DE2030117C3 - Dichtungsanordnung für Lagergehäuse von Versenkbohrantrieben - Google Patents
Dichtungsanordnung für Lagergehäuse von VersenkbohrantriebenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Da unter der Erdoberfläche arbeitende Motoren wie Elektrobohrer oder Turbobohrer, die für das Herstellen
von Bohrlöchern verwendet werden, mit radialen Lagern und mit axialen Drucklagern ausgestattet sind,
die in einer mit Schmiermittel gefüllten Kapselung arbeiten, muß die Kapselung mit zwischen den festen
und drehenden Organen der Maschine gelegenen Dichtungsanordnungen ausgestattet sein, um das in der
Kapselung enthaltene Schmiermittel von dem das Bohrloch füllenden Bohrschlamm zu trennen. Die
Lebensdauer bekannter Dichtungsanordnung ist im allgemeinen sehr kurz und liegt in der Größenordnung
von 50—80 Stunden, da der Bohrschlamm einen schnellen Verschleiß der Dichtung verursacht.
Aus der DE-AS 10 85 115 ist ein Versenkbohrantrieb
bekannt, der zwei Druckausgleichsvorrichtungen vorsieht, von denen eine auf den Motorraum einwirkt, an
den druckmäßig eine unter dem Motor liegende Lagerkammer angeschlossen ist, während die andere
Druckausgleichsvorrichtung eine oberhalb des Motors liegende Sicherheitskammer beaufschlagt. Durch die
Druckausgleichsvorrichtungen wird in den betreffenden Kammern ein geringfügig erhöhter Druck gegenüber
dem Druck des Bohrschlamms im Bohrloch erzeugt, so daß das Eindringen von Bohrschlamm in diese
Kammern verhindert wird. Da jedoch diese Kammern, zumindest die Lagerkammer, mit Schmiermittel gefüllt
sind, führt eine schadhafte Dichtung sofort zu einem Schmiermittelverlust, da das Schmiermittel ja unter
erhöhtem Druck steht. Dies beeinträchtigt die Gleiteigenschaften des Lagers und führt zu einer raschen
Zerstörung des Bohrers.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Gefahr zu bannen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruchs definierten Merkmale gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung wird na<:h
einem Dichtungsleck zuerst das Schutzmittel aus der Zwischenkammer auslaufen, so daß rechtzeitig, d. h. vor
einem Lagerschaden, das Leck erkannt und behoben werden kann. Bezüglich eines Merkmals einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird auf den Unteranspruch verwiesen.
Da das Schutzmittel unter einem geringfügig höheren Druck als dem der Umgebung gehalten ist, kann
lediglich ein Verlust bzw. eine Leckage durch die zweite Dichtung nach außen auftreten, wobei jegliches
Eindringen von Bohrschlamm in die Kapselung vermieden und so die Dichtung wirkungsvoll gegen jede
Berührung mit dem Bohrschlamm geschützt wird.
Als Schutzmittel kann beispielsweise entweder ein Schmierfett, bevorzugt ein Fett mit gegen Wasser
unempfindlichen Silikonen, oder ein öl mit einer höheren Viskosität als der des die Kapselung füllenden
Öles, oder eventuell identisch mit dieser, oder aber ein Mittel zur Verdrängung von Wasser und wäßrigen
Lösungen wie beispielsweise ein handelsübliches fluides
Erfindungsgemäß kann das System für das Unterdrucksetzen der das Schutzmittel enthaltenden Kammer
mittels eines Druckausgleichskolbens individuell für jede oder gemeinsam für mehrere Anordnungen
vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt einer Anordnung gemäß der Erfindung, die auf der stromabwärtigen Seite des
F i g. 2 einen Axialschnitt einer gleichartigen Anordnung, die auf der stromaufwärtigen Seite des Lagergehäuses
der Turbine angewendet ist
In F i g. 1 ist der Körper bzw. das Rohr 1 einer Bohrturbine, das durch die Distanzbuchsen 2 und 3 gesichert ist, ebenso wie die Welle 4 gezeigt, die durch Abnutzungsringe 6,7 und 8 gesichert ist Die Welle 4 ist hohl; der von dem Antriebsteil der Maschine herkommende Bohrschlamm strömt in der Richtung des Pfeils F
In F i g. 1 ist der Körper bzw. das Rohr 1 einer Bohrturbine, das durch die Distanzbuchsen 2 und 3 gesichert ist, ebenso wie die Welle 4 gezeigt, die durch Abnutzungsringe 6,7 und 8 gesichert ist Die Welle 4 ist hohl; der von dem Antriebsteil der Maschine herkommende Bohrschlamm strömt in der Richtung des Pfeils F
ίο in der Bohrung 5 zu dem nicht dargestellten Bohrmeißel,
der auf das Ende der Welle geschraubt ist Das Lagergehäuse 9, das in dem Ringraum zwischen der
Welle und dem Rohr 1 gelegen und mit Schmiermittel gefüllt ist, enthält Axial- und Radialabstützungen, von
denen eine, nämlich das Kugellager 10, in der Zeichnung dargestellt ist Eine bekannte Dichtung 11, bevorzugt
eine Drehverbindung mit mechanischer Dichtung, trennt das Lagergehäuse 9 von dem mehr stromabwärts
gelegenen Raum. Eine Stopfbuchse ist stromabwärts
so von der Dichtung 11 angeordnet; sie umfaßt ein
Gehäuse 14, eine Kappe 13 und eine Ringpackung 16, die bevorzugt mit dem Schutzmittel imprägniert ist, das
einen Zwischenraum 25 in einem in dem Rohr 1 angebrachten Bauteil 17 füllt.
