DE19628950C2 - Tiefbohrvorrichtung, Tiefbohrpumpenvorrichtung und Verwendung eines hydrodynamischen Retarders zur Kompensation von im Antriebssystem vom Abtrieb ausgelöster Rückstellmomente - Google Patents
Tiefbohrvorrichtung, Tiefbohrpumpenvorrichtung und Verwendung eines hydrodynamischen Retarders zur Kompensation von im Antriebssystem vom Abtrieb ausgelöster RückstellmomenteInfo
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- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
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- E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
Description
Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrvorrichtung, im einzelnen mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; eine
Tiefbohrpumpenvorrichtung, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem
Oberbegriff des Anspruches 8; ferner allgemein einen Verwendungszweck
eines hydrodynamischen Retarders zur Kompensation vom Abtrieb in den
Antriebsstrang eingebrachter Rückstellmomente.
Tiefbohrvorrichtungen und Tiefbohrpumpenvorrichtungen sind in einer Vielzahl
von Ausführungen bekannt. Ihnen ist gemeinsam, daß mittels einer
Antriebsmaschine ein sich über eine längere Distanz erstreckendes mit einer
Bohrspindel oder dem Pumpenrotor gekoppeltes Gestänge angetrieben wird.
Die erstgenannte Vorrichtung dient dabei der Bereitstellung des Bohrloches,
in welches anschließend der Rotor- und der Stator einer
Tiefbohrpumpenvorrichtung zum Zweck der Förderung von beispielsweise Öl
eingebracht werden können. Bei derartigen Systemen kommt es aufgrund der
Länge der rotierenden Bauteile, d. h. des Bohrgestänges bzw. des Rotors, bei
deren Rotation zum Auftreten von Torsionskräften, welche in diesen Bauteilen
über deren Länge als Rückstellkräfte gespeichert werden. Die Verdrehung in
Umfangsrichtung bzw. die Torsionsbeanspruchung der angetriebenen
rotierenden Bauteile führt bei Unterbrechung des Kraftflusses von der
Antriebsmaschine zum Abtrieb, beispielsweise bei Abschaltung der
Antriebsmaschine oder im Havariefall zur Auslösung eines Rückstellmomentes
durch die rotierend antreibbaren Bauteile, das in den Antrieb, insbesondere
die Antriebsmaschine und den dieser nachgeordneten Bauteilen,
beispielsweise im der Antriebsmaschine nachgeschalteten Getriebe wirksam
wird. Dies kann zu erheblichen auch irreversiblen Schädigungen je nach
Größe des Rückstellmomentes führen. Insbesondere beim Einsatz eines
elektrischen Antriebsmotors kann dieser rückwärts angetrieben und damit
geschädigt werden. Insbesondere sind die Antriebssysteme meist auch nicht
für derartig hohe stoßartig auftretende Belastungen ausgelegt.
Zur Lösung dieses Problems ist in der US 5,358,036 für den Anwendungsfall
einer Tiefbohrpumpenvorrichtung eine mittels Druckmittel betätigbare
Scheibenbremseinrichtung offenbart, welche zwischen Antriebsmaschine und
anzutreibenden Gestänge angeordnet ist. Der zur Betätigung erforderliche
Druck wird durch eine Pumpeneinrichtung erzeugt. Die Pumpeneinrichtung ist
im Antriebsstrang derart angeordnet, daß diese in Abhängigkeit der
Drehrichtung des anzutreibenden Gestänges durch dessen Verdrehung in
Betrieb genommen wird und damit die Scheibenbremseinrichtung betätigt.
