 7 position shown. This will make the clutch holder 129 brought out of engagement with the rotor 37, so that the latter does not come with the Tube 27 rotates with it. The boring bar can then therefore without a rotary movement of the rotor 37 rotate. This prevents damage to the rotor and other parts of the device as well as accidents caused by useless turning movements. Damage and accidents can occur, for. B. occur, when the boring bar is prevented from rotating because of the one connected to it Rotor is held in its housing or has the opposite direction of rotation.

Die Mitnehmerstange bzw. eine Bohrstange kann daher durch den Preßluftmotor 35 nur gedreht werden, wenn vorher die Pumpe 24 abgeschaltet wurde. Sobald der Druck in der Bohrung 28 sinkt, drücken die Federn 143 die beiden Kupplungshalter 129 in ihre in F i g. 4 gezeigte Stellung, in der sie das Drehmoment des Rotors 37 auf das Rohr 27 übertragen. Wenn dann gewünscht wird, das Rohr27 und dia Mitnehmerstange 13 bzw. eine Bohrstange im Uhrzeigersinn zu drehen, wird das Ventil 41 (F i g. 1) betätigt, so daß Preßluft in den Schlauch 38 strömt. Die Preßluft drückt den Zylinder 105 von seiner in F i g. 4 gezeigten Stellung in die in F i g. 4 a gezeigte und verschließt dadurch den Stutzen 103 von der Außenluft ab.The drive rod or a drill rod can therefore be driven by the compressed air motor 35 can only be rotated if the pump 24 has been switched off beforehand. As soon as the pressure sinks in the bore 28, the springs 143 press the two clutch holders 129 in their in Fig. 4 position shown, in which they the torque of the rotor 37 on the pipe 27 transferred. If so desired, the tube27 and the drive rod 13 or turning a boring bar clockwise, the valve 41 (Fig. 1) actuated so that compressed air flows into the hose 38. The compressed air pushes the cylinder 105 of his in F i g. 4 into the position shown in FIG. 4 a shown and thereby closes the connector 103 from the outside air.

Am Ende seiner Bewegung öffnet der Zylinder 105 das Ventil 107, so daß die Preßluft in den Ringkanal 91 des Rotors eintreten kann. Vom Ringkanal 91 tritt die Preßluft durch die Ausschnitte 97 in die Kammern 90 ein und dreht den Motor im Uhrzeigersinn (F i g. 5). Die Lamellen 48 sorgen dafür, daß immer aus einem Ausschnitt 97 Preßluft in eine Kammer 90 eintritt.At the end of its movement, the cylinder 105 opens the valve 107, see above that the compressed air can enter the annular channel 91 of the rotor. From the ring channel 91 occurs the compressed air through the cutouts 97 in the chambers 90 and rotates the Clockwise motor (Fig. 5). The slats 48 ensure that always from one Section 97 compressed air enters a chamber 90.

Die Ausschnitte 98 dienen dabei als Luftauslaß, indem die Preßluft über den Ringkanal 92 im Rotor und den Stutzen 103 a in die Atmosphäre austritt. Die umgekehrte Drehrichtung des Rotors wird erreicht, wenn das Ventil 41 in eine Stellung gedreht wird, in der die Preßluft durch den Schlauch 39 fließt. Sie verschiebt dann den Zylinder 105 a nach links, während der Zylinder 105 durch die aus dem Ringkanal 91 ausströmende Preßluft in seine rechte Stellung zurückkehrt. Die in den Außenmantel des Zylinders 105 geschnittene Stufe 150 bildet einen Anschlag an die Schulter 151 im Kanal 100. Der nicht eingezogene Teil des Zylinders 105 läuft als Kolben in dem als Zylinder wirkenden Kanal 100 und wird durch einströmende Preßluft nach links, durch ausströmende nach rechts verschoben.The cutouts 98 serve as an air outlet in that the compressed air exits into the atmosphere through the annular channel 92 in the rotor and the connection 103a. The reverse direction of rotation of the rotor is achieved when the valve 41 is rotated into a position in which the compressed air flows through the hose 39. It then moves the cylinder 105 a to the left, while the cylinder 105 returns to its right position through the compressed air flowing out of the annular channel 91. The step 150 cut into the outer surface of the cylinder 105 forms a stop on the shoulder 151 in the channel 100. The non-retracted part of the cylinder 105 runs as a piston in the channel 100, which acts as a cylinder and is turned to the left by the incoming compressed air and to the right by the outgoing air postponed.

