DE2025404C3

DE2025404C3 - Shock absorbers for drill pipes

Info

Publication number: DE2025404C3
Application number: DE19702025404
Authority: DE
Inventors: Edward V. Corpus-Christi Tex. Burge (V.St.A.)
Original assignee: Hawn Jun Richard Dean Dallas Tex (vsta)
Current assignee: Hawn Jun Richard Dean Dallas Tex (vsta)
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1970-05-25
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2025404A1; DE2025404B2

Description

>ie Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für lrgestängc. welcher aus einem an das Bohrgestänge chließbaren Rohrgehäuse besteht, in welchem eine dem Bohrmeißel verbindbare Spindel drehfest und il beweglich angeordnet ist, auf der in axialem itand voneinander zwei Dichtungselcmente anrdnet sind, die einen /wischen dem Bohrgehäuse und der Spindel gebildeten Ringraum dichtend abschließen. Beim Bohren treten vielfach Stöße auf, die das Bohrgestänge in axialer Richtung belasten und einen erhöhten Verschleiß des Bohrmeißeis verursachen. Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Stoßdämpfer der eingangs beschriebenen Gattung für Bohrgestänge aus den US-PS 32 25 566, 33 88 755 und 34 06 537 bekannt, die aus einem mit dem Bohrgestänge verbindbaren Außenrohr und einer an den Bohrmeißel> The invention relates to a shock absorber for lrgestängc. which from one to the drill pipe There is a closable tubular housing in which a spindle that can be connected to the drill bit is non-rotatable and il is movably arranged, on which two sealing elements are arranged axially from one another which seal off an annular space formed between the drill housing and the spindle. When drilling, shocks often occur that load the drill rod in the axial direction and cause a cause increased wear of the drill bit. Shock absorbers are used to avoid these disadvantages of the type described above for drill rods from US-PS 32 25 566, 33 88 755 and 34 06 537 known, consisting of an outer tube connectable to the drill string and one to the drill bit

jo anschließenden Spindel aufgebaut sind, wobei zwischen diesen beiden Teilen ein Ringraum gebildet ist, der oben und unten abgedichtet wird und mit einem Gas oder auch mit einem Stahlgeflecht und einer Flüssigkeit gefüllt sein kann. Diese bekannten Stoßdämpfer für Bohrgestänge sind nicht besonders wirksam, weil sie nur eine sehr eng begrenzte Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und der Spindel gestatten, die in beiden Bewegungsrichtungen gleich ist.jo subsequent spindle are built, with between these two parts an annular space is formed, which is sealed at the top and bottom and with a gas or can also be filled with a steel mesh and a liquid. These known shock absorbers for Drill rods are not particularly effective because they have very limited relative movement between allow the outer tube and the spindle, which is the same in both directions of movement.

Aus den US-PS 33 49 858 und 27 12 435 sind Steuerventile und ein Stoßdämpfer für Bohrgestänge bekannt, der aus mehreren auf den Umfang eines teleskopierbaren Zwischenstückes verteilt angeordneten Zylindern mit darin eingesetzten Drosselventilen besteht, durch welche zum Zwecke der Stoßdämpfung eine Flüssigkeit gedruckt wird. Zwischen den Zylindern sind Druckfedern in die teleskopierbaren Teile des Zwischenstückes eingesetzt, deren Federkraft zum Einfedern überwunden werden muß und die dazu dienen, das teleskopierbar Zwischenstück in seine Ausgangslage zurückzuschieben. Dieser bekannte Stoßdämpfer mit den eingesetzten Steuerventilen hat ebenfalls den Nachteil, daß er nur eine eng begrenzte Relativbewegung der teleskopierbaren Teile des Zwischenstückes zuläßt, wobei auch hierbei die Relativbewegungen in beiden Richtungen mangels Regulierbarkeit der eingesetzten Steuerventile mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen.From the US-PS 33 49 858 and 27 12 435 control valves, and a shock absorber for drill pipe are known, which consists of several on the circumference of a telescopic intermediate piece is distributed is arranged cylinders having inserted therein throttle valves through which a liquid is printed for the purpose of shock absorption. Between the cylinders, compression springs are inserted into the telescopic parts of the intermediate piece, the spring force of which must be overcome for compression and which serve to push the telescopic intermediate piece back into its starting position. This known shock absorber with the control valves used also has the disadvantage that it allows only a narrowly limited relative movement of the telescopic parts of the intermediate piece, the relative movements in both directions taking place at the same speed due to the lack of controllability of the control valves used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer für Bohrgestänge zu schaffen, bei dem die Relativbewegung zwischen dem Rohrgehäuse und der Spindel in dem Sinne steuerbar ist, daß die Einfederungsbewegung der Spindel langsamer ist als die Auszugsbewegung.The invention has for its object to provide a shock absorber for drill rods in which the Relative movement between the tubular housing and the spindle can be controlled in the sense that the compression movement the spindle is slower than the pull-out movement.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Ringraum aus einer oberen und unteren Kammer besteht, welche durch einen Durchlaß verbunden und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, und daß in einer der beiden Kammern eine Ventilanordnung vorgesehen ist, mittels welcher ein Durchtritt der Flüssigkeit bei einer Relativbewegung des Rohrgehäuses gegenüber der Spindel steuerbar ist und die zusätzlich eine Drossel zur Begrenzung des Flüssigkeitsdurchtritts bei Abwärtsverschiebung des Rohrgehäuses gegenüber der Spindel aufweist.As a technical solution to this problem, it is proposed that the annular space consists of an upper and lower chamber, which are connected by a passage and filled with a liquid, and that a valve arrangement is provided in one of the two chambers, by means of which a passage of the Liquid can be controlled during a relative movement of the tubular housing with respect to the spindle and the In addition, a throttle to limit the passage of liquid when the tubular housing is moved downwards has opposite the spindle.