Eine derartige Lösung zeichnet sich jedoch durch einen erheblichen
konstruktiven Aufwand und damit erhöhte Kosten aus. Auch sind die die
Abfederung des Rückstellmomentes und damit die die Bremswirkung
realisierenden Bauteile aufgrund der mechanischen Beanspruchung einem
hohen Verschleiß unterworfen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Tiefbohrvorrichtung
und eine Tiefbohrpumpenvorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß die
Schädigungen aufgrund der durch die rotierenden Abtriebsteile bei
Unterbrechung des Kraftflusses auftretenden Rückstellmomente mit geringem
konstruktiven Aufwand und kostengünstig vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist für die Tiefbohrvorrichtung
durch die Merkmale des Anspruches 1 und für die
Tiefbohrpumpenvorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 8
charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer
Tiefbohrvorrichtung und in der Tiefbohrpumpenvorrichtung zwischen der
Antriebsmaschine und dem Gestänge bzw. den rotierend antreibbaren
Abtriebsteilen, welche sich über eine längere Distanz erstrecken können, ein
hydrodynamischer Retarder angeordnet ist. Der hydrodynamische Retarder
umfaßt ein Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad, welche miteinander
einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, wobei die Beschaufelung, wie an sich
bekannt, schräg ausgeführt ist. Die Schaufelrichtung bezogen auf die
Einbaulage wird dabei derart gewählt, daß das Rotorschaufelrad im
Normalbetrieb der Tiefbohr- und der Tiefbohrpumpenvorrichtung, d. h. im
Bohr- bzw. Förderbetrieb, "fliehend" arbeitet, d. h. daß das Rotorschaufelrad
bei Rotation mit Freilaufwirkung arbeitet. Bei Auftreten der Rückstellmomente
arbeitet das Rotorschaufelrad gegenüber dem Statorschaufelrad spießend,
d. h. es wird ein dem Rückstellmoment entgegengerichtetes Moment erzeugt.
Eine derartige Vorrichtung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß
aufgrund der schräg ausgeführten Beschaufelung das Rotorschaufelrad trotz
Befüllung des Retarders in ständiger Triebverbindung mit der
Antriebsmaschine stehen und auf eine separate Freilaufeinrichtung zur
Entkopplung des Rotorschaufelrades vom Antrieb verzichtet werden kann,
während von der Antriebsmaschine selbst nur ein geringer Teil an
Antriebsleistung für den Betrieb des Rotorschaufelrades aufgebracht werden
muß. Der hydrodynamische Retarder kann deshalb während des gesamten
Betriebes befüllt bleiben, d. h. ein externer Zu- und Ablauf für die Befüllung für
den Fall der Unterbrechung des Kraftflusses kann entfallen. Eine derartige
Vorrichtung zeichnet sich durch einen geringen konstruktiven Aufwand aus
und ist daher sehr kostengünstig.
Aus der Druckschrift DE-OS 27 16 126 ist zwar die Verwendung eines
hydrodynamischen Retarders, umfassend wenigstens ein Rotor- und ein
Statorschaufelrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden,
bekannt, allerdings lediglich zur Abbremsung einer Seiltrommel beim
Absenken des Bohrgestänges.
Der Retarder arbeitet vorzugsweise selbststeuernd.
Dem torusförmigen Arbeitsraum zwischen Rotor- und Statorschaufelrad ist
ein geschlossener Kreislauf für das Betriebsfluid zugeordnet. Dieser dient
dazu, evt. erwärmtes Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum
herauszuführen und diesem nach Abkühlung direkt wieder zuzuführen oder
eventuell über einen hier, im einzelnen nicht dargestellten Wärmetauscher zu
führen und dem hydrodynamischen Retarder wieder zuzuführen. Der Austritt
aus dem torusförmigen Arbeitsraum wird über Schlitze im Schaufelgrund des
Statorschaufelrades ermöglicht. Die Zufuhr des Betriebsmittels erfolgt über
entsprechende Einrichtungen im Statorschaufelrad. Diese Einrichtungen
können beispielsweise als sogenannte Füllschlitze ausgeführt sein, die einen
Füllkanal bilden. Zu diesem Zweck ist die Beschaufelung des
Statorschaufelrades vorzugsweise derart ausgeführt, daß die Füllschlitze
tragenden Schaufeln bezüglich ihrer Vorder- und Rückseite nicht parallel
verlaufen. Im besonderen werden die Schaufeln vom Schaufelgrund
ausgehend zum Schaufelende - hier also vom Schaufelgrund zum
Schaufelende - hin, verjüngend ausgeführt. Im Schaufelgrund weist dabei die
den Füllschlitz tragende Schaufel eine Stärke auf, die es ermöglicht, den
gesamten Füllschlitz vom Querschnitt her in der Schaufel zu integrieren. Vom
Schaufelgrund zum Schaufelende hin, verkleinert sich die Schaufeldicke
zunehmend. Lediglich im Bereich des sich im wesentlichen vom
Schaufelgrund zur Schaufelvorderkante hin erstreckenden Füllkanales erfolgt
entsprechend der Kontur bzw. der Größe des Füllschlitzes bzw. des
Füllkanales eine örtliche Ausbuchtung bzw. Auswölbung an der Schaufel.
