DE19849756A1 - Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge, insbes. zum Antreiben einer Bohrlochpumpe - Google Patents
Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge, insbes. zum Antreiben einer BohrlochpumpeInfo
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Abstract
In einem Gehäuse (12), das zwei voneinander abgewandte Durchlässe (24, 26) für ein Gestänge (10) aufweist, ist eine drehantreibbare Hülse (30) gelagert, die einen Abschnitt des Gestänges (10) umschließt und durch einen Drehantrieb angetrieben werden kann. Das Gestänge (10) ist durch eine Kupplung (40) mit der Hülse (30) verbunden. Eine hydrodynamische Rücklaufbremse (60, 70) zum kontrollierten Abbau von im Gestänge (10) gespeicherter Verdrillungsenergie fördert im Betrieb einen Fluidstrom durch eine Drosselstelle (90). Um zu erkennen, ob im Gestänge (10) Verdrillungsenergie gespeichert ist, die ein Gefahrenpotential darstellen könnte, ist in Verbindung mit der Drosselstelle (90) eine Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) angeordnet, die ein Überwachungssignal abgibt, wenn der Druck des Fluids über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
In einem Gestänge, das eine im Verhältnis zu seinem Durchmesser
erhebliche Länge aufweist, wie dies typischerweise bei einem
Bohrlochgestänge der Fall ist, hat jede Belastung mit einem von
dem Gestänge zu übertragenden Drehmoment die Folge, daß das
Gestänge sich elastisch verdrillt und somit elastische Formän
derungsarbeit in sich speichert, die plötzlich freiwerden kann,
wenn die Belastung mit dem Drehmoment aufhört. Diese Formände
rungsarbeit, die auch als Verdrillungsenergie bezeichnet werden
kann, ist abhängig von dem eingeleiteten Drehmoment und der
Länge des Gestänges. Bei einem Antriebskopf der genannten Gat
tung wird das Drehmoment beispielsweise von einem Elektromotor
über ein Getriebe mit Untersetzungsverhältnis 4 : 1 auf die Hülse
übertragen und von dort über das möglicherweise mehr als ein
tausend Meter lange Gestänge zu einem mit dessen unterem Ende
verbundenen Pumpenrotor weitergeleitet. Bei einer Belastung des
Gestänges mit dem größten zulässigen Drehmoment kann es vorkom
men, daß die Verdrillung des Gestänges von der Hülse bis zum
unteren Ende 100 oder mehr Umdrehungen ausmacht. Wird nun der
Motor abgeschaltet, oder fällt er wegen eines Defekts aus, so
muß dafür gesorgt werden, daß die im Gestänge gespeicherte Ver
drillungsenergie nicht schlagartig frei wird. Diese nötige Vor
sorge hat dazu geführt, daß gattungsgemäße Antriebsköpfe mit
einer ständig betriebsbereiten Rücklaufbremse in Form einer
Bremse, z. B. einer Fluidbremse ausgestattet sind.
Bei einem bekannten Antriebskopf der genannten Gattung
(DE 196 16 578 C1) weist die Rücklaufbremse einen hydraulischen Kreis
lauf mit einer Pumpe und einer Drosselstelle auf. Die Pumpe hat
einen Rotor, der über ein Richtungsgesperre nur bei Rücklauf
drehmomentübertragend mit der Hülse verbunden ist, über die das
Gestänge im normalen Betrieb angetrieben wird.
Ein anderer bekannter Antriebskopf der genannten Gattung
(DE 196 28 950 A1) hat als Rücklaufbremse einen hydrodynamischen
Retarder mit einem Rotorschaufelrad und einem Statorschaufel
rad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden,
welcher bei Betrieb stets mit Fluid gefüllt ist. Das Rotor
schaufelrad steht wenigstens mittelbar mit einer Antriebsma
schine für das Gestänge in ständiger Triebverbindung. Die Be
schaufelung von Rotor- und Statorschaufelrad ist derart geneigt
gegenüber einer Trennebene zwischen diesen beiden Schaufelrä
dern ausgeführt, daß aufgrund der Schaufelrichtung bei von der
Antriebsmaschine angetriebenem Gestänge das Rotorschaufelrad im
wesentlichen im Freilauf rotiert, hingegen im Fall der Unter
brechung des Kraftflusses von der Antriebsmaschine, beim Auf
treten von Rückstellmomenten am Bohrlochgestänge, ein Bremsmo
ment zwischen Rotorschaufelrad und Statorschaufelrad erzeugt
wird.