Bei einer praktischen Ausführungsform mit in der unteren Kammer vorgesehener Ventilanordnung kann mit der Drossel zusätzlich ein nach abwärts gerichteter Flüssigkeitsdurchtritt bei Aufwärtsverschicbung des Rohrgehäuses gegenüber der Spindel gesteuert werden.In a practical embodiment with a valve arrangement provided in the lower chamber with the throttle an additional downwardly directed liquid passage when the upward displacement of the Tubular housing can be controlled relative to the spindle.

Außerdem kann die Ventilanordnung einen mit mehreren axialen Bohrungen versehenen Buchsenteil enthalten, wobei in einigen dieser Bohrungen den Fliissigkeitsdiirchtritt n.ich aufwärts sperrende Ventildeckel eingeset/l siriJ. Die Drosseln können aus in dieIn addition, the valve arrangement can have a socket part provided with a plurality of axial bores In some of these bores, the fluid does not pass through valve covers that block upwards used / l siriJ. The chokes can go out into the

^fli Ventildccke freie Bohrungen eingreifenden. einstellKircn Drossel/apfcn besiehen. ^fl i valve cover engaging free bores. Adjusting the throttle / apfcn.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ventilanordnung in einem Rohrstück des RohrgehäusesIn a further embodiment of the invention, the Valve arrangement in a pipe section of the pipe housing

angeordnet sein, welches zu diesem Zweck radiale Bohrungen aufweist, die mit den ventildeckelfreien axialen Bohrungen in Verbindung stehen, wobei in die radialen Bohrungen die Drosselzapfen eingesetzt sind, welche mit einem Kopfstück versehen siiid, das der Form der axialen Bohrung angepaßt und zwischen einer die Bohrung voll freigebenden Stellung und einer die Bohrung voll sperrenden Stellung einstellbar ist.be arranged, which for this purpose has radial bores that are free from the valve cover axial bores are in connection, the throttle pins are inserted into the radial bores, which is provided with a head piece, which is adapted to the shape of the axial bore and between a the hole fully releasing position and a fully locking position of the hole is adjustable.

Um die Drehbewegung zwischen dem Rohrgehäuse und der Spindel übertragen zu können, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwischen der Innenwand des Rohrgehäuses und der Außenwand der Spindel mit diesen in drehfestem Eingriff stehende Lagerkugeln einzusetzen und die Spindel mit Längsnuten zu versehen, in welchϊ die Lagerkugeln mit einem Teil ihrer Oberfläche eingreifen.In order to be able to transmit the rotary movement between the tubular housing and the spindle, it has to be proven to be useful between the inner wall of the tubular housing and the outer wall of the spindle with use these in rotationally fixed engagement bearing balls and close the spindle with longitudinal grooves provided, in whichϊ the bearing balls with a part intervene on their surface.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Stoßdämpfer hat den Vorteil, daß er auch eine größere Relativbewegung zwischen seinem Rohrgehäuse und der Spindel ermöglicht und daß zusätzlich die Relativbewegii.ig in dem Sinne steuerbar ist, daß die Einfederungsbewegung langsamer ist als die Auszugsbewegung.A shock absorber designed according to the invention has the advantage that it also has a greater relative movement between its tubular housing and the spindle and that in addition the Relativzie.ig in the It is controllable in the sense that the compression movement is slower than the extension movement.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to a drawing. In detail shows

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Stoßdämpfers, der oberhalb eines Bohrmeißels und seines Anschlußstückes in ein Bohrgestänge eingesetzt ist und sich in tei weise ausgefahrener Lage befindet,Fig. 1 is a side view of a shock absorber installed above a drill bit and its fitting is inserted into a drill pipe and is in partially extended position,

Fig. 2, 2-A und 2-B in vergrößertem Maßstab Längsschnitte durch das Bohrgestänge und den Stoßdämpfer, wobei letzterer sich in seiner voll zusammengeschobenen Lage befindet,Fig. 2, 2-A and 2-B on an enlarged scale longitudinal sections through the drill pipe and the Shock absorber, with the latter in its fully collapsed position,

Fig. 3 einen durch eine senkrechte Ebene gelegten Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 5 im Bereich einer einstellbaren Drossel,3 shows a partial section taken through a vertical plane along the line 3-3 in FIG. 5 in the area an adjustable throttle,

