DE2032388A1 - Bohrgestange 2 - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

"Patentanvältb

I MÖNCHEN 16, DEN

POSTFACH 160820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 4t 3921/22

Sch/il

William Mayall, Bustington, Sussex, England

Bohrgestänge 2

Die vorliegende Erfindung betrifft Gesteinsbohrer und insbes.ondere Bohrer für lief bohrungen, zum Beispiel zur Bohrung nach Öl- oder Gaslagern. Gemeinhin werden solche Bohrungen mit einer Bohranlage durchgeführt, mit der ein geeigneter Bohrmeißel durch Drehung eines sogenannten "Bohrstranges" aus aneinandergekuppelten leitungen gedreht wird, die sich von der Bohranlage an der Oberfläche bis hinab zu dem Bohrmeißel erstrecken, der an dem unteren Ende der untersten leitung des Bohrstranges befestigt ist. Splitter und Gesteinsteilchen, die durch die Wirkung des sich drehenden Meißels auf dem Boden des Bohrloches gebildet werden, werden über den Hingraum zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand mit Hilfe eines 3?lüssigkeitsstromes an die Oberfläche gespült, der zu dem unteren Ende des Bohrloches durch die miteinander verbundenen leitungen, die den Bohrstrang bilden, befördert wird. Diese Flüssigkeit, die gewöhnlich als "iCrübe¹¹ bezeichnet wird, dient

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auch zur Kühlung des Bohrmeißels.

Das Drehmoment, das benötigt wird, um den Bohrmeißel au drehen, 'ist wesentlich, und dieses Drehmoment wird, wie angedeutet, in üblicher Weise über den Bohrstrang von der Bohranlage an der Oberfläche auf den Bohrmeißel übertragen; die Energie, die in dem Bohrstrang gespeichert ist, wenn dieses Drehmoment übertragen wird, ist deshalb insbesondere dann beträchtlich, wenn in großen Tiefen gebohrt wird, wodurch Schwierigkeiten auftreten, wenn der Bohrmeißel durch unregelmäßige Schichten hindurch bohrt, durch die sich Schwankungen in dem für den Bohrmeißel erforderlichen Drehmoment ergeben. Darüberhinaus ist es für die Übertragung des erforderlichen Drehmomentes von der Bohranlage auf den Bohrmeißel erforderlich, daß die Leitungen des Bohrstranges eine beträchtliche Wandstärke und Festigkeit aufweisen, wodurch sie sowohl schwer als auch teuer sind. Der Bohrstrang muß auch gerade verlaufen und genau geformt sein, so daß das Drehmoment ohne eine Ausawkmng übertragen wird, durch die bewirkt würde, daß der Bohrmeißel "wandern" und ein nicht geradlinig verlaufendes Bohrloch erzeugen würde. Zusätzlich steht das Erfordernis einer beträchtlichen Wandstärke für die Bohrstrangleitungen im Widerspruch zu anderen Erfordernissen für diese leitungen, nämlich der Anforderung, daß die leitungen einen großen Bohrungsquerschnitt aufweisen sollen, um die Trübe in großen Volumenmengen zu dem unteren Ende des Bohrloches leiten zu können, um den Meißel zu kühlen und das Bohrloch auszuspülen.

Ea wurde nun festgestellt, daß viele dieser llachteile und Kompromisse im Aufbau von Bohrern der oben beschriebenen Art dadurch beseitigt werden können, daß das für die Drehung des Bohrmeißels erforderliche Drehmoment mit Hilfe von Einrichtungen erzeugt wird, die in der Nähe des Bohrmeißels angeordnet sind und mit Energie gespeist werden, die diesen Einrichtungen zugeführt wird. Zum Beispiel stelle der sogenannte

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"Turbobohrer" einen bekannten Vorschlag dar, um diese ange-.strebten Ziele zu erreichen, wobei der Turbobohrer eine Turbine aufweist, die an dem unteren Snde eines Bohrstranges angebracht werden kann, und die Energie aus der Trübe aufnehmen kann, die durch den Bolirstrang hinabgeführt wird, so daß die Trübe und die Turbine ein Drehmoment erzeugen, durch das der Bohrmeißel relativ in bezug auf den Bohrstrang gedreht wird. Bs sind bereits viele Vorschläge für Turbobohrerkonstruktionen bekannt, jedoch wurde, soweit bekannt ist, noch keine Turbobohrerkonstruktion vorgeschlagen, die wirtschaftlich mit einem Bohrer mit herkömmlichem Aufbau, wie er oben beschrieben wurde, konkurrieren könnte. Der Grund hierfür besteht darin, daß es, wenn in groisen Tiefen gebohrt wird, von entscheidender Bedeutung ist, daii ein fortlaufender Bohrbetrieb aufrechterhalten werden kann; bei einem Turbobohrer ist deshalb ein Ausfall des Bohrers, bei dem der Bohrer an die Oberfläche wegen einer Einstellung, einer Reparatur oder einem Ersatz von Teilen herausgezogen werden mutf, äußerst kostspielig, da erhebliche Bohrzeit verlorengeht.