Ein anderer bekannter Antriebskopf für ein drehantreibbares
Bohrlochgestänge (GB 2 299 849 A) hat als Rücklaufbremse eben
falls einen hydrodynamischen Retarder mit einem Rotorschaufel
rad und einem Statorschaufelrad; dabei ist das Rotorschaufelrad
durch ein mechanisches Richtungsgesperre mit einer das Gestänge
umschließenden Hülse derart verbunden, daß das Rotorschaufelrad
nur bei Rücklauf angetrieben wird.
Zum schnellen Abbremsen von Massen mit hoher kinetischer Ener
gie eignen sich bekanntermaßen auch Viskobremsen (DE 39 09 231 A1);
solche Bremsen sind allerdings, soweit ersichtlich, bisher
als Rücklaufbremsen für drehantreibbare Gestänge, insbesondere
Bohrlochgestänge, bisher nicht vorgeschlagen worden.
Allen Fluidbremsen ist gemeinsam, daß ihre Bremswirkung mehr
oder weniger temperaturabhängig ist. Dies kann bei Verwendung
einer Fluidbremse als Rücklaufbremse für ein Bohrlochgestänge
zu Problemen führen, da Antriebsköpfe für Bohrlochgestänge
häufig bei extremen Temperaturen und bei an manchen Einsatz
orten außerordentlich großen Unterschieden zwischen Tag- und
Nachttemperatur eingesetzt werden. Dabei kann die Temperatur
abhängigkeit der für Fluidbremsen üblicherweise verwendeten
Fluide dazu führen, daß z. B. ein für durchschnittliche oder
hohe Temperaturen geeignetes Fluid bei niedrigen Temperaturen
derart zäh wird, daß die Rücklaufbremse nicht imstande ist, in
einem Bohrlochgestänge gespeicherte Verdrillungsenergie so
weitgehend abzubauen, daß am Antriebskopf gefahrlos gearbeitet
werden kann.
Gemäß der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 197 48 907
wird bei einem gattungsgemäßen Antriebskopf der Stator einer
Rücklaufbremse durch eine Verriegelung am Drehen gegenüber
dem Gehäuse gehindert. Die Verriegelung ist nur lösbar, wenn
das Bohrlochgestänge im wesentlichen frei von Verdrillungsener
gie ist. Somit läßt sich gefahrlos prüfen, ob die Verdrillungs
energie im wesentlichen abgebaut ist. Diese Prüfung muß manuell
erfolgen.
Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, einen gat
tungsgemäßen, insbesondere zum Antreiben einer Bohrlochpumpe
geeigneten Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge, der
eine Rücklaufbremse aufweist, derart weiterzubilden, daß sich
gefahrlos feststellen läßt, ob die Verdrillungsenergie im we
sentlichen abgebaut worden ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Sensierung des Fluiddrucks in Verbindung
mit der Drosselstelle ermöglicht ein Erkennen des Restdrucks,
der durch die hydrodynamische Rücklaufbremse im Fluid erzeugt
wird. Dieser Restdruck ist abhängig von der im Gestänge ge
speicherten Verdrillungsenergie und ermöglicht daher eine Aus
sage über ein vom Antriebskopf ausgehendes Gefahrenpotential.
Liegt der Druck unter einem vorbestimmten Schwellenwert, so
kann davon ausgegangen werden, daß die Verdrillungsenergie nahe
zu restlos abgebaut ist und keine Gefahr mehr darstellt. Das
Überwachungssignal kann z. B. von Wartungspersonal visuell oder
taktil wahrgenommen werden.
Durch die in Anspruch 2 beschriebene Anordnung kann der Antriebs
kopf besonders einfach realisiert werden.
Mit der im Anspruch 3 beschriebenen Weiterbildung der Erfindung
wird erreicht, daß sich der Antriebskopf wieder in einem Grund
zustand befindet, nachdem im Gestänge gespeicherte Verdrillungs
energie nahezu vollständig abgebaut worden ist. Beispielsweise
kann bei besonders tiefen Temperaturen zähflüssiges Fluid die
Drosselstelle zunächst verstopft haben, so daß erst bei Er
höhung der Umgebungstemperatur ein kontrollierter Abbau von im
Gestänge gespeicherter Verdrillungsenergie möglich ist. Nach
der dann erfolgten Entspannung des Gestänges wird erfindungs
gemäß das Überwachungssignal abgeschaltet, so daß sich der An
triebskopf in seiner Grundstellung befindet und selbsttätig
wieder anlaufen könnte.