Bei Wiederbeginn der Bohrung wird zunächst die Pumpe 24 eingeschaltet. Das das Rohr 27 dann durchströmende Druckwasser hebt die Kupplungshalter 129 aus ihrer Schließstellung, so daß das Bohrgestänge rotiert, ohne daß sich der Rotor 37 dreht: Die Kupplungshalter 129 und die sie betätigenden Federn 143 sind so ausgelegt, daß sie auf Druckunterschiede im Rohr 28 zwischen 14 und 35 atü ansprechen. Der Dichtungsring 139 verhindert, daß Spülwasser zu den Kupplungsteilen tritt.When drilling starts again, the pump 24 is switched on first. The pressurized water then flowing through the pipe 27 lifts the coupling holder 129 out their closed position so that the drill pipe rotates without the rotor 37 rotates: The clutch holder 129 and the springs 143 actuating them are designed so that that they respond to pressure differences in the pipe 28 between 14 and 35 atmospheres. Of the Sealing ring 139 prevents flushing water from reaching the coupling parts.

Während der Drehung des Rotors 37 stehen die Lamellen 48 durch die Wirkung der Federn 64 und dem radial nach innen wirkenden Luftdruck ständig dem Umfang 87 an. Zur Erklärung der Tatsache, daß der Luftdruck auf die Lamellen 48 radial nach innen- wirkt, wird auf F i g. 5 c verwiesen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die Preßluft unter relativ hohem Druck in der rechten Kammer 90 a steht, während in der linken Kammer 90 b ein relativ niedriger Druck herrscht, weil die Preßluft aus dieser Kammer gerade ausströmt. Der Druckunterschied drückt die Lamellen 48 nach links eng (463) gegen die beiden Lagerplatten 62, während zwischen der Lamelle 48 und der Oberfläche 263 ihrer rechten Lagerplatten 62 ein Luftspalt 363 bleibt. Durch diesen Luftspalt 363 kann die Druckluft aus der Kammer 90 a radial nach außen in den Raum 563 fließen, von dem aus sie einen radial nach innen gerichteten Druck auf die Lamelle 48 ausübt. Zwar wird derselbe Druck auch auf den in F i g. 5 c unten liegenden Teil der Lamelle 48 ausgeübt, jedoch steht hier wegen der Dichtung 59, die bei 248 dem Rotorumfang ansteht, weniger als die Hälfte der Druckfläche an der Lamelle 48 als im Raum 563 zur Verfügung, so daß sich eine nach innen gerichtete Differenzkomponente der Kraft ergibt. Liegen die Bedingungen umgekehrt, d. h. herrscht in der Kammer 90 b (F i g. 5 c) ein höherer Druck als in der Kammer 90 a, so berühren die rechten Oberflächen 263 der Lamellen 48 ihre Lagerplatten 62 und schließen den Luftspalt 363, entfernen sich dafür aber von den Oberflächen 463 der linken Lagerplatten 62 und bilden dort einen Luftspalt; durch den die Preßluft in den Raum 563 gelangt. Die Lamellen 48 haben in ihrer radial nach außen gerichteten Hälfte außerdem eine T-förmige Ausnehmung 200, deren T-Schaft mit 202 und deren T-Balken mit 201 bezeichnet ist. Durch diese Ausnehmung kann die Preßluft schon hinter den radial innen liegenden Lagerplatten 62 in den Raum 563 fließen, wodurch der Strömungswiderstand vermindert wird. Der Querschnitt der Ausnehmung 200 ist so bemessen, daß sie nicht von der ganzen erforderlichen Luft passiert werden kann, so daß die Dichtwirkung der außenliegenden Platten 62 nicht vollständig aufgehoben ist.During the rotation of the rotor 37, the lamellae 48 stand through Effect of the springs 64 and the radially inwardly acting air pressure constantly the Scope 87. To explain the fact that the air pressure on the fins 48 acts radially inwards, is shown on F i g. 5 c referenced. From this figure it can be seen that the compressed air is under relatively high pressure in the right chamber 90 a while in the left chamber 90 b there is a relatively low pressure because the compressed air is just flowing out of this chamber. The pressure difference pushes the lamellae 48 to the left tight (463) against the two bearing plates 62, while between the lamella 48 and the surface 263 of their right bearing plates 62 an air gap 363 remains. Through this air gap 363, the compressed air can radially outward from the chamber 90 a flow into the space 563, from which they exert a pressure directed radially inward exerts on the lamella 48. The same pressure is applied to the one shown in FIG. 5c below exercised lying part of the lamella 48, but here because of the seal 59, which is present at the rotor circumference at 248, less than half of the pressure area on the Lamella 48 available as in space 563, so that there is an inwardly directed Difference component of the force results. If the conditions are reversed, i.e. H. prevails a higher pressure in chamber 90 b (FIG. 5 c) than in chamber 90 a, so touch the right surfaces 263 of the slats 48 their bearing plates 62 and close the Air gap 363, but move away from the surfaces 463 of the left bearing plates 62 and form an air gap there; through which the compressed air enters the room 563. The lamellas 48 also have one in their radially outwardly directed half T-shaped recess 200, whose T-shaft is denoted by 202 and whose T-bar is denoted by 201 is. Through this recess, the compressed air can already be behind the radially inner Bearing plates 62 flow into space 563, whereby the flow resistance is decreased. The cross section of the recess 200 is dimensioned so that they do not can be passed by all the required air, so that the sealing effect of the outer plates 62 is not completely canceled.