Die Trübe", die zur Kühlung des Bohrmeißels und zum Ausspülen von Gesteinsteilchen aus dem Bohrloch verwandt wird, und durch die einem Turbobohrer die Energie zum Antrieb des Bohrmeißels zugeführt wird, besteht im allgemeinen aus einer Aufschlämmung aus einem hochwirksamen Schleifmittel oder einer Suspension von Sand und Gesteinsteilchen: die Trübe wird fortlaufend durch den Bohrstrang, das Bohrloch und ein Absetzbecken oder dergleichen zirkulieren gelassen, in dem sich die groben Teile der größeren Gesteinsteilchen ablagern. Dieses äußerst hochwirksame Schleifmittelfluid bewirkt verständlicherweise eine Zerstörung an sich relativ bewegenden Oberflächen, zwischen die das Fluid eindringen kann, und es versteht sich, daß dieses Fluid am Boden eines tiefen Bohrloches unter einem sehr beträchtlichen hydrostatischen Druck steht, so dan es ein sehr hohes Eindringvermögen in Lager und zwischen sich relativ bewegende Teile besitzt. Da der Trübe -inergie entzogen wird,

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beträgt der Druckabfall an dem Turbobohrer und folglich auch an verschiedenen Abdichtungen und Lagern oft etwa 42 bis 100 kg/cm².

Die Lager eines Turbobohrers aind deshalb der Gefahr ausgesetzt, mit der Trübe aus hochwirksamem Schleifmittel, die zum Antrieb des Bohrers verwandt wird, verunreinigt zu werdenj da diese Lager äußerst hohen Belastungen und großen Belastungsänderungen ausgesetzt sind_s ist ee verständlich ₉ daß der Ausfall der Lager gewöhnlich der Hauptgrund für den Ausfall der bisher vorgeschlagenen Turbobohrer war₀

Die vorliegende Erfindung strebt deshalb an, eine Lageranordnung vorzusehen, mit der ein zuverlässiger Betrieb unter den Betriebsbedingungen ermöglicht wird, wie sie bei einem Turbobohrer auftreten und die vorliegende Erfindung bezweckt weiterhin, einen Turbobohrer anzugeben? der mit einer derartigen Lageranordnung ausgestattet ist«

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird deshalb eine Drucklageranordnung angegeben mit einem Stapel von inneren-und äußeren Kugellagerführungsgliedern mit 6-ruppen von Lagerkugeln* die in mehreren in axialem Abstand voneinander angeordneten Spuren laufen, die durch diese Spmrglieder gebildet v/erden» so daß zwischen diesen inneren unä äußeren Spurgliedern durch Scherkräfte in oen Kugeln ein axialer Druck übertragen werden kann» wobei die inneren Spurglieder so angeordnet sinfi₉· daß eie einen axialen Druck zwischen beaseJafeart©» inneren Spurgliedern übertragen können , und wobei die laßeren Spurglieder so angeordnet sind,, daß sie einen axialen Druck zwischen benachbarten " äußeren Spmrglieäern 'übertragea_s wodurch axiale Bslsetuagen über die Lageranordnung verteilt werden., ' -

Kugellager, die wie b©i der Ordnung, unter Scherkräft;©a

hohe Widerstandsfeetigkeit gegea einen Abrieb cteelk- SeKleif*

mittelteilchen auf, die zwischen die Kugeloberflächen und die Spurflächen gelangen; darüberhinaus wird bei einer stapeiförmigen Anordnung, wie der erfindungsgemäßen Lageranordnung, eine .hohe axiale Belastung durch die Anordnung verteilt, und sollten sich eines oder mehrere der Spurglieder oder der Gruppen von iagerkugeln in einem stärkeren Maße abnutzen als die anderen, so wird die hierauf wirkende Belastung automatisch so über den Stapel von neuem verteilt, daß ein Bruch von abgenutzten Elementen und ein völliger Ausfall dieser Elemente und ihrer benachbarten Elemente vermieden wird. Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Drucklageranordnung so ausgebildet, da^ sie eine wesentlich größere Gesamtbelastung aufnehmen kann als die, ä mit der im Betrieb gerechnet wird, und die erfindungsgemäße Drucklageranordnung kann weiterhin die Druckbelastungen in dem Fall aushalten, daß der Abrieb eines oder mehrerer Elemente der lageranordnung dazu geführt hat, daß die abgenutzten Elemente nicht mehr belastet werden.

Eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Drucklageranordnung kann weiterhin Druckbelastungen in beiden Achsrichtungen aushalten, und sie weist dieselbe Belastungsaufnahmekapazität für beide Sichtungen eines angelegten Druckes auf. Aus diesem Grund ist eine derartige Drucklageranordnung von Haus aus für das Arbeiten mit Druckbelastungen in einem Turbobohrer geeignet, da derartige Druckbelastungen schwanken und sich häufig während vieler praktisch auftretender Bohrzustande umkehren.

Gemäß einem wesentlichen, vorzugsweisen Merkmal der vorliegenden Erfindung können die äußeren Spurglieder drehbar auf den inneren Spurgliedern gelagert sein; mit einer derartigen Anordnung bildet die Lageranordnung ein kombiniertes Druck- und Wäl'a- bzw. Gleitlager. .

Vorzugsweise werden die Kugelführungen duroh im Schnitt bogenförmig ausgebildete Hingflächen der Spurglieder gebildet.

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■Jeisä.; einer einfachen Ausfuhrungsforra der'.-,ri'xndunr kar.n Ί1 i Dmctclageranordnung aus einem Stapel von einzelne;; iJruc^^^.geilagern ausgebildet sein, die jeweils innere und äußere .jvar-,gliedsr, die eine Kugelspur bilden, enthalten, v/u ce:, die inneren und äußeren Spurglieder, wie es ooen ausgeiir.rt v/uras, so angeordnet sind, dai zwischen ihnen ein axialer I;ruc: übertragen werden kann, um die axialen Belastungen Iu^r die Lageranordnung zu verteilen.

vorzugsweise v/ird ,jede Kugelspur durch zwei benachbarte innere Spur glieder und zwei benachbarte äußere Spurglieder gebix'iet;. Unter diesen Umständen bildet, im Gegensatz zu dem i'ali, in dem die Anordnung aus einem Stapel aus einzelnen Druckkugeiiagern besteht, wie es oben ausgeführt wurde₉ jedes Spurglied auier den Endgliedern des Stapels, vorzugsweise zwei benachbarte Kugelapuren.

Obgleich die benachbarten Paare innerer Spurglieder ebenso wie die äuieren 3purglieder sur übertragung eine3 Axialdruckes direlct gegeneinander anliegen könnten_s sind gemä-s einer vorsugsweisen Ausf'ihrungsform jeweils zwei benachbarte innere Spurglieder durch einen inneren Äbstandsring voneinander getrennt, der den axialen Abstand dieser beiden Spurglieder voneinander bestimmt und einen inneren Abschluß der Kugelspur bildet«, die zum leil durch diese beiden Spurglieder gebildet wird«. Wenn diese inneren SpMrgliedsr der Anordnung auf einer Einrichtung angebracht werden sollen.,, die axial gelagert werden soll, etwa eine Drehwelle_s die aus einem Material hergestellt ist, das einen höheren thermischen Ausdehnungslcoeffizienten besitzt als das Material der Spurglieder, ao, ist es notwendig, daü die Spurgliader is radialen Abstand auöen von dieser Einrieiitung angeordnet werisat, Uies kann entsprechend der soeben erwähnt©» w^emgmreiseii Auefüfommgsform dadurch erreicht WOTdQn₁, dsfl des asisiJji©!© iffija@adiirsta©@ser jedes dieser inneren Atetanslerimge feleiae^ eis d®r minimale Innen.-= -

durchmesser ,ieies dieser inneren Spurglieder gemacht wird, und aa:ί- ;ieier dieser inneren Abstandsringe an einem dieser ¹teiden innerer. Spurglieder, die er voneinander trennt, befestigt wird, so dai? im Betrieb axle inneren Spurglieder durch diese inneren Abstandsringe ao radial angeordnet sind, daß sie sich in Stellungen befinden, die nach auien hin einen radialen Abstand von der Einrichtung, zum Beispiel einer Drehwelle, aufweisen, auf der diese Abstandsringe angeordnet sind.