Die Gestaltung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine besonders ro
buste und zuverlässige Art der Drucksensierung.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht es, einen im
Fluidstrom verbleibenden Restdruck durch Wegnehmen eines
Anschlags vollständig abzubauen. Hierfür ist insbesondere die
Gestaltung gemäß Anspruch 6 zweckmäßig, bei der ein sich vor
dem Kolben stauender Fluidstrom in eine Fluidleitung gezielt
abgeleitet wird.
Besonders kompakt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß
Anspruch 7 ausgeführt werden.
Gemäß Anspruch 8 ist eine Zwangskopplung zwischen dem Über
wachungssignal und dem Drehantrieb gewährleistet, so daß ein
selbsttätiges Wiederanlaufen des Drehantriebs verhindert ist,
solange im Gestänge noch überhöhte Verdrillungsenergie gespei
chert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Antriebskopf in einem senkrech
ten axialen Schnitt;
Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt II in Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Antriebskopf dient zum Drehen eines
senkrechten Gestänges 10, das sich von der Erdoberfläche aus in
ein Bohrloch erstreckt und an seinem unteren Ende mit einem
nicht dargestellten Pumpenrotor, beispielsweise einem wendel
förmigen Rotor einer Exzenterschneckenpumpe, verbunden ist. Das
Gehäuse 12 umschließt eine Getriebekammer 14, eine im wesent
lichen waagerechte Zwischenwand 16, welche die Getriebekammer
14 von einer unter ihr angeordneten Dichtungskammer 18 trennt,
sowie eine Gesperre- und Bremsenkammer 20, die ebenfalls unter
der Getriebekammer 14 angeordnet und von der seitlich neben ihr
liegenden Dichtungskammer 18 durch eine senkrechte Zwischenwand
22 getrennt ist. Im Gehäuse sind senkrecht übereinander ein
unterer Durchlaß 24 und ein oberer Durchlaß 26 ausgebildet,
durch die hindurch das Gestänge 10 abgesenkt und angehoben wer
den kann. Die Getriebekammer 14 und die Gesperre- und Bremsen
kammer 20 sind durch einen Öldurchlaß 28 ständig miteinander
verbunden und im wesentlichen mit Getriebeöl gefüllt. Die Dich
tungskammer 18 enthält ein Sperrfluid, dessen Niveau durch eine
nicht dargestellte Überwachungseinrichtung, beispielsweise ein
Schauglas oder einen Sensor, überwacht werden kann.
Durch den oberen Durchlaß 26 erstreckt sich von oben her eine
Hülse 30 senkrecht nach unten in die Getriebekammer 14 und wei
ter durch die waagerechte Zwischenwand 16 hindurch in die Dich
tungskammer 18. Die Hülse 30 ist in der Zwischenwand 16 mittels
eines unteren Radiallagers 32 und unmittelbar darüber mittels
eines Axiallagers 34 gelagert und ist ferner im oberen Durchlaß
26 des Gehäuses 12 mittels eines oberen Radiallagers 36 gela
gert. Oberhalb des Gehäuses 12 ist die Hülse 30 durch eine Kupp
lung 40 üblicher Bauart drehmomentübertragend mit dem Gestänge
10 verbunden. Die Kupplung 40 ist lösbar, um das Gestänge 10 zu
heben oder zu senken. Ein unterer Endbereich der Hülse 30 ist
von einem topfförmigen Einsatz 42 umschlossen, der durch den
unteren Durchlaß 24 in das Gehäuse 12 eingesetzt und an diesem
festgeschraubt sowie abgedichtet ist. Gegen die Hülse 30 ist
der Einsatz 42 durch eine von ihm umschlossene untere Gleit
ringdichtung 44 abgedichtet. In einem Abstand oberhalb davon
ist eine obere Gleitringdichtung 46 angeordnet, welche die
Hülse 30 gegen die waagerechte Zwischenwand 16 abdichtet.