In F i g. 9, 10 und 11 ist eine andere Ausführungsform der Kupplung dargestellt. In F i g. 9 enthält das Rohr 27' eine Axialbohrung 28' durch die bei der Bohrarbeit die Spülung unter Druck in die Bohrstangen fließt. Der nur teilweise dargestellte Rotor ist mit 37 bezeichnet, der gleichfalls nur teilweise dargestellte Stator mit 36', die Deckel des Gehäuses mit 43' und 44'. Die Lagerteile 69', 70', 84' und 85' haben dieselben Funktionen wie die mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Teile in der bisher dargestellten Ausführungsform.In Fig. 9, 10 and 11 another embodiment of the coupling is shown. In Fig. 9, the pipe 27 'contains an axial bore 28' through which the mud flows under pressure into the drill rods during the drilling work. The rotor only partly shown, is denoted by 3. 7, the stator also only partly shown at 36 ', the lid of the housing 43' and 44 '. The bearing parts 69 ', 70', 84 'and 85' have the same functions as the parts provided with the same reference numerals in the embodiment shown so far.

Die in F i g. 9, 10 und 11 dargestellteAusführungsform hat einen Kupplungsring 160, der das Rohr 27' koaxial umfaßt. Er stellt einen auf dem Rohr 27' axial verschieblichen Kolben dar. Die Gleitfläche ist mit 162 bezeichnet. Er ist unten, bei 161, abgeschrägt. Oberhalb der Gleitfläche 162 befindet sich eine Ausnehmung 164, die nach oben durch eine zweite Gleitfläche 163 abgedichtet ist. In die durch die Ausnehmung 164 gebildete Kammer kann das Druckwasser aus der Bohrung 28 durch den Kanal 165 eintreten. Durch in achsparallele Nuten 167 eingesetzte Splinte 166 ist der Ring-Kolben (Kupplungsring) 160 gegen Drehung gegenüber seinem Führungsrohr 27' gesichert. Der Kupplungsring 160 wird durch eine Anzahl über seinen Umfang verteilter Wickelfedern 168 nach unten gedrückt. Ihr oberes Widerlager ist mit 169 bezeichnet. Das Widerlager 169 stützt sich seinerseits gegen das Rollenlager 69' ab.The in F i g. The embodiment shown in Figures 9, 10 and 11 has a coupling ring 160 which coaxially encircles tube 27 '. It represents a piston that is axially displaceable on the tube 27 '. The sliding surface is designated by 162. It is beveled at the bottom at 161. Above the sliding surface 162 there is a recess 164 which is sealed off at the top by a second sliding surface 163. The pressurized water can enter the chamber formed by the recess 164 from the bore 28 through the channel 165. The ring piston (coupling ring) 160 is secured against rotation with respect to its guide tube 27 'by cotter pins 166 inserted in axially parallel grooves 167. The coupling ring 160 is pressed downwards by a number of coil springs 168 distributed over its circumference. Its upper abutment is labeled 169. The abutment 169 is in turn supported against the roller bearing 69 '.

Der Kupplungsring 160 hat außen eine Reihe von über den Umfang verteilten Kupplungszähnen 170, die bei Axialbewegungen des Kupplungsringes in und außer Eingriff mit am Umfang des Rotors 37' angeordneten Vorsprüngen 171 gebracht werden.The coupling ring 160 has a number of circumferentially distributed on the outside Coupling teeth 170 that engage and disengage when the coupling ring moves axially with projections 171 arranged on the circumference of the rotor 37 '.