Diese bleibt jedoch im wesentlichen im Bereich des Schaufelendes bzw. der
Schaufelvorderkante angeordnet. Die Anzahl und die Größe der Füllschlitze
sowie deren Ausführung richtet sich im wesentlichen nach der gewünschten
Zeit zum Füllen des Retarderkreislaufes und dem geforderten
Flüssigkeitsdurchsatz zur Abfuhr der entwickelten Wärme. Eine derartige
Ausführung der Füllkanäle ermöglicht es, im sogenannten spießenden Betrieb,
d. h. beim Abfedern der von der Bohrspindel oder vom Pumpenrotor
aufgebrachten Rückstellkraft, eine ungestörte Meridianströmung zwischen
Rotor- und Statorschaufelrad zu erzeugen.
Andere Ausführungen der Füllkanäle sind ebenfalls denkbar, beispielsweise in
Form von Füllnocken oder in eine über die gesamte Breite verdickte Schaufel
eingearbeitete Schlitze.
Im geschlossen ausgeführten Kreislauf ist ein Betriebsmittelbehältnis integriert.
Dieses ist in Einbaulage oberhalb des Retarders angeordnet. Dies ermöglicht
es, evt. Leckageverluste schnell durch Zuführung zum Arbeitsraum
auszugleichen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist nachfolgend anhand von
Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Antriebssystem, einsetzbar sowohl für eine
Tiefbohrvorrichtung als auch eine Tiefbohrpumpenvorrichtung in
Einbaulage;
Fig. 2 eine Ansicht A-A gemäß Fig. 1 auf ein Statorschaufelrad.
Die Fig. 1 verdeutlicht einen Ausschnitt aus einem Antriebssystem 1, wie es
für eine Tiefbohrvorrichtung oder eine Tiefbohrpumpenvorrichtung einsetzbar
ist. Dieses umfaßt, hier im einzelnen nicht dargestellt, eine Antriebsmaschine
und wenigstens ein, wenigstens mittelbar über die Antriebsmaschine rotierend
antreibbares Abtriebsbauteil. Dieses ist
- a) im Fall der Tiefbohrvorrichtung als Bohrspindel, bzw.
- b) im Fall der Tiefbohrpumpenvorrichtung als Pumpenrotor, der beispielsweise als Schraubenspindel ausgeführt sein kann, ausgeführt.
Im allgemeinen wird die Bohrspindel und der Pumpenrotor nicht direkt mit der
Antriebswelle der Antriebsmaschine sondern über ein Gestänge gekoppelt
sein. Das Gestänge wird in diesem Fall ebenfalls als Bestandteil des Abtriebs
angesehen.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Antriebsmaschine und dem
Abtriebsbauteil ein hydrodynamischer Retarder 2 vorgesehen, d. h. zwischen
Antriebsmaschine und Gestänge und/oder Bohrspindel und Pumpenrotor. Der
hydrodynamische Retarder 2 umfaßt ein Rotorschaufelrad 3 und ein
Statorschaufelrad 4, welche miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 5
bilden. Der hydrodynamische Retarder, insbesondere das Statorschaufelrad 4,
ist in einem Gehäuse 6 gelagert. Das Rotorschaufelrad 3 steht ständig
wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine in Triebverbindung. Es kann
dazu drehfest wenigstens mittelbar mit einer hier im einzelnen nicht
dargestellten Antriebswelle oder den Abtriebsbauteilen gekoppelt sein.
In der dargestellten Ausführung handelt es sich um ein mit der Bohrspindel
der Tiefbohrvorrichtung oder dem Pumpenrotor einer
Tiefbohrpumpenvorrichtung drehfest gekoppeltes Bauteil 7.