In ähnlicher V/eise werden vorzugsweiße je zwei benachbarte äu.;.ere Spurgxieder durch einen äußeren Abstandsring voneinander getrennt, der den axialen Abstand dieser beiden Spurglieder Lüdet und einen äußeren Abschluß der Kugelspur darstellt, die sum Teil durch die beiden Spurglieder gebildet wird, wobei ein <1eder solcher äußerer Abstandsring an einem der beiden äußeren SpurRlieder befestigt ist, die er voneinander trennt, so daß der Abetanisring in radialer Richtung durch das Spurglied angeordnet wird.

Vorzugsweise und entsprechend einem wesentlichen, Yörsugsweisen Merkmal der vorliegenden Erfindung werden alle Spurglieder so angeordnet, da3 Kugelspuren mit einer etwas größeren Breite als der Durchmesser der Lagerkugeln gebildet werden, so daß jede Kugel, wenn auf die Lageranordnung in einer von beiden Richtungen ein Axialdruck ausgeübt wird, zwischen solchen zwei entsprechenden Spurflächen in rollender Scherung eingeklemmt wird, die sich diametral gegenüberliegende.Teile der betreffenden Kugelspur bilden¹¹· deren Axialabstand durch einen in der betreffenden Richtung gerichteten Druck verringert wird, während die Kugeln im Abstand von den anderen beiden Spurflächen gehalten werden, deren axialer Abstand vergrößert wird.

Die ßesamtwirkung der oben beschriebenen vorzugsweisen gegenseitigen Anordnung der Spurglieder und der Abstandsringe besteht darin, daß sichergestellt wird, daß alle diese Elemente .und die Gruppen von Lagerkugeln während des Betriebes genau.

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BAD ORlGiNAL

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koaxial gehalten werden, unabhängig davon, welche Richtung der auf die Lageranordnung wirkende .Axialdruck aufweist.

Die Spurglieder und die Lagerkugeln werden vorzugsweise aus einem äußerst abriebfesten Material, wie etwa Wolf ramkarbid,. hergestellt; die Abstandsringe können gegebenenfalls aus einem etwas weniger abriebfesten Material, wie etwa einem hochzugfesten Stahl, hergestellt werden.

Vorzugsweise wird die Anordnung mit Durchgängen versehen, um ein flüssiges Schmiermittel von dem einen zu dem anderen Ende der Anordnung über jede Kugelspur fließen zu lassen. Wenn die äußeren Spurglieder so angeordnet sind, daß sie, wie es oben ausgeführt wurde, auf benachbarten inneren Spurgliedern gleiten können und drehbar sind, so können derartige Durchgänge für ein Schmiermittel zweckmäßigerweise durch und zwischen den inneren und äußeren Spurgliedern gebildet werden. · ■

Die Erfindung sieht weiterhin einen Turbobohrer mit einem Gehäuse vor, in dem eine drehbare Anordnung vorgesehen ist, die gegen eine Axialdruckbelastung durch we.nigste.ns ein oben angegebenes Drucklager gehalten wird.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei derartige Drucklageranordnungen vorgesehen, um die Drehanordnung des Turbobohrers zu halten, wobei die Drehanordnung so ausgebildet ist, daß axiale Druckbelastungen zwischen diesen Lageranordnungen unabhängig von der Richtung derartiger Druckbelastüngen aufgeteilt werden. Gemäß einer vorzugsweisen Ausfdhrungsform weist diese Drehanordnung einen Turbinenläufer, der durch eine solche Lageranordnung gehalten wird, und eine Bohrwelle auf, die durch eine andere derartige Druckiageranordnung gehalten wird, wobei die Bohrwelle und.der Turoinenläufer durch eine einstellbare Kupplungsmuffe miteinander gekuppelt sind, die zur übertragung eines Drehmomentes und eines Axialdruckes dient.

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Vorzugsweise ist bei einem derartigen Turbobohrer der maximale äußere Durchmesser der äußeren Spurglieder jeder Drucklageranordnung etwas kleiner als der minimale Innendurchmesser des Gehäuses, so daß gewisse Toleranzen für den Innendurchmesser des Elementes oder der Elemente verbleiben, die das Gehäuse bilden.