Fi g. 4 und 5 in vergrößertem Maßstab Querschnitte entlang den Linien 4-4 bzw. 5-5 in F i g. 2-A,Fi g. 4 and 5 cross-sections on an enlarged scale along lines 4-4 and 5-5, respectively, in FIG. 2-A,

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in F i g. 2-B,6 shows a cross-section on an enlarged scale along line 6-6 in FIG. 2 B,

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung einen Druckring für ein Dichtungselement in offener Stellung,7 shows a pressure ring in a perspective illustration for a sealing element in the open position,

Fig.8 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 2-A mit einem geschlossenen Ventil,8 shows a cross-section on an enlarged scale along line 8-8 in Figure 2-A with a closed Valve,

Fig. 9 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt entlang der Linie 9-9 in F i g. 8,9 shows, on an enlarged scale, a longitudinal section along the line 9-9 in FIG. 8th,

Fig. 10 eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung mit einem Ventil in offener Stellung,10 shows a representation similar to FIG. 9 with a valve in the open position,

Fig. 11 die perspektivische Darstellung eines Dichtungselementes, 11 shows the perspective illustration of a sealing element,

Fig. 12 eine Draufsicht auf ein Dichtungselement,12 shows a plan view of a sealing element,

Fig. 13 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt entlang der Linie 13-13 in Fig. 12,13 shows a longitudinal section on an enlarged scale along line 13-13 in Fig. 12,

Fig. 14 und 14A Längsschnitte des Bohrgestänges bei voll auscinandergezogenem Stoßdämpfer.14 and 14A are longitudinal sections of the drill string with the shock absorber fully extended.

bin Stoßdämpfer 1 ist oberhalb eines Anschlußstükkes 3 und eines Bohrmeißels 4 in ein Bohrgestänge 2 einer Ölbohranlage eingesetzt. Letzteres hat eine Ausführung, wie sie für Bohrgestänge bekannt ist, die zu Unterwasserbohrungen verwendet und von einer schwimmenden Bohrplattform oder einem Schiff aus herabgelassen werden, was jedoch nichl dargestellt ist. Auch wurde zur Vereinfachung der Darstellung tue M)IiSi übliche Verrohrung weggelassen. Der Stoßdämpfer 1 enthält ein langsgeslrecktes, aus einem oberen Rohrstück 5 und einen unteren Rohrstück b bestehendes Rohrgehüuse, durch welches sich eine mhrformige Spindel 7 erstreckt, die an ihrem unteren Ende in einen vergrößerten Kopfteil 8 übergeht.Bin shock absorber 1 is used above a connection piece 3 and a drill bit 4 in a drill string 2 of an oil drilling rig. The latter has a design as is known for drill rods that are used for underwater drilling and are lowered from a floating drilling platform or a ship, but this is not shown. In order to simplify the illustration, the usual piping has been omitted. The shock absorber 1 contains an elongated tubular housing consisting of an upper pipe section 5 and a lower pipe section b , through which a Mhrformige spindle 7 extends, which merges into an enlarged head part 8 at its lower end.

Am oberen Ende des oberen Rohrstückes 5 ist ein Muffenstück 9 von größerem Durchmesser vorgesehen, das mit einem am unteren Ende des Bohrgestänges 2 befindlichen Sleckteil 10 durch ein Gewinde verbunden ist. (Fig. 2). Die aneinanderstoßenden Enden der Rohrstücke 5 und 6 haben jeweils ein Innengewinde und sind miteinander durch einen Buchsenteil Jl verbunden,At the upper end of the upper pipe section 5, a socket piece 9 of larger diameter is provided, which is connected by a thread to a sleck part 10 located at the lower end of the drill rod 2 is. (Fig. 2). The abutting ends of the pipe sections 5 and 6 each have an internal thread and are connected to each other by a socket part Jl,

ίο der mit einem Außengewinde versehen ist und der gleichzeitig den Körper einer Ventilanordnung 12 bildet (Fig. 2-A und 3). Der Kopfteil 8 hat an seinem unteren Ende einen mit Gewinde versehenen Steckteil 13 von kleinerem Durchmesser, der in einen oberen Muffenteil des Anschlußstückes 3 eingeschraubt ist (F i g. 2-B). Der Kopfteil 8 wird durch einen Ringbund 14 in einem bestimmten Abstand zu dem unteren Rohrstück 6 gehalten, wobei der Ringbund 14 zu einer Buchse 15 gehört, die in das untere Ende des Rohrstückes 6 eingeschraubt ist. In gleichem Abstand auf einem Kreisbogen sind an der Unterseite des Ringbundes 14 nach unten weisende Klauen 16 vorgesehen, die mit entsprechenden Klauen i7 zusammenwirken, die aus der Oberseite des Kopfteiles 8 herausragen (Fig. 6). Die Klauen 16 und 17 sollen eine direkte Verbindung zwischen dem Kopfteil 8 und dem unteren Rohrstück 6 herstellen, wenn der Stoßdämpfer sich in seiner voll zusammengeschobenen Lage befindet. (Fig. 2, 2-A und 2-B).ίο which is provided with an external thread and which at the same time forms the body of a valve assembly 12 (Fig. 2-A and 3). The head part 8 has at its lower end a threaded plug-in part 13 of smaller diameter which is screwed into an upper socket part of the connection piece 3 (FIG. 2-B). The head part 8 is held by an annular collar 14 at a certain distance from the lower pipe section 6, the annular collar 14 belonging to a socket 15 which is screwed into the lower end of the pipe section 6. At the same distance on a circular arc, claws 16 pointing downward are provided on the underside of the annular collar 14 , which cooperate with corresponding claws i7 which protrude from the upper side of the head part 8 (FIG. 6). The claws 16 and 17 are intended to establish a direct connection between the head part 8 and the lower pipe section 6 when the shock absorber is in its fully collapsed position. (Figures 2, 2-A and 2-B).