Das Rotorschaufelrad 3 und das Statorschaufelrad 4 weisen eine schräge
Beschaufelung 8 bzw. 9 auf, d. h. die Schaufeln sind gegenüber der
Trennebene E zwischen dem Rotor 3 - und dem Statorschaufelrad 4 geneigt
angeordnet. Die Schaufelrichtung, d. h. die Neigung der einzelnen Schaufeln
gegenüber dem jeweiligen Schaufelgrund - für das Statorschaufelrad mit 10,
für das Rotorschaufelrad mit 11 bezeichnet - zum jeweiligen Schaufelende hin
- für das Rotorschaufelrad mit 12 und das Statorschaufelrad mit 13
bezeichnet, in Richtung der Trennebene E ist derart gewählt, daß im
Normalbetrieb, d. h. beim Antrieb der Bohrspindel bzw. des mit diesem
drehfest verbundenen Bauteiles 7 oder des Pumpenrotors bzw. des mit
diesem drehfest gekoppelten Bauteiles 7 über die Antriebsmaschine das
Rotorschaufelrad 3 fortlaufend mitgeführt wird, jedoch aufgrund der schrägen
Beschaufelung sich kein geschlossener Kreislauf von Betriebsmittel zwischen
dem Rotor- und Statorschaufelrad entstehen kann. Die Arbeitsweise des
Rotorschaufelrades 3 in diesem Betriebszustand kann als "fliehend"
gegenüber dem Statorschaufelrad bezeichnet werden. Das Betriebsmittel
verbleibt im wesentlichen zwischen den zwei einander benachbarten
Schaufeln der Beschaufelung 9 des Rotorschaufelrades 3. Es findet keine
Umwälzung in Richtung des Statorschaufelrades 4 dahingehend statt, daß ein
Bremsreaktionsmoment erzeugt wird. Der hydrodynamische Retarder 2
arbeitet somit im Normalbetrieb des Antriebssystems im wesentlichen mit der
Wirkung eines Freilaufes. Bei der Auslegung des Antriebssystems ist lediglich
die zur Rotation des Rotorschaufelrades 3 und damit die zur Umwälzung des
Betriebsmittels durch das Rotorschaufelrad 3 geringe erforderliche Leistung
zu berücksichtigen.
Im Normalbetrieb wird das Drehmoment von der Antriebsmaschine auf das
rotierend antriebbare Abtriebsbauteil -
- a) im Fall der Tiefbohrvorrichtung auf die mehrere hundert Meter lange Bohrspindel und
- b) im Fall der Tiefbohrpumpenvorrichtung auf den sich ebenfalls über eine
erhebliche Distanz erstreckenden Pumpenrotor -
übertragen. Dies führt dazu, daß aufgrund der Länge der Abtriebsbauteile diese der Torsion ausgesetzt sind. Die Torsionskräfte werden in den Abtriebsbauteilen gespeichert. Die Verdrehung der Abtriebsbauteile in, Rotationsrichtung führt dazu, daß diese beim Abschalten der Antriebsmaschine einer Rückstellkraft ausgesetzt sind bzw. ein Rückstellmoment gegenüber der Antriebsmaschine auslösen. Das Rückstellmoment führt zur Lösung der Verdrehung, was je nach Größe zu einer stoßartigen Belastung der Antriebsmaschine und der dieser nachgeschalteten Bauteile führen kann.
Das Rotorschaufelrad 3 des hydrodynamischen Retarders 2 wird bei
Rückstellung der Bohrspindel bzw. des Pumpenrotors aufgrund der
wenigstens mittelbar drehfesten Verbindung mit dieser bzw. diesem oder
einem mit dieser bzw. diesem verbundenem Bauteil 7 entgegen der
Drehrichtung im Normalbetrieb - der Normalbetrieb ist hier mit II bezeichnet,
die entgegengesetzte Drehrichtung mit I - bewegt. Aufgrund der schrägen
Beschaufelung arbeitet der hydrodynamische Retarder beim Rückstellen wie
eine hydrodynamische Bremse, d. h. im sogenannten "spießenden" Betrieb.
Entsprechend des Füllungsgrades und der Umfangsgeschwindigkeit im
Bereich der Lagerung des Rotorschaufelrades 3 wird ein bestimmtes
Bremsmoment am Statorschaufelrad 4 erzeugt, daß dem Rückstellmoment
entgegengesetzt gerichtet ist und damit der Abfederung des
Rückstellmomentes dient.