Steht die Spülung in der Bohrung 28' unter mehr als Atmosphärendruck, so wird sie durch den Kanal 165 in die Kammer 164 gedrückt und ist bestrebt, deren Volumen zu vergrößern.If the mud in bore 28 'is below atmospheric pressure, so it is pressed through the channel 165 into the chamber 164 and strives to its Increase volume.

Dadurch verschiebt sich der Kupplungsring 160 nach oben (F i g. 10), und die Zähne 170 kommen von den Vorsprüngen 171 frei. Der Rotor ist entkuppelt. Sinkt der Spüldruck, so drücken die Federn 168 den Kupplungsring nach unten und stellen die Verbindung zwischen dem Rohr 27' und dem Rotor 37 wieder her.As a result, the coupling ring 160 shifts upwards (FIG. 10), and the teeth 170 come free from the projections 171. The rotor is decoupled. Decreases the scavenging pressure, so the springs 168 the coupling ring downward and make the connection between the tube 27 'and the rotor 3 7 restores.

Claims

Claims: 1. Device for screwing or loosening rod connections in rotary drilling rigs by a compressed air motor arranged coaxially to the driving rod and below the flushing head, the housing of which is secured against rotation by being connected to the flushing head, while the rotor can be coupled to the driving rod by spring pressure, characterized in that the coupling and decoupling of the rotor (37) takes place by means of a pipe extension (27) of the drive rod (13) through which the flushing water flows through interaction between the pressure of springs (143, 168) and the flushing water.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by the use a switchable lamellar air motor with in the housing (45) against spring pressure (64) radially displaceable lamellae (48) and one centrally rotating in the housing (45) Rotor (87) with a cross-section deviating from the circular shape.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the compressed air in the by the lamellae (48) and the rotor shell (87, 88, 89) formed chambers (90) from annular channels (91, 92) in the rotor (37) by radial Openings (97) enters and exits and is fed to or removed from the motor through two nozzles (99, 99 a), the use of which (99, 99 a) as an inlet or outlet for the compressed air determines the direction of rotation of the rotor (37) determined.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized by a thick-walled tube (27) through which the rinsing water flows and placed on the driver rod (13) as a support for the motor (35), in the wall of which the coupling holder (129) designed as a two-armed lever is pivotable (133) are arranged, of which (129) a section (144) of the longer arm (141) is pushed by a spring (143) for coupling behind a step (147) of the inner rotor ring (146), while the bore (28 ) of the pipe (27) with rinsing water flowing through with pressure by means of a piston (135) acting on the shorter arm (134) of the coupling holder (129) causes the uncoupling.

5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the outer jacket of a on the driving rod (13) placed tube (27 ') a tubular piston (160) by an axially parallel coil spring (168) while reducing the volume of a between the Pipes (27 ', 160) formed chamber (164) is displaced, while the rinsing water flowing through the pipe (27') with pressure: penetrates through a channel (165) breaking through the pipe wall into the chamber (164) and the cattail (160) shifts under magnification of the chamber volume (164) against the action of the spring (168) in the opposite direction, wherein by this axial movement of the coupling by protrusions (170, 171) made on the outer surface of the tubular plunger (160) and inner casing of the rotor (37 ') or . is resolved.

6. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that they have thrust bearings (70, 71, 69 ', 70') on Tube (27) is mounted.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the stator (36) of the motor (35) with the rinsing head (20) connecting cable (112) attached to the stator (36) via a spring-loaded (123) ball joint (120, 113, 115) is. B.

Device according to Claim 3, characterized in that the connecting pieces (99, 99 a) Connect slide valves (105, 105 a), depending on the direction of flow of the pressure medium, the nozzle (99, 99 a) with annular channels (91, 92) in the rotor (37) or Connect ring channels (103, 103 a) to the outside air.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the slide valves consist of cylinders (105, 105 a) which are displaceable in a channel (100, 100 a) and a valve seat (108) for a spring-loaded (110) disc valve (107 ) that lifts off when the valve stem (109) hits the channel bottom (111).

10. The device according to claim 2, characterized in that the lamellae (48) are guided in slots (247) of the stator (36) in bearing plates (62) and radially through the air pressure acting on their outer front wall in a chamber (563) are pressed on the inside of the rotor shell (87), the air pressure in the "chamber (563) coming from the chambers (90 a, 90 b) on the rotor (37), from where it is between the only one side on the bearing plates (62 ) adjacent lamellae (48) and the diaphragm wall (261) arrives.

11. The device according to claim 10, characterized in that on each slot side (260, 261) two bearing plates (62) are arranged and the outside of the wing plate (48) is provided with a T-shaped recess (200) which serves as a line serves for part of the air required in the chamber (563).