In einem Abstand parallel zur Hülse 30 ist eine Vorgelegewelle
48 als Bestandteil eines Getriebes 50 angeordnet, über das die
Hülse 30, und somit das Gestänge 10, von einem außerhalb des
Gehäuses 12 angeordneten, nicht dargestellten Motor, beispiels
weise Elektromotor, antreibbar ist. Die Vorgelegewelle 48 ist
im Gehäuse 12 mittels eines unteren Lagers 52 und eines oberen
Lagers 54 gelagert und weist zwischen diesen beiden Lagern ein
an ihr befestigtes oder, wie dargestellt, mit ihr einstückig
ausgebildetes Ritzel 56 auf, das mit dem Zahnrad 38 in ständi
gem Eingriff steht. Die Vorgelegewelle 48 hat einen Wellen
zapfen 58, der sich über das untere Lager 52 hinaus nach unten
erstreckt und ein Richtungsgesperre 60 trägt.
Zum Richtungsgesperre 60 gehören zwei auf dem Wellenzapfen 58
in axialem Abstand voneinander angeordnete Lager 62, zwischen
denen eine mit dem Wellenzapfen 58 zu gemeinsamer Drehung ver
bundene innere Laufbüchse 64 angeordnet ist. Die innere Lauf
büchse 64 ist in einem radialen Abstand von einer äußeren Lauf
büchse 66 umschlossen, die auf den beiden Lagern 62 gelagert
ist. Die beiden Laufbüchsen 64 und 66 sind mit der Vorgelege
welle 48 gleichachsig angeordnet und begrenzen einen Ringraum,
der drehrichtungsabhängige Klemmrollen 68 enthält. Das so ge
staltete Richtungsgesperre 60 wirkt in Betriebsdrehrichtung der
Vorgelegewelle 48 als Freilauf, sperrt jedoch und treibt eine
hydraulische Pumpe 70, wenn die Vorgelegewelle 48 in entgegen
gesetzter Richtung angetrieben wird.
Zur Pumpe 70 gehört eine Pumpenwelle 72, die an die äußere
Laufbüchse 66 angeflanscht ist und einen Pumpenrotor 74 trägt.
Der Pumpenrotor 74 ist mit der Pumpenwelle 72 zu gemeinsamer
Drehung verbunden, beispielsweise durch ein Vielnutprofil, und
ist von einem Pumpenstator 76 umschlossen. In den Pumpenrotor 74
sind mehrere, z. B. sechs radiale Zylinder 78 in gleichen
Winkelabständen eingearbeitet, die je einen Kolben 80 enthal
ten. Jeder Kolben 80 ist von einer Feder 82 radial nach außen
vorgespannt und stützt sich über einen Gleitkörper 84 an einer
zum Pumpenstator 76 gehörigen, ringförmig-ovalen Laufbahn 86
ab, so daß der Kolben 80 bei jeder vollen Umdrehung des Pum
penrotors 74 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Gegen
den Pumpenrotor 74 ist ein neben ihm angeordneter, axial zu ihm
hin federnd vorgespannter Steuerkörper 88 angeordnet, der am
Pumpenstator 76 gegen Drehen gesichert ist.
Radial außerhalb des Steuerkörpers 88 ist im Pumpenstator 76
eine Drosselstelle 90 angeordnet, die zu einem von der Pumpe 70
gespeisten hydraulischen Kreislauf gehört. Zu diesem Kreislauf
gehören ferner ein Einlaßkanal 92, der von der Gesperre- und
Bremsenkammer 20 durch den Pumpenstator 76 und den Steuerkörper
88 zum Zylinder 78 führt, sowie ein Auslaßkanal 94, der vom
Zylinder 78 durch den Steuerkörper 88 und den Pumpenstator 76
zur Drosselstelle 90 führt. Durch die Drosselstelle 90 gelangt
das von der Pumpe 70 geförderte Fluid wieder in die Gesperre- und
Bremsenkammer 20. Der Öldurchlaß 28 ermöglicht einen stän
digen Fluidaustausch zwischen der Getriebekammer 14 und der
Gesperre- und Bremsenkammer 20. Infolgedessen verteilt sich
Wärme, die durch die Drosselung entsteht, auf das gesamte Fluid,
das im dargestellten Beispiel zu einem erheblichen Teil in der
Getriebekammer 14 enthalten ist und das Getriebe 50 schmiert.