Der innere Durchmesser des Rohrstückes 6 ist größer als der Außendurchmesser der Spindel 7, so daß am unteren Ende des Rohrstückes 6 die Buchse 15 und am oberen Ende desselben die Ventilanordnung 12 angeordnet werden können, während die Spindel 7 sowohl durch die Ventilanordnung 12 als auch durch die Buchse 15 in axialer Richtung gleitend hindurchgeführt ist. Zwischen der Ventilanordnung 12 und der Buchse 15 sind an der Außenseite der Spindel 7 Ausnehmungen vorgesehen, die Auflageflächen 18 für ein Dichtungselement 19 bilden; letzteres dient als Dichtung zwischen dem unteren Rohrstück 6 und der Spindel 7 (F i g. 2-A). Das Dichtungselement 19 enthält eine zylindrische Dichtmuffe 20 aus geeignetem elastischen Material und Druckringe 21, die an der Oberseite und der Unterseite der Dichtmuffe 20 aufliegen. Wie am besten aus den F i g. 11 bis 13 erkennbar, sind die obere und die untere Stirnfläche der Dichtmuffe 20 mit in radialer Richtung V-förmigen Ringnuten 22 versehen, in die entsprechend ausgebildete Auflageflächen 23 der Druckringe 21 hineinpassen (Fig. 7). Beide Druckringe 21 sind zweiteilig ausgeführt; beide Teile sind durch ein Gelenk 24 verbunden und in der Schließlage durch einen Steckzapfen 25 und eine Bohrung 26 festgehalten.The inner diameter of the pipe section 6 is larger than the outer diameter of the spindle 7, so that on the lower end of the pipe section 6, the socket 15 and, at the upper end thereof, the valve arrangement 12 can be arranged, while the spindle 7 both by the valve assembly 12 and by the Bushing 15 is slidably passed in the axial direction. Between the valve assembly 12 and the socket 15 7 recesses are provided on the outside of the spindle, the bearing surfaces 18 for a sealing element 19 form; the latter serves as a seal between the lower pipe section 6 and the spindle 7 (FIG. 2-A). The sealing element 19 contains a cylindrical sealing sleeve 20 made of suitable elastic material and Pressure rings 21 which rest on the upper side and the lower side of the sealing sleeve 20. How best from the F i g. 11 to 13 can be seen, the upper and the lower The end face of the sealing sleeve 20 is provided with annular grooves 22 which are V-shaped in the radial direction, in the corresponding trained support surfaces 23 of the pressure rings 21 fit into it (Fig. 7). Both pressure rings 21 are designed in two parts; both parts are connected by a hinge 24 and in the closed position by a Plug-in pin 25 and a hole 26 held in place.

Die Dichtmuffe 20 hat an ihrer Außenseite und ihrer Innenseite sich in radialer Richtung erstreckende, geneigte Schlitze 27. die in bestimmtem Abstand voneinander in das Material eingeschnitten sind, um die Flexibilität desselben zu vergrößern. Auf detr oberen Ende der Spindel 7 ist zwischen von unten her angreifenden Auflageflächen 31 und von oben her angreifenden Gewinderingen 32 und 33 ein weiteres Dichtelement 28 angeordnet, das genauso ausgebildet ist wie das Dichtelement 19 und eine Dichlmuffe 29 und Dr.ick-inge 30 aufweist; die Gewindering^ 32 und 33The sealing sleeve 20 has on its outside and its inside extending in the radial direction, inclined slots 27. which are cut into the material at a certain distance from one another, around the To increase flexibility of the same. On the upper end of the spindle 7 is between from below engaging bearing surfaces 31 and from above engaging threaded rings 32 and 33 another Sealing element 28 is arranged, which is designed in the same way as the sealing element 19 and a sealing sleeve 29 and Dr.ick-inge 30; the threaded ring ^ 32 and 33

f>s sind auf dem oberen Ende der Spindel 7 mit Hilfe eines Gewindes versehraubt (F 1 g. 2). Das obere Rohrstück 5 isi mit einer Kammer 34 von größerem Durchmesser als der der Spindel 7 versehen, so daß im oberen Teil derf> s are on the upper end of the spindle 7 with the help of a Screwed thread (F 1 g. 2). The upper pipe section 5 isi with a chamber 34 of larger diameter than of the spindle 7 provided so that in the upper part of the

Kammer 34 das Dichtelement 28 Platz findet, welches eine die Spindel 7 vollständig umgebende Abdichtung darstellt.Chamber 34, there is space for the sealing element 28, which forms a seal completely surrounding the spindle 7 represents.