Vorzugsweise sind die inneren Spurglieder der oder jeder Drucklageranordnung auf der Drehanordnung unter einer Längskompression mit Hilfe von Hülsen befestigt, die an dieser Anordnung befestigt und verriegelt sind, und die äußeren Spurglieder sind auf dem Gehäuse mit Hilfe von Hülsen unter einer Längskompression befestigt, wobei die Hülsen in dem Gehäuse angebracht und an dem Gehäuse verriegelt sind.

Vorzugsweise ist zwischen dem Gehäuse und 'der Drehanordnung über und unter der oder jeder Drucklageranordnung eine Drehdichtung vorgesehen, um den Eintritt von Bohrtrübe in das Drucklager so gering wie möglich zu halten.

Die Erfindung sieht weiterhin eine Abdichtung vor, mit der sich relativ gegeneinander drehende Teile, zum Beispiel eine Welle und ein Lagergehäuse, gegeneinander abgedichtet werden können, und eine derartige Abdichtung besteht aus einem Stapel ■ von Spaltringen, deren einzelne Spalten so verstellt sind, daß sie nicht miteinander ausgerichtet sind, wobei diese Ringe in einer äußeren Hülse angeordnet sind, durch die auf die Ringe des Stapels ein radial nach innen gerichteter Druck ausgeübt werden kann, wobei diese Hülse an Endringen befestigt und gegen diese Endringe abgedichtet ist, die jeweils gegen die einander gegenüberliegenden Enden des Stapels aus Spaltringen anliegen, wobei die Innenflächen dieser Spaltringe so ausgebildet sind, daß sie auf einem inneren Zylindrglied aufsitzen und gegen dieses dichten.

Die vorliegende Erfindung sieht gleichfalls ein Wellenlager ' vor mit inneren und äußeren, relativ gegeneinander drehbaren

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Käfiger., die jeweils äußere und innere, einander {'ejenüberliegende Aussparungen bilden, in denen jeweils ein ac:i'-.lunförmiges Lagerfutter angeordnet ist, das einen Abr-anit l; einer zylindrischen Fläche bildet, wobei weni&fjter:s die Arbeitsfläche jedes solchen Lagerfutters aus einen hn'ter., - Ί-riebfesten Material hergestellt ist, und wobei in den kxzz,/..- · rungen in wenigstens einem der Käfige gleichfalls federnde Polster vorgesehen sind, die als Unterlage für die darin angeordneten Lagerfutter dienen.

Zweckmäßigerweise werden diese Lagerfutxer aus eine:a I: er anischen oder metallkeramischen Material oder aus Ferrobecr. (Ferrobestos) hergestellt.

Ein derartiges Wellenlager kann mit seinem federnd abgepolsterten Lagerfutter unter sehr nachteiligen Betriebsbedingungen arbeiten, und es kann insbesondere während einer langen Zeit, während der es der Bohrtrübe ausgesetzt ist, weiterarbeiten, weshalb sich eine derartige Lageranordnung insbesondere ζ ar Aufnahme der radialen Belastungen der Drehanordnung eines Turbobohrers eignet. Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin einen !Durbobohrer vor, dessen Drehanordnung radial wenigstens teilweise durch eine Weilenlageranordnung gehalten wird, wie sie oben "beschrieben wurde.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand einer in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausf^hrungsform der iirfindung erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. IA, 1B, 1C und 1D aufeinanderfolgende Teile einer Axialschnittansicht eines Turbobohrers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Fig. IA an der Stelle H-II;

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_Αλ 20323Μ

-AA-

i'-'..ι , ο irr:··: «uorcc-ini tt 'larch die Fig. \Λ an der Stelle

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>sLi'-. ι ρ..::'■ μ verf*r Werten Axialechnitt eines Teiles einer j)imc\:^.igeran.ordn-un_l3 des Turbobohrers;

i''i ·. ·■> eino'i querschnitt durch die i'iß. / an der Stelle VIU-V111; und

i:\_t'.. ■; '3.1'if? weitere vergrö.:erte Ansicht im Axial schnitt eines ?eii:-i? der Drucklaceranordnunß, zur Eriäutertung der Ar'neα ■ ijweije der Anordnung unter einen Axialdruck.';

J:. .i«r» Fir. A, .B, .-J und il). ist insgesamt ein Axialschnitt durch einen iurtobohrer darpesxexxt, der die vorliegende Urfindu:i;~ verkörpert, iiierbei steixt die Fig. ,A das obere IJnde des ^urbobcr.rers und die Fiii. 11) das untere Ende des Turbobohrers la.v, das so ausgebildet ist, da~ in dieses Unde während des Betriebes ein geeigneter .Bohrmeißel eingesetsx ™ >a:m..