Das Richtungsgesperre 60 und die Pumpe 70 sind von unten her
durch eine mit einem Deckel 96 verschlossene Öffnung in das
Gehäuse 12 eingebaut. Ebenfalls an die Unterseite des Gehäuses
12 ist ein mit dem Gestänge 10 gleichachsiger Adapter 98 ange
flanscht, der den gesamten Antriebskopf trägt und ihn gegen
Drehen sichert.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 mit 11 bezeichnete Einzelheit darge
stellt. Durch die Drosselstelle 90 strömt im Betrieb der Pumpe
70 gefördertes Fluid vom Auslaßkanal 94 in die Gesperre- und
Bremsenkammer 20. Die Drosselstelle 90 wird von einer handels
üblichen Drossel gebildet, die in eine Gewindebohrung 100 in ei
nem Kolben 102 fluiddicht eingeschraubt ist. Der Kolben 102 hat
eine Axialbohrung 104, die den Auslaßkanal 94 mit der Drossel
stelle 90 fluidleitend verbindet. Der Strömungswiderstand in
der Bohrung 104 ist erheblich geringer als der Strömungswider
stand in der Drosselstelle 90.
Der Kolben 102 ist in einer Stufenbohrung 106 im Pumpenstator
76 axial verschiebbar gelagert. Die Stufenbohrung 106 hat eine
erste Stufe 108 und eine zweite Stufe 110; der Kolben 102 weist
einen im Durchmesser verringerten Absatz 112 auf, der in der in
Fig. 2 dargestellten Stellung in die Stufenbohrung 106 bis hinter
die zweite Stufe 110 eintaucht. Der Durchmesser des Absatzes
112 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Stufenboh
rung 106 nach der zweiten Stufe 110; deshalb bildet der Kolben
102 mit diesem Absatz mit dem Pumpenstator 76 einen fluiddich
ten Dichtsitz 114.
Auf dem Absatz 112 ist eine Feder 116 aufgeschoben, die sich
mit einem Ende am Kolben 102 abstützt und mit dem anderen Ende
an einer Stützscheibe 118. Die Feder 116 ist bevorzugt als
Tellerfederpaket ausgeführt. Die Stützscheibe 118 stützt sich
in der in Fig. 2 dargestellten Stellung an der ersten Stufe 108
der Stufenbohrung 106 ab, wobei sich die Feder 116 in einem
vorgespannten Zustand befindet. Ein am Umfang des Absatzes 112
angeordneter Sicherungsring 120 verhindert, daß die Feder 116
bzw. die Stützscheibe 118 im nichteingebauten Zustand des Kol
bens 102 von diesem entfernt werden können. Der Sicherungsring
120 liegt nicht an der zweiten Stufe 110 der Stufenbohrung 106
an, so daß der Kolben 102 axial bis zum Dichtsitz 114 verscho
ben werden kann. Zwischen der ersten Stufe 108 und der zweiten
Stufe 110 ist quer zur Achse der Stufenbohrung 106 im Pumpen
stator 76 eine Ableitung 122 ausgebildet, die die Stufenbohrung
106 fluidleitend mit der Gesperre- und Bremsenkammer 20 verbindet.
Auf seiner dem Absatz 112 axial entgegengesetzten Seite liegt
der Kolben 102 an einem Zwischenstück 124 an, das durch eine
Mehrzahl Federelemente 126 axial vorgespannt ist. Die Feder
elemente 126 stützen sich an einem Anschlagstück 128 ab, das
mittels eines Flansches 130 am Gehäuse 12 gehalten ist. Die
Vorspannung der Federelemente 126 auf das Zwischenstück 124
ist in der in Fig. 2 dargestellten Stellung größer als die Vor
spannung der Feder 116 auf den Kolben 102. Der Kolben 102 wird
daher über das Zwischenstück 124 vom Federelement 126 in der
dargestellten Stellung gehalten.
Das Zwischenstück 124 umschließt die handelsübliche Drossel an
der Drosselstelle 90 und weist eine Querleitung 138 auf, durch
die das Fluid von der Drosselstelle 90 in die Gesperre- und
Bremsenkammer 20 gelangen kann. Die Querleitung 138 stellt für
das Fluid einen geringeren Strömungswiderstand dar als die Dros
selstelle 90. Das Zwischenstück 124 ist radial in einer Bohrung
140 im Anschlagstück 128 geführt und läßt sich in dieser axial
verschieben. Ferner weist das Zwischenstück 124 an seinem Um
fang einen Ansatz 142 auf, der die axiale Bewegung des Zwischen
stücks 124 begrenzt, wenn das Federelement 126 in der Bohrung
140 zusammengedrückt wird, indem er am Anschlagstück 128 zum
Anliegen kommt.