Am linieren l'nde des oberen Rohrstückes 5 ist eine ähnliche Kammer 25 vorgesehen, um die Ventilanord- s nung 12 unterbringen zu können. Im Bereich zwischen den beiden Kammern 35 und 34 hat das obere Rohrstück 5 einen Durchlaß 36 von etwas größerem Durchmesser als der der Spindel 7. Der Durchlaß 36 stellt eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 34 und 35 und dem Innenraum des Rohrstückes 6 oberhalb des Dichtelementes 19 her. Zwischen den Dichtelemcnlcn 19 und 28 ist durch den Durchlaß 36, die Kammern 34 und 35 und den Innenraum des unteren Rohrstückes 6 ein Raum gebildet, in dem eine imkoTipressible Flüssigkeit enthalten ist, die zum Dämpfen der teleskopartigen Relativbewegung zwischen der Spindel 7 und den Rohrstücken 5 und 6 dienen kann. Die Ventilanordnung 12 soll die Flüssigkeitsströmung zwischen dem Innenraum des unteren Rohrstükkes 6 und der Kammer 34 des oberen Rohrstückes 5 steuern: dieser Flüssigkeitsstrom verläuft durch die Kammer 35 und den Durchlaß 36 des oberen Rohrstückes 5. Die Ventilanordnung 12 hat eine Vielzahl von Bohrungen 37 (F i g. 2-A) und 38 (F i g. 3), die sich in axialer Richtung durch den als Ventilkörper dienenden Buchsenteil 11 erstrecken. Die Bohrungen 37 und 38 erhalten günstigerweisc einen gleichen Abstand voneinander und werden in abwechselnder Verteilung zueinander angeordnet. \o A similar chamber 25 is provided at the lined end of the upper pipe section 5 in order to be able to accommodate the valve arrangement 12. In the area between the two chambers 35 and 34, the upper pipe section 5 has a passage 36 of slightly larger diameter than that of the spindle 7. The passage 36 provides a connection between the two chambers 34 and 35 and the interior of the pipe section 6 above the sealing element 19 here. Between the sealing elements 19 and 28, through the passage 36, the chambers 34 and 35 and the interior of the lower pipe section 6, a space is formed in which an imkoTipressible liquid is contained, which is used to dampen the telescopic relative movement between the spindle 7 and the pipe sections 5 and 6 can serve. The valve arrangement 12 is intended to control the flow of liquid between the interior of the lower pipe section 6 and the chamber 34 of the upper pipe section 5: this liquid flow runs through the chamber 35 and the passage 36 of the upper pipe section 5. The valve arrangement 12 has a plurality of bores 37 (F 2-A) and 38 (FIG. 3), which extend in the axial direction through the socket part 11 serving as a valve body. The bores 37 and 38 are advantageously given the same spacing from one another and are arranged in an alternating distribution to one another. \O

Unterhalb einer jeden Bohrung 37 ist das untere Ende des Buchsenteiles 11 geschlitzt, um eine verhältnismäßig große Aussparung 39 herzustellen, die zur Anordnung eines an der Unterseite anliegenden und die Bohrung Ϊ7 sperrenden Ventildeckels 40 dient (Fig. 8 - 10). Jeder Ventildeckel 40 ist kreisförmig und jede Bohrung 37 ist so weit vergrößert, daß sie einen Ventilsitz 41 entsprechend der Größe eines Ventildeckels 40 hat. Zwei mit öffnungen versehene, parallele Ansätze 42 erstrecken sich vom Umfang eines Ventildeckels 40 aus in seitliche Richtung, so daß sie einen Stift 43 aufnehmen können, der quer durch den Buchsenteil 11 verläuft und in diesem in geeigneter Weise als Gelenk befestigt ist. Zwischen den beiden Ansätzen 42 ist auf den Slift 43 eine Feder 44 aufgesetzt, die den Ventildeckel 40 auf den Ventilsitz 41 drückt. Der als Ventilkörper dienende Buchsenteil 11 ist mit einer Aussparung 45 verschen, um die Ansätze 42 und die Feder 44 unterzubringen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Durchfluß durch die Bohrungen 37 in Aufwärtsrichtung gesperrt wird, so wenn sich die Spindel 7 gegenüber den Rohrstücken 5 und 6 nach oben bewegt, während das Durchströmen der Flüssigkeit in Abwärtsrichtung möglich ist, wenn sich die Spindel 7 gegenüber den Rohrstücken 5 und 6 nach unicn bewegt. 5,5Below each bore 37, the lower end of the socket part 11 is slotted by a proportion produce large recess 39, the arrangement of a resting on the underside and the hole Ϊ7 locking valve cover 40 is used (Fig. 8-10). Each valve cover 40 is circular and each bore 37 is enlarged so far that it has a valve seat 41 corresponding to the size of a valve cover 40. Two parallel lugs 42 provided with openings extend from the circumference of a valve cover 40 in the lateral direction so that they can receive a pin 43 which extends transversely through the socket part 11 and is attached in this in a suitable manner as a hinge. Between the two lugs 42 is on the slift 43 a spring 44 is attached, which presses the valve cover 40 onto the valve seat 41. The one serving as a valve body Socket part 11 is given away with a recess 45 to the lugs 42 and the spring 44 to accommodate. This arrangement ensures that the flow through the bores 37 is blocked in the upward direction, so when the spindle 7 is opposite the pipe sections 5 and 6 moved upwards, while the flow of the liquid in the downward direction is possible, if the spindle 7 moves in relation to the pipe sections 5 and 6 in unicn direction. 5.5