Da der hydrodynamische Retarder 2 aufgrund der schrägen Beschaufelung
und der Möglichkeit, entsprechend der Schaufelrichtung eine Freilaufwirkung
zu erzielen, ständig befüllt sein kann, ist das Vorsehen eines separaten Zu-
und Abflusses für den Normalbetrieb II des gesamten Antriebssystems nicht
erforderlich. Im Normalbetrieb, d. h. beim Antrieb der Bohrspindel oder des
Pumpenrotors über die Antriebsmaschine, wird das Betriebsfluid vom
Rotorschaufelrad 3 mitgeführt und umgewälzt. Ein sogenannter
Arbeitskreislauf zwischen dem Rotor- und dem Statorschaufelrad 3 bzw. 4
wird lediglich im Falle der Rückstellung der Bohrspindel oder des
Pumpenrotors erzeugt.
Dem torusförmigen Arbeitsraum 5 zwischen Rotor- und Statorschaufelrad ist
ein geschlossener Kreislauf für das Betriebsfluid zugeordnet, welcher hier mit
14 bezeichnet ist. Der geschlossene Kreislauf 14 dient dazu, erwärmtes
Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum 5 herauszuführen und
diesem nach Abkühlung direkt wieder zuzuführen oder eventuell über einen
hier, im einzelnen nicht dargestellten Wärmetauscher zu führen und dem
hydrodynamischen Retarder wieder zuzuführen. Der Austritt aus dem
torusförmigen Arbeitsraum wird über Schlitze 15 im Schaufelgrund 10 des
Statorschaufelrades 4 ermöglicht. Die Zufuhr des Betriebsmittels erfolgt nach
erfolgter Kühlung über entsprechende Einrichtungen im Statorschaufelrad 4.
Diese Einrichtungen können beispielsweise als sogenannte Füllschlitze 16
ausgeführt sein, die den Füllkanal bilden. Zu diesem Zweck ist die
Beschaufelung des Statorschaufelrades, wie in Fig. 2 dargestellt, derart
ausgeführt, daß die Füllschlitze tragenden Schaufeln bezüglich ihrer Vorder- 20
und Rückseite 21 nicht parallel verlaufen. Im besonderen werden die
Schaufeln vom Schaufelgrund ausgehend zum Schaufelende - hier also vom
Schaufelgrund 10 zum Schaufelende 13 - hin, verjüngend ausgeführt. Im
Schaufelgrund weist dabei die den Füllschlitz tragende Schaufel eine Stärke
auf, die es ermöglicht, den gesamten Füllschlitz vom Querschnitt her in der
Schaufel zu integrieren. Vom Schaufelgrund 10 zum Schaufelende 13, hier
der Schaufelvorderkante, hin, verkleinert sich die Schaufeldicke zunehmend.
Lediglich im Bereich des sich im wesentlichen vom Schaufelgrund 10 zur
Schaufelvorderkante hin erstreckenden Füllkanales erfolgt entsprechend der
Kontur bzw. der Größe des Füllschlitzes bzw. des Füllkanales eine örtliche
Ausbuchtung bzw. Auswölbung an der Schaufel. Diese bleibt jedoch im
wesentlichen im Bereich des Schaufelendes bzw. der Schaufelvorderkante
angeordnet. Die Anzahl und die Größe der Füllschlitze 16 sowie deren
Ausführung richtet sich im wesentlichen nach der gewünschten Zeit zum
Füllen des Retarderkreislaufes und dem geforderten Flüssigkeitsdurchsatz zur
Abfuhr der entwickelten Bremswärme. Eine derartige Ausführung der
Füllkanäle ermöglicht es, im sogenannten spießenden Betrieb, d. h. beim
Abfedern der von der Bohrspindel aufgebrachten Rückstellkraft, eine
ungestörte Meridianströmung zwischen Rotor- und Statorschaufelrad zu
erzeugen.
Neben den hier dargestellten vorteilhaften Ausführungen der Füllschlitze ist es
ebenfalls denkbar, die Beschaufelung des Statorschaufelrades mit
Füllschlitzen derart zu versehen, daß entweder lediglich der Bereich der
Füllschlitze vom Schaufelgrund zum Schaufelende hin verstärkt oder aber die
gesamte Schaufel, welche die Füllschlitze trägt, verdickt ausgeführt ist. Diese
beiden letztgenannten Möglichkeiten bewirken jedoch das Entstehen von
Verwirbelungen und Abreißen der Strömung im Bereich dieser derart
gestalteten Schaufeln im spießenden Betrieb.