Das Anschlagstück 128 durchsetzt den Flansch 130 und ist mit
diesem verschraubt. Der Flansch 130 ist wiederum mit dem Ge
häuse 12 verschraubt. Die Schnittstellen zwischen dem Gehäuse
12, dem Flansch 130 und dem Anschlagstück 128 sind durch Dich
tungen 144, 146, 148 fluiddicht abgedichtet. Das Anschlagstück
128 wird axial von einer Bohrung 150 durchsetzt, in der ein
Stift 152 axial verschiebbar gelagert ist. Der Stift 152 ist
ebenfalls mit einer Dichtung 154 fluiddicht abgedichtet. Der
Stift 152 liegt mit seinem bezogen auf Fig. 2 linken Ende am
Zwischenstück 124 an und wird an seinem rechten Ende durch
einen Schaltstößel 156 eines Schalters 158 in dieser Stellung
durch eine Feder 162 vorgespannt. Der Schalter 158 ist an einer
Abdeckung 160 befestigt, die mit dem Gehäuse 12 verschraubt ist
und kann drei Schaltstellungen 1, 2, 3 annehmen. Die Abdeckung
160 gewährleistet, daß das Anschlagstück 128 sowie der Flansch
130 von außen nicht zugänglich sind, ohne daß die Abdeckung 160
entfernt ist.
In der in Fig. 2 dargestellten Stellung befindet sich der
Schalter 158 in der Schaltstellung 2. Dabei dichtet der Kolben
102 am Dichtsitz 114 gegen den Pumpenstator 76 ab. Das
Federelement 126 spannt den Kolben 102 in dieser Stellung vor.
In der oben beschriebenen und in Fig. 2 dargestellten Stellung
befindet sich die erfindungsgemäße Drucksensiereinrichtung in
ihrer Ruhestellung. Im störungsfreien Bremsbetrieb verdrängt
die Pumpe 70 Fluid in den Auslaßkanal 94, das weiter durch die
Leitung 104, die Drosselstelle 90 und die Querleitung 138 in
die Gesperre- und Bremskammer 20 strömt. Der Fluidstrom wird
dabei an der Drosselstelle 90 abgebremst, so daß die Pumpe 70
die gewünschte Funktion als hydrodynamische Rücklaufbremse er
füllt. Die handelsübliche Drossel an der Drosselstelle 90 ist
so ausgewählt, daß die für den entsprechenden Antriebskopf
erforderliche Bremsleistung erzielt wird.
Kommt es vor der Drosselstelle 90 zu einem Fluidstau, der bei
spielsweise durch eine Verstopfung der Drosselstelle 90 verur
sacht sein kann, so baut sich im Auslaßkanal 94 ein Staudruck
auf, der über den Kolben 102 und das Zwischenstück 124 auf die
Federelemente 126 wirkt. Die Federelemente 126 werden zusammen
gepreßt und der Stift 152 durch das Zwischenstück 124 bezogen
auf Fig. 2 nach rechts verschoben. Der Stift 152 verschiebt den
Schaltstößel 156 in die Schaltstellung 3. Beim Umschalten aus
der Schaltstellung 2 in die Schaltstellung 3 wird der Drehan
trieb des Antriebskopfs so abgeschaltet, daß ein selbsttätiges
Wiederanlaufen des Antriebskopfs verhindert ist.
Sinkt der Staudruck im Auslaßkanal 94 wieder ab, was beispiels
weise möglich ist wenn sich bei einer erhöhenden Temperatur die
Viskosität des Fluids erhöht, so verschiebt das Federelement
126 das Zwischenstück 124 und den Kolben 102 entgegen der Feder
116 bezogen auf Fig. 2 wieder nach links. Die Drucksensierein
richtung befindet sich wieder in ihrer Ruhestellung. Während
der Bewegung aus der Ruhestellung in die Schaltstellung 3 wird
der Hub des Kolbens 102 durch den Ansatz 142 am Zwischenstück 124
begrenzt. Der Dichtsitz 114 zwischen dem Absatz 112 des
Kolbens 102 und dem Pumpenstator 76 bleibt dabei während des
gesamten Hubs erhalten. Das Fluid kann außer durch die Dros
selstelle 90 nicht abströmen.