Das in dem Raum 25 enthaltene Schutzmittel wird unter einem Druck geringfügig über dem des das
Bohrloch füllenden Bohrschlammes mittels einer bekannten Anordnung gehalten, die einen Ringkolben 18
umfaßt, der in dem Bauteil 17 gleitet. Dichtungen 19 und 20 aufweist und durch eine Feder 24 belastet ist, die in
einem mit Bohrschlamm gefüllten, hinter dem Kolben 18 liegenden Bereich 22 im Bauteil 17 angeordnet ist und
sich auf der Fläche eines in das Rohr 1 geschraubten Ringteils 2\ abstützt; der die Feder 24 enthaltende
b' Bereich 22 steht mit dem Umgebungsraum durch eine in
dem Ringteil 21 vorhandene Öffnung 23 in Verbindung. Eine Ringkammer 12 zwischen dem Bauteil 17 und dem
Abnutzungsring 8 ist ebenfalls mit Bohrschlamm gefüllt,
da sie mit dem Außenraum in Verbindung steht Das Schutzmittel füllt eine Zwischenkammer 13 zwischen
der Dichtung 11 und der Stopfbuchse 14, da die Kammern 13 und 25 miteinander über die Öffnungen 26
und 27 in Verbindung stehen, die in dem Gehäuse 14 bzw. dem Boden des Bauteils 17 ausgeführt sind.
Die Dichtung 11 hat somit auf ihrer lagerfernen Außenseite lediglich mit dem unter leichtem Oberdruck
stehenden Schutemittel Berührung, das die Zwischenkammer 13 füllt; sie ist somit wirkungsvoll gegen den
Bohrschlamm geschützt, und ihre Lebensdauer ist bedeutend verlängert
In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem
die Erfindung auf der stromaufwärtigen Seite des Lagergehäuses einer Bohrturbine angewendet ist
Der untere, unter dem Ringkolben 18' gelegene Teil der Turbine ist identisch mit dem in F i g. 1 und weist
einen Raum 25' und eine Zwischenkammer 13', die mit dem Schutemittel gefüllt sind, eine Ringpajkung 16' und
eine Dichtung 1 f' auf.
Die die Feder 24' oberhalb des Ringkolbens 18' enthaltende Kammer 22' steht über die in dem Rohr 1
vorhandenen öffnungen 28 in Verbindung mit dem Umgebungsraum.
Die Kammer 22' ist von der Kammer 29', wo sich der Bohrschlamm unter Druck befindet der aus den
Turbinenschaufeln austritt mittels einer Dichtungsanordnung 30 des Labyrinthtyps getrennt
Die Kammer 22" stromaufwärts von dem Lagergehäuse der Turbine befindet sich ebenso auf dem Druck
des das Bohrloch füllenden Schlamms, d.h. auf demselben Druck wie der Ringraum 22 stromabwärts
von dem Lagergehäuse der Turbine, der in F i g. 1 dargestellt ist; man kann somit indem die Schutzmittel
in den beiden Räumen 25 und 25' unter gleichen leicht höheren Druck als dem des den Schacht füllenden
Bohrschlamms gesetzt werden, jegliches Eindringen von Bohrschlamm in die Schutemittel verhindern.
Bei dieser Variante könnte der Ringkolben 18' unter der Voraussetzung fortgelassen und durch eine feste
Wand ersetzt werden, daß der Raum 25' und der den Ringkolben 18 enthaltende Raum 25 durch ein
Kanalsystem verbunden sind, so daß der gleiche Druck in den beiden Räumen hergestellt ist.
Claims (2)
1. Dichtungsanordnung far schutzmittelgefüllte Lagergehäuse von Versenkbohrantrieben, inbesondere
zum Tiefbohren, mit einer einen durch eine außenseitige Feder vorgespannten Kolben aufweisenden
Druckausgleichsvorrichtung, die außenseitig dem Druck der Bohrlochspülflüssigkeit ausgesetzt
und auf der unter erhöhtem Druck stehenden, dem Lagergehäuse zugewandten Seite mit einer mit
Schutzmittel gefüllten Zwischenkammer verbunden ist, welche ebenfalls dem Druck der Spülflüssigkeit
ausgesetzt und gegen diese mittels einer Dichtung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenkammer (13,13') an das Lagergehäuse (9) angrenzend angeordnet und von diesem
gleichfalls durch eine Dichtung (11, 11') abgetrennt ist.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Lagergehäuses
(9) je eine Zwischenkammer (13, 13') zwischen dem Lagergehäuse (9) und den dem Druck
der Spülflüssigkeit ausgesetzten Bereichen vorgesehen ist, wobei beide Kammern mit einer gemeinsamen
Druckausgleichsvorrichtung verbunden sind.
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