Aus Konstruk'Jionsgründen und zum Zwecke des leichteren Zusaninierfcaus . .!pt das äußere Gehäuse des dargestellten iurbobohrers in ärei Abschnitten ausgebildet, einem oberen Abschnitt 1, e-.nea mittleren Abschnitt c und einem unteren Abschr./tt *;... Üer obere Gehäuseabschnitt ι ist an jedem i3nde mit ei::en linieren Kegelgewinde bsw. Rohrgewifide 4 ausgestattet, wir. -in das obere Gewinde das hierau- passende Gewini-3 £"i::_tre.sp~2:t werden kanr., das an dem unteren z.nde

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einer Bohrleitung (nicht dargestellt) vorgesehen ist, während das untere Kegelgewinde 4 einen mit einem Kegelgewinde versehenen Sentrierbund aufnehmen kann, der an dem oberen Ende des Gehäuseabschnittes 2 angebracht ist. Der Gehäuseabschnitt weist weiterhin an seinem unteren bzw. oberen Ende innere ±araj.l el gewinde b und b auf, wobei in das Gewinde $ eine Spannhülse 7 rait Spann- bzw. Schlüsselschlitzen 8 einschraubbar ist, so dalo diese Spannhülse gegen das untere Ende eines weiter unten beschriebenen äußeren Käfigs y einer Wellenlageranordnung anliegt und weiterhin im fertig zusammengebauten Zustand pegen das obere Ende des Gehäuseabschnittes 2 anliegt und diesen verriegelt. Das an dem oberen Ende des Gehäuseabschnit— XGS 1 ausgebildete Gewinde 6 kann eine Sperrringhülse 10 mit Spannschlitzen 11 e.uinemnen, die gegen ein Abstandsstück- 12 ynxiegt.

In dem oberen Gehäuseabschnitt 1 ist die Turbine des Turbobohrers untergebracht. Diese Turbine umfaßt einen Läufer in Form einer Welle 3, dessen oberer Abschnitt hohl ausgebildet ist, so daj^ ein Durchgang 14 gebildet wird, der mit der Bohrung einer Bohrleitung in Verbindung steht, an der der Gehäuseabschnitt 1 befestigt ist, so da.., die Bohrtrübe durch diesen Durchgang ,4 und leer Öffnungen 13 in den ringförmigen Haum zwischen der We±le "I und dem Gehäuse*T ströraungsunterhalb eines oberen Druckiagers und dessen Abdichtungen, die weiter unten noch näher beschrieben werden sollen, fließen kann. Auf den Mittelteil der Weile 13 ist ein Stapel von mit Flügeln versehenen Ringen Ic aufgesetzt, die auf der Welle verschiebbar sine und durch einen mit Gewinde versehenen Bund 17 in ihrer Stellung gehalten werden, der Spannschlitze 18 und Yerriegeiungslctkierjren V aufweist, wobei der Bund 17 den Stapel aus Ringen Ic en*:i-j.r_£ der Weile 12 nach aufwärts gegen eine ar. der ".feile ausfjeciliexe Schulter drücket. Die auf den Ringen '.-:. ausgebildeten l'_U~ei wirken mit feststehenden Flügeln auf· einer C-ruppe von ";:.:-"er. 20 zusammen, die in den Gehäuse 1 be- ^SStIi-- Ξ_:ν~, ν. ;·.;. i_.-r Ringe 20 zv,^rischen einen Abstandsring 21", der gereii das cLere hrAe des äußeren lagerkäfigs 9 anliegt,

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und einer Ab.ständshülse 22 angeordnet sind, die ihrerseits gegen ein Abstandsstück Z'j anliegt.