Die durch die Bohrungen 38 verlaufende Strömung kann durch Drosselzapfen 46 reguliert werden, die durch in entsprechender Ausrichtung angeordnete, radiale Bohrungen 47 und 48 geführt sind, die sich ihrerseits im oberen Rohrstück 5 und im Buchsenteil 11 f>o befinden und in die Bohrungen 38 münden (Fig. 3 und 5). Die im Rohrstück 5 befindlichen Bohrungen 47 sind mit einem Gewinde verschen, das mit dem Außengewinde der äußeren F.nden 49 der Drosselzapfen 46 in Kingriff steht. F.in Kopfstück 50 hat die Form einer ds Halbkugel mit etwa demselben Durchmesser wie die Bohrungen 38. Das Kopfstück 50 bildet das innere Ende eines jeden Drosscl/apfcns 46 und ermöglicht die Veränderung des freien Strömungsqucrsehiiittes innerhalb der Bohrungen 38 in einer solchen Weise, daIJ durch Verdrehen der Drosselzapfen 46 nach außen oder nach innen der Strömungsquerschnitt voll freigegeben oder nahezu vollständig gesperrt ist. Somit kann clic Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung dei Spindel 7 durch Beeinflussung der durch die Bohrungen 37 und 38 verlaufenden Strömung gesteuert werden wobei diese Bewegung der Spindel in Aufwärtsrichtung viel langsamer verläuft als die Abwärtsbewegung dieses ist auf das Absperren der Bohrungen 37 durch die Vcntildeckel 40 zurückzuführen, denn bei der genannter Aufwärtsbewegung kann allein durch die Bohrungen 38 Flüssigkeit hindurchtreten. Zur Erzielung einer guter Abdichtung gegenüber dem Umfang der Spindel 7 sine U-förmigc Dichtringe 51 in die innere Zylinderflächc des Buchsenteiies i i eingesetzt (F i g. 5 und 8).The flowing through the bores 38 can be regulated by throttle pin 46, the are guided by arranged in a corresponding alignment, radial bores 47 and 48, which in turn in the upper pipe section 5 and in the socket part 11 f> o are located and open into the bores 38 (Fig. 3 and 5). The holes 47 located in the pipe section 5 are with a thread that connects to the external thread of the outer ends 49 of the throttle pin 46 in Kingriff stands. F.in head piece 50 has the shape of a ds Hemisphere with approximately the same diameter as the bores 38. The head piece 50 forms the inner end of each orifice 46 and enables the free flow cross-section to be changed within of the bores 38 in such a way that IJ by turning the throttle pin 46 outward or inward, the flow cross-section is fully released or is almost completely blocked. Thus, the speed of the reciprocating movement can be adjusted Spindle 7 can be controlled by influencing the flow through the bores 37 and 38 this movement of the spindle in an upward direction Much slower than the downward movement this is due to the blocking of the holes 37 through the Vcntildeckel 40, because during the above-mentioned upward movement, only through the bores 38 Liquid pass through. To achieve a good seal against the circumference of the spindle 7 sine U-shaped sealing rings 51 are inserted into the inner cylindrical surface of the Buchsenteiies i i (Figs. 5 and 8).