In dem geschlossenen Kreislauf 14 kann eine Einrichtung zur Kühlung,
beispielsweise in Form eines Wärmetauschers, angeordnet sein. Der
geschlossene Kreislauf 14 kann jedoch auch derart gestaltet werden, daß
aufgrund von dessen Länge bzw. der Möglichkeit der Zwischenlagerung des
Betriebsmittels bereits eine Kühlung erfolgt. Auf einen externen Kühlkreislauf
kann daher verzichtet werden.
Für die konstruktive Ausgestaltung und Einbindung des hydrodynamischen
Retarders gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Erfindungswesentlich ist
jedoch eine Anordnung eines hydrodynamischen Retarders in einer
Tiefbohrvorrichtung zwischen Antriebsmaschine und Bohrspindel, und in einer
Tiefbohrpumpenvorrichtung zwischen Antriebsmaschine und dem
Pumpenrotor.
Claims (16)
1. Tiefbohrvorrichtung, umfassend
- 1. 1.1 eine Antriebsmaschine;
- 2. 1.2 eine von der Antriebsmaschine wenigstens mittelbar antreibbare Bohrspindel;
- 3. 1.3 eine, zwischen Antriebsmaschine und Bohrspindel angeordnete Einrichtung zur Kompensation der bei Änderung des Betriebszustandes möglichen auftretenden Rückstellmomente an der Bohrspindel (7);
- 1. 1.4 die Einrichtung ist als hydrodynamischer Retarder (2), umfassend ein Rotor- (3) und ein Statorschaufelrad (4), ausgeführt;
- 2. 1.5 Rotorschaufelrad (3) und Statorschaufelrad (4) bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum (5), welcher bei Betrieb der Tiefbohrvorrichtung stets befüllt ist;
- 3. 1.6 das Rotorschaufelrad (3) steht wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine in ständiger Triebverbindung;
- 4. 1.7 die Beschaufelung (8, 9) von Rotor- (3) und Statorschaufelrad (4) ist
derart geneigt gegenüber einer Trennebene (E) zwischen dem Rotor-
(3) und dem Statorschaufelrad (4) ausgeführt, daß aufgrund der
Schaufelrichtung (10, 11)
- 1. 1.7.1 in der Betriebsweise des Antriebes der Bohrspindel (7) das Rotorschaufelrad (3) im wesentlichen im Freilauf rotiert, und
- 2. 1.7.2 im Fall der Unterbrechung des Kraftflusses beim Auftreten von Rückstellmomenten an der Bohrspindel zwischen Rotorschaufelrad (3) und Statorschaufelrad (4) ein Bremsmoment erzeugt wird.
2. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die
folgenden Merkmale:
- 1. 2.1 das Statorschaufelrad (4) weist im Schaufelgrund (10) schlitzförmige Öffnungen (15) auf;
- 2. 2.2 der Beschaufelung (8) des Statorschaufelrades (4) sind Einrichtungen zur Befüllung des hydrodynamischen Retarders (2) zugeordnet;
- 3. 2.3 die schlitzförmigen Öffnungen (15) und die Einrichtungen zur Befüllung sind miteinander über einen Kreislauf (14) gekoppelt.
3. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kreislauf als geschlossener Kreislauf (14) ausgeführt ist.
4. Tiefbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Retarder (2) frei von einem externen
Kühlkreislauf ist.
5. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im
geschlossenen Kreislauf ein Wärmetauscher vorgesehen ist.
6. Tiefbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet
durch die folgenden Merkmale:
- 1. 6.1 in der Beschaufelung (8) des Statorschaufelrades (4) sind Füllkanäle (16) integriert;
- 2. 6.2 die Füllkanäle (16) tragenden Schaufeln sind vom Schaufelgrund (10) bis hin zur Schaufelvorderkante (20) verjüngend ausgeführt;
- 3. 6.3 im Bereich der Schaufelvorderkante (20) ist in der Rückseite (21) der Schaufel eine örtliche Verdickung für den Füllkanal (16) vorgesehen.
7. Tiefbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß bezogen auf die Einbaulage des
hydrodynamischen Retarders (2) im Kreislauf (14) ein Hochbehälter
vorgesehen ist, welcher einen bestimmten Betriebsmittelspiegel
aufweist.
8. Tiefbohrpumpenvorrichtung, umfassend
- 1. 8.1 eine Antriebsmaschine;
- 2. 8.2 ein von der Antriebsmaschine wenigstens mittelbar mit einem Gestänge gekoppelter und antreibbarer Pumpenrotor (7);
- 3. 8.3 eine, zwischen Antriebsmaschine und Pumpenrotor (7) oder Gestänge angeordnete Einrichtung zur Kompensation der bei Änderung des Betriebszustandes möglichen auftretenden Rückstellmomente;
- 1. 8.4 die Einrichtung ist als hydrodynamischer Retarder (2), umfassend ein Rotor- (3) und ein Statorschaufelrad (4), ausgeführt;
- 2. 8.5 Rotorschaufelrad (3) und Statorschaufelrad (4) bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum (5), welcher bei Betrieb der Tiefbohrpumpenvorrichtung stets befüllt ist;
- 3. 8.6 das Rotorschaufelrad (3) steht wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine in ständiger Triebverbindung;
- 4. 8.7 die Beschaufelung (8, 9) von Rotor- (3) und Statorschaufelrad (4) ist
derart geneigt gegenüber einer Trennebene (E) zwischen dem Rotor-
(3) und dem Statorschaufelrad (4) ausgeführt, daß aufgrund der
Schaufelrichtung (10, 11)
- 1. 8.7.1 in der Betriebsweise des Antriebes des Pumpenrotors das Rotorschaufelrad (3) im wesentlichen im Freilauf rotiert, und
- 2. 8.7.2 im Fall der Unterbrechung des Kraftflusses beim Auftreten von Rückstellmomenten zwischen Rotorschaufelrad (3) und Statorschaufelrad (4) ein Bremsmoment erzeugt wird.
9. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- 1. 9.1 das Statorschaufelrad (4) weist im Schaufelgrund (10) schlitzförmige Öffnungen (15) auf;
- 2. 9.2 der Beschaufelung (8) des Statorschaufelrades (4) sind Einrichtungen zur Befüllung des hydrodynamischen Retarders (2) zugeordnet;
- 3. 9.3 die schlitzförmigen Öffnungen (15) und die Einrichtungen zur Befüllung sind miteinander über einen Kreislauf (14) gekoppelt.
10. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreislauf als geschlossener Kreislauf (14) ausgeführt ist.
11. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder frei von einem externen
Kühlkreislauf ist.
12. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß im geschlossenen Kreislauf (14) ein
Wärmetauscher vorgesehen ist.
13. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 1. 13.1 in der Beschaufelung (8) des Statorschaufelrades (4) sind Füllkanäle (16) integriert;
- 2. 13.2 die die Füllkanäle (16) tragenden Schaufeln sind vom Schaufelgrund (10) bis hin zur Schaufelvorderkante (20) verjüngend ausgeführt;
- 3. 13.3 im Bereich der Schaufelvorderkante (20) ist in der Rückseite (21) der Schaufel eine örtliche Verdickung für den Füllkanal (16) vorgesehen.
14. Tiefbohrpumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Einbaulage des
hydrodynamischen Retarders (2) im Kreislauf (14) ein Hochbehälter
vorgesehen ist, welcher einen bestimmten Betriebsmittelspiegel
aufweist.
15. Verwendung eines hydrodynamischen Retarders in einem
Antriebssystem mit einer Antriebsmaschine und einem rotierend
antreibbaren Abtrieb zur Kompensation vom Abtrieb im Fall der
Unterbrechung des Kraftflusses im Antriebssystem ausgelöster
Rückstellmomente.
16. Verwendung eines hydrodynamischen Retarders in einer
Tiefbohrvorrichtung zwischen Antriebsmaschine und Bohrspindel zur
Kompensation der durch die Bohrspindel bei Unterbrechung des
Kraftflusses im Antriebsstrang ausgelösten Rückstellmomente.
Priority Applications (5)
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