!Die Welle 13 wird in dem Gelläuseabschnitt 1 mit Hilfe einer Drucklageranordnung gehalten, die zwischen zwei Abdichtungen angeordnet ist. Die beiden Abdichtungen weisen denselben Aufbau auf, und jede dieser Abdichtungen besitzt einen Endring 24 und einen Satz Spaltringe 25, die von einer Hülse 26 umgeben sind und zwischen dem Bndring 24 und einem ähnlichen Endring 27 gehalten werden. Der Stapel von Hingen 25 ist gedehnt, 30 daß die Ringe auf eine innere Hülse 28 aufgezogen sind und die Hinge werden unter einem radial einwärts gerichteten Druck auf der liülse 2.8 durch eine Schrumpf pas sung der Hülse 26 gehalten, die mit den Endringen 24 und 27 verschweigt wird, so daß der Stapel von Ringen 25 auch zwischen den Endringen 24 und 27 unter einem axialen Druck steht. Die Hülse 28 wird auf die Welle 13 aufgepaßt, und die Endringe 24 und 27 werden in einer abgestuften Hülse 29 befestigt, die in dem Gehäuse 1 angeordnet wird.

Zwischen den beiden Abdichtungen ist eine Drucklageranordnung vorgesehen, die die Drehwelle 13 in bezug auf das Gehäuse des Turbobohrers lagert, und diese lageranordnung ist in einem vergrößerten Maßstab in den Fig. 7 Ms 9 dargestellt. Die Drucklageranordnung enthält einen Stapel von inneren und äußeren G-liedern, die Kugellagerspuren bzw. Kugellagerführungen bilden, sowie innere Ringglieder 30 und äußere Ringglieder 31» die alle aus Wolframkarbid hergestellt sind, die zwischen sich sechs im axialen Abstand voneinander angeordnete Spuren für Gruppen von aus Wolframkarbid bestehenden lagerkugeln 32 bilden. Die Kugelspuren bzw. Kugelführungen werden durch im Querschnitt gebogene ringförmige Stirnflächen 33 der inneren und äußeren Spurglieder 30 und 31 gebildet, und es ist ersichtlich," daß alle Spurglieder mit Ausnahme der Undspurglieder des Stapels teilweise zwei benaohbarte Kugelspqren bilden. Je zwei benach-, barte innere Spurglieder 30 werden duroh einen inneren Abstande-

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ring 34 au3 hochzugfestem Stahl im axialen Abstand voneinander gehalten, und die äußeren benachbarten Spurglieder 3 I werden in ähnlicher l/eiae durch äußere Abatandsringe ;r3» die auch au α hochzugfestem Stahl bestehen, im Abstand voneinander gehalten. Jede'r innere Abstandsring 34 ist an dem über ihm liegenden inneren Spurglied 30 (d.h. in i'ig. 7 gesehen, an dem lini:r; voa dem Abstandsring liegenden Spurglied) befestigt, so da.J durch diesen Abstandsring ein äußerer Abschluß der angrenzenden Ruic;ol.-lagerspur gebildet wird, und auf der Innenseite .jedes innoron Abstandsringes sind zwei ringförmige Rippen oder Hocker νC mit einem etwas kleineren Innendurchnesser als die inneren Spurglieder 30 ausgebildet, so daß die inneren Spurglieder n^or. y hin etwas im radialen Abstand von der ',felle 13 gehalten werden, auf der sie angeordnet sind. Die äußeren Abstandsringe Zd sind in ähnlicher Weise an den äußeren Spurgliedern 31 über ihnen befestigt, so daß sie durch diese Spurglieder radial gehalten -,^erden und jeweils äußere Abschlüsse für die angrenzenden Kuffe^.-führungen bilden. Die äußeren Spurglieder 31 sind auf den innen jeweils benachbarten inneren Spurgliedern 30 verschiebbar und drehbar angeordnet, so daß die Lageranordnung in der Tat ein kombiniertes Druck- und Wälzlager bildet; die inneren Spurglieder 30 werden durch die inneren Abstandsringe 34 in radialer Richtung gehalten, die äußeren Spurglieder werden radial durch die inneren Spurglieder gehalten, äie Lagerkugeln werden durch die inneren und äußeren Spurglieder radial gehalten und schließlich werden die äußeren Abstandsringe 35 durch die äußeren Spurglieder 31 radial gehalten; auf diese Weise werden alle Elemente während des Betriebes genau koaxial zueinander und koaxial zu der !furbinenrotorwelle 13 gehalten.