Um auf die Spindel 7 ohne Beeinträchtigung der Hin und Herbewegung in axialer Richtung eine Drehbewe gung übertragen zu können, ist die gleitende Verbin dung zwischen der Spindel 7 und dem oberen Rohrstück 5 durch mehrere Lagerkugeln 52 gebildet. Wie au; F i g. 2-A und F i g. 4 hervorgeht, sind in die Außenseite der Spindel 7 Längsnuten 53 eingelassen, die eine Führung für die Lagerkugeln 52 bilden und ir gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind Eine aus vier Längsnuten 53 bestehende Anordnung isi günstig, so daß die Längsnuten 53 und die ihi zugeordneten Lagerkugcln 52 paarweise und sich diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Es hat sich aber auch bestiiligt, daß zwei in einem bestimmter Abstand voneinander angeordnete radiale Paare vor Lagerkugcln ausreichend sind, obwohl eine größere Anzahl von ihnen vorgesehen werden kann. Durch die Wandung des oberen Rohrstückes 5 erstrecken sich radiale Ausnehmungen 54, durch die die Lagerkugeln 51 in die Längsnuten 53 eingeführt werden können unc deren äußere Teile 55 so stark vergrößert sind, daß ir diese Gewindesiopfen 56 entsprechender Größe al· Halterung für die Lagerkugeln 52 eingeschraubt werder können. Das innere Ende eines jeden Gewindestopfen! 56 ist mit einer halbkugelförmigen Ausnehmung verschen, die als Lagerfläche 57 dient und mit einei Lagerkugcl 52 in Eingriff steht. Durch diese Anordnung der Lagerkugeln 52 wird es möglich, eine freie Beweglichkeit zwischen der Spindel 7 und der Rohrstücken 5 und 6 zuzulassen und gleichzeitig zwischen diesen Teilen eine Drehbewegung zu übertra gen. Die für die Längsnuten 53 erforderliche Länge is von dem gewünschten Hub der Spindel 7 abhängig.To the spindle 7 without impairing the reciprocating motion in the axial direction a Drehbewe to be able to transmit, the sliding connec tion between the spindle 7 and the upper pipe section 5 formed by several bearing balls 52. How ow; F i g. 2-A and F i g. 4 are in the outside the spindle 7 let in longitudinal grooves 53 which form a guide for the bearing balls 52 and ir An arrangement consisting of four longitudinal grooves 53 is arranged at an even distance from one another favorable, so that the longitudinal grooves 53 and the bearing balls 52 associated therewith in pairs and each other are arranged diametrically opposite one another. But it has also been confirmed that two in one particular Spaced radial pairs in front of bearing balls are sufficient, although a larger one Number of them can be provided. Extending through the wall of the upper pipe section 5 radial recesses 54 through which the bearing balls 51 can be introduced into the longitudinal grooves 53 unc whose outer parts 55 are so greatly enlarged that ir these threaded plugs 56 of corresponding size as a holder for the bearing balls 52 are screwed in can. The inner end of every threaded plug! 56 is with a hemispherical recess give away, which serves as storage area 57 and with one Lagerkugcl 52 is engaged. Through this arrangement the bearing balls 52 it is possible to move freely between the spindle 7 and the Allow pipe sections 5 and 6 and at the same time to transfer a rotary movement between these parts The length required for the longitudinal grooves 53 depends on the desired stroke of the spindle 7.

In der in den F i g. 14 und 14-A dargestellten Lage is der Stoßdämpfer 1 vollständig auseinandergezogen wobei sich das untere Dichtelement 19 im unteren Ende des unteren Rohrstückes 6 in der Nähe der Buchse I¹ befindet; in dieser Stellung erstreckt sich ein ausrei chend langer Teil der Spindel 7 aus dem Rohrstück ( heraus nach unten, so daß der Kopfteil 8 von der Buchse 15 einen beträchtlichen Abstand hat. Ferner befinde sich das obere Dichtelcment 28 im unteren Teil dci Kammer 34 im oberen Rohrstück 5. Dies hat zur Folge daß der größte Teil der Flüssigkeit, die sich in dem durch die Kammern 34 und 35, den Durchlaß 36 und den Innenraum des unteren Rohrstückes 6 gebildeten Raun befindet, damit gleichzeitig auch unterhalb der Vcntihin Ordnung 12 lieg). Da die Vcntildeckel 40 durch dii Federn 44 geschlossen gehalten werden und da dii Flüssigkeit nur durch die Bohrungen 38 hindurch nacl oben verdrängt werden kann, wird die Bewegung deiIn the in Figs. 14 and 14-A, the shock absorber 1 is completely pulled apart, the lower sealing element 19 being in the lower end of the lower pipe section 6 in the vicinity of the socket I ¹ ; In this position, a sufficiently long part of the spindle 7 extends out of the pipe section (downwards so that the head part 8 is at a considerable distance from the socket 15. Furthermore, the upper sealing element 28 is located in the lower part of the chamber 34 in the upper one Pipe section 5. This has the consequence that most of the liquid, which is located in the space formed by the chambers 34 and 35, the passage 36 and the interior of the lower pipe section 6, is thus also below the Vcntihin order 12). Since the valve covers 40 are kept closed by the springs 44 and since the liquid can only be displaced through the bores 38 to the top, the movement is dei

Spindel 7 mich oben gebremst. Wie zuvor bereits beschrieben, laßt sich diese Bremswirkung durch eine Verstellung der Drosselzapfen 46 nach innen vergrößern, da hierdurch der freie Strömungsc|uerschnitt der Bohrungen 38 verkleinert wird. Wenn der Bohrmeißel 4 auf eine harte Gesteinsschicht trifft, bewegt sich die Spindel 7 entsprechend der Strömungsdrosselung in den Bohrungen 38 nach oben. Die unterhalb der Steuerventilannrdnung 12 befindliche Flüssigkeit dämpft die auf die Spindel 7 einwirkende Stoßbelastung und wird mil der Aufwärtsbewegung des unteren Dichtelementes 10 langsam durch die Bohrungen 38 nach oben gedruckt.Spindle 7 braked me up. As already described above, this braking effect can be achieved by a Increase the inward adjustment of the throttle pin 46, as this results in the free flow cross-section of the Bores 38 is reduced. When the drill bit 4 hits a hard rock layer, it moves Spindle 7 upwards in accordance with the flow restriction in the bores 38. The one below the control valve arrangement 12 located liquid attenuates the shock load acting on the spindle 7 and is mil the upward movement of the lower sealing element 10 is slowly pushed up through the bores 38.