Verbleibt die Drucksensiereinrichtung in der Schaltstellung 3,
weil die Drosselstelle 90 beispielsweise durch eine sich nicht
auflösende Verstopfung verschlossen ist, so kann der im Auslaß
kanal 94 verbleibende Staudruck manuell entlastet werden. Dazu
wird zunächst die Abdeckung 160 mit dem Schalter 158 vom Ge
häuse 12 entfernt. Der Schaltstößel 156 wird dabei durch die
Feder 162 in die Schaltstellung 1 gedrängt. In der Schaltstel
lung 1 ist der Drehantrieb des Antriebskopfs ebenfalls abge
schaltet. Es ist gewährleistet, daß das System während der fol
genden Arbeiten nicht selbsttätig anlaufen kann. Anschließend
wird das Anschlagstück 128 bzw. der Flansch 130 vom Gehäuse 12
entfernt. Dadurch werden die Federelemente 126 entlastet und
die Feder 116 verschiebt den Kolben 102 bezogen auf Fig. 2 nach
rechts. Dieser Hub erfolgt soweit, daß der Dichtsitz 114 ge
öffnet wird und das sich im Auslaßkanal 94 stauende Fluid durch
die Ableitung 122 weiter in die Gesperre- und Bremsenkammer 20
abströmen kann. Nach dem völligen Abbau des Restdrucks im Aus
laßkanal 94 und der dabei erfolgenden Entspannung des Gestänges
10, kann der Kolben 102 mit der handelsüblichen Drossel der
Drosselstelle 90, der Feder 116, der Stützscheibe 118 sowie dem
Sicherungsring 120 als Baueinheit aus der Stufenbohrung 106
entnommen und beispielsweise gereinigt werden. Der Antriebskopf
ist erst wieder betriebsbereit, nachdem die gesamte Drucksen
siereinrichtung ordnungsgemäß montiert ist und die Abdeckung
160 mit dem Schalter 158 am Gehäuse 12 befestigt ist.
Claims (8)
1. Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge (10), insbes.
zum Antreiben einer Bohrlochpumpe, mit
- - einem Gehäuse (12), das Durchlässe (24, 26) für das Gestänge (10) aufweist,
- - einem Drehantrieb,
- - einer drehantreibbaren Hülse (30), die einen Abschnitt des Gestänges (10) umschließend im Gehäuse (12) gelagert ist,
- - einer Kupplung (40), die das Gestänge (10) mit der Hülse (30) verbindet, und
- - einer hydrodynamischen Rücklaufbremse (60, 70) zum kontrol lierten Abbau von im Gestänge (10) gespeicherter Verdrillungse nergie, die im Betrieb einen Fluidstrom durch eine Drosselstelle (90) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (90) mit einer Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) in Verbindung steht, die ein Überwachungssignal abgibt, wenn der Druck des Fluids über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
2. Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) in Fluidstromrich
tung vor der Drosselstelle (90) angeordnet ist.
3. Antriebskopf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal nur solange
besteht, wie der Druck vor der Drosselstelle (90) einen vorbe
stimmten Schwellenwert übersteigt.
4. Antriebskopf nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensiereinrichtung (102,
124, 126) einen Kolben (102) umfaßt, der in einer Bohrung (106)
abdichtend verschiebbar geführt ist und durch ein Federelement
(126) entgegen dem Druck des Fluids elastisch vorgespannt ist.
5. Antriebskopf nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (126) auf der dem
Kolben (102) entgegengesetzten Seite durch einen wegnehmbaren
Anschlag (128) gehalten ist.
6. Antriebskopf nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (106) eine Ableitung
(122) mündet, die der Kolben (102) freigibt, wenn der das
Federelement (126) begrenzende Anschlag (128) weggenommen ist.
7. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (104) den Kolben (102)
im wesentlichen in dessen Bewegungsrichtung durchsetzt und die
Drosselstelle (90) innerhalb dieser Leitung (104) angeordnet
ist.
8. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal ein den
Drehantrieb abschaltendes Schaltsignal ist.
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