Sobald die nach oben wirkende Belastung beendet ist, drückt das Gewicht der Spindel 7, des Anschlußstückes 3 und des Bohrmeißels 4 die Spindel 7 zumindest so weit nach unten, daß sie sich in ihrer teilw eise uuseinandergezogenen Lage befindet (Fig. i) Da das obere Dichtungselement 28 die Flüssigkeit nach unten drückt, öffnen sich die Ventildeckel 40 und lassen eine Strömung auch durch die Bohrungen 37 zu; somit kann sich die Spindel 7 viel schneller nach unten bewegen, als es in Aufwärtsrichtung möglich ist.As soon as the upward load has ended, the weight of the spindle 7 pushes the connection piece 3 and the drill bit 4, the spindle 7 at least so far down that they are partially pulled apart Position is (Fig. I) Since the upper sealing element 28 pushes the liquid down, open the valve covers 40 and allow a flow through the bores 37; thus can the spindle 7 move down much faster than is possible in the upward direction.

Der Stoßdämpfer ist beim Herstellen einer Unterwas serbohrung von besonderen Nutzen, wenn das Bohrge stänge 2 von einem Schiff oder einer schwimmendci Bohrplattform aus herabgelassen wird. Während eine solchen Bohrung ist das ganze Bohrgestänge eine durch den Wellengang verursachten Hin- und Herbewe gung ausgesetzt, durch die der Bohrmeißel ständig au die Bohrlochsohle gestoßen wird. Infolge der durch dci Stoßdämpfer bewirkten Dämpfung wird die Gefahr, dal der Bohrmeißel beschädigt wird, erheblich herabge setzt. Falls es gewünscht wird, kann das Bohrgestänge : gegenüber der Spindel 7 so weit nach unten gedrück werden, daß die Klauen 16 und 17 miteinander it Eingriff kommen und die über die Lagerkugeln 52 um die Längsnuten 53 erfolgende Drehmomentübertragung unterstützen (Fig. 2-B). Wie bereits erwähnt, hält dei Stoßdämpfer das auf den Bohrmeißel 4 wirkend! Belastungsgewicht konstant, da er eine gesteuert! Relativbewegung zwischen dem Rohrgehäuse und dei Spindel 7 zuläßt und das Abheben des Bohrmeißels vor der Bohrlochsohle verhindert.The shock absorber is of particular use when making an underwater bore when the boring rod 2 is lowered from a ship or a floating drilling platform. During a In such a hole, the whole drill pipe is a back and forth movement caused by the swell exposure through which the drill bit is constantly pushed to the bottom of the borehole. As a result of the dci Damping caused by shock absorbers significantly reduces the risk of the drill bit being damaged puts. If so desired, the drill rods can: be pushed so far down in relation to the spindle 7 be that the claws 16 and 17 come with each other it engagement and the over the bearing balls 52 to the longitudinal grooves 53 support the torque transmission taking place (FIG. 2-B). As mentioned earlier, dei Shock absorber that acts on the drill bit 4! Load weight constant because he controlled one! Relative movement between the tubular housing and the spindle 7 allows and the lifting of the drill bit before the bottom of the borehole prevented.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Shock absorber for drill rods, which consists of a tubular housing that can be connected to the drill rod consists, in which a connectable with the drill bit spindle rotatably and axially movable is arranged, on which two sealing elements are arranged at an axial distance from one another which seal off an annular space formed between the tubular housing and the spindle, characterized in that the annular space consists of an upper and a lower chamber (34,35) consists, which are connected by a passage (36) and filled with a liquid, and that in one of the chambers (34, 35) is provided with a valve arrangement (12) by means of which a passage the liquid can be controlled during a relative movement of the tubular housing with respect to the spindle (7) and which also has a throttle to limit the passage of liquid when shifting downwards of the tubular housing opposite the spindle (7).

2. Shock absorber according to claim I _1, characterized in that a downwardly directed liquid passage when the tubular housing is displaced relative to the spindle (7) can also be controlled with the throttle.

3. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the valve arrangement (12) has a with a plurality of axial bores (37,38) provided socket part (11), in some of these Bores (37) are used to allow the liquid passage to upwardly blocking valve covers (40).

4. Shock absorber according to claim 3, characterized in that the throttle from in the ventildekkclfrcicn Bores (38) engaging, adjustable throttle pin (46).

5. Shock absorber according to claim 4, characterized in that the valve arrangement (12) in one Pipe section (5) of the tubular housing is arranged, which has radial bores (47, 48) which with the valve cover-free axial bores (38) are in connection, wherein in the radial bores (47, 48) the throttle pin (46) are used, which are provided with a head piece (50) that the Shape of the axial bore (38) adapted and between a bore (38) fully exposing Position and a fully locking position of the bore (38) is adjustable.

6. Shock absorber according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the inner wall of the tubular housing and the outer wall of the spindle (7) with these in rotationally fixed engagement standing bearing balls (52) are used and the spindle (7) is provided with longitudinal grooves (53) in which engage the bearing balls (52) with part of their surface.