Die inneren Spurglieder 30 und die inneren Abstandsringe 34 werden zwischen den beiden Hülsen 28 der Abdichtungen in axialer Richtung unter einem Längsdruck und somit auf der Welle 13 gehalten, während die äußeren Spurglieder 31 und die äußeren Abstandsringe 35 «wischen den Hülsen 29 der Abdichtungen in axialer Richtung unter einem längsdruck und somit in bezug auf das Gehäuse 1 gehalten werden. Die stromabwärts gelegene rlülse

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liept gegen das Abstandsstück 'Ii an, so dau die Verriegelungsrinpnuxse \j die ;iüisen 2y der Abdichtungen, die äußeren Spur- glieder■:-j ι der Drucklageranordnung, die Statorringe 20 und aen he. £ α τ Aiii i? 3 pe gen- eine axiale Verschiebung gegen die Druckhülse / ;iult, die in aas Gewinde 5 eingeschraubt und nach 'z'uciCVvärüs gegen das Ende des Gehäuseabschnittes 'ά an dem unteren 'iCnde des Gehäuseabschnittes i gesichert ist. Somit sind die inneren apur_;-xic>der 5^ so angeordnet, da^ sie einen Axiaidruck zwischen benachbarten Gliedern dieser Spur-lieder übertragen, und die äußeren opurglieder 51 sind in.ähnlicher Weise so angeordnet, da..·¹ sie zwischen sich -einen-Axiaidruck'übertragen, so das im Betrieb axiale Belastungen durch die Ausbildung des

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Lapers verte_it werden.

Alle .S pur. rl iod er iO und 5i werden so durch die Abstandsringe ?4 und y; . ir.i Abstand voneinander gehalten, daj Kugeliagerführun,:en mix einer etwas größeren .Breite als der Durchmesser der La 5; 'ericu ge In ;.2 ("ebildet werden. 3ei der dargestellten Ausf-ihrunrsforn,"'bei der die Lagericugeln einen Durchmesser V3n J-,-ii c::: .lufet-isan., isx die Breite der Kugel führungen bnw. ■ AU_trelspuren C"»onit deren inaxiiaale Abmessung parallel zu der Achse der Lageranordnung Gemeint ist), ungefähr 0,0 53 cm jrö.iex·· axs der Durciimesser der Lagerkugeln. Hierdurch ergibt sich, was I;i3'oesondere ani bes-tsn aus der iij. 9 zu ersehen !sz, da_;f die Ku-:exn jeder G-rupoe bei-Π -vaitreten eines aui die La,>;era:aora::u:";~ :.:i einer der beiden Ei-h-tur.ge.n v/iriieiiie:'- -o:_a_- druckes zvLsz^eii ,iev/elxs ien be_äen inner er* und äußeren S^urgliedem, cie die in ?rage ste-3nde Spur bilden Ci-- -Xf. , sind diese Jpur glieder, nit p,a luiä 3^:s. bezeichnet), ir. ro__ender Sciiei'u:!..;; alJuce^-Lsrasrc -weraeii, deroii a*:iaxer Atstanä äuroJ. Isr. Druck in dei- fraglichen fiichtur..-" verrir-irerx wird, v;li„rer.i ..".ie Kugexn im Acstanc. von den anderen beider. Scurglie&srr.. 0;ν.Ό und 3 ic) geseilten werden,.' deren Axial ab st and sich ν ersrröier-:. Somit wird der auf die Welle "3 wirkende .-.xialdrucl: curoli e;.r.e rollende £rli3rbeanspruchung', in .!en Lager.ragaln 51 =ui ias J-2-liä'use i a'osrtra^en. //'arm sich-u-ia Hichtu;.-_£r des Axia._ ^ruekei ändert, so vrarden die ILugein ir. 1 lire η Γ-il.rungen ei:;. λ··ϊ·λ1._:-.

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freigegeben, so daß sie für einen Augenblick "frei laufen" können, bevor sie zwischen den anderen beiden Spurgliedern eingeklemmt werden.

Dadurch, daß zwischen den inneren Spurgliedern 30 und der Welle 13 durch die ringförmigen Höcker 36 der inneren Abstandsringe 34 ein geringer radialer Abstand aufrechterhalten wird, kann sich die (aus Stahl bestehende) Welle 13 thermisch ausdehnen, was in einem wesentlich stärkeren Maße als bei den Spurgliedern der Fall ist, die aus Wolframkarbid bestehen. Aus der Zeichnung geht gleichfalls hervor, daß auch zwischen den äußeren Spurgliedern 31 und den Abstandsringen 35 und dem Gehäuse 1 ein kleiner radialer Abstand besteht, der dem Zweck dient, daß der Innendurchmesser des Gehäuses innerhalb gewisser Herstellungstoleranzen liegen kann.

Der Raum zwischen den beiden Abdichtungen ist mit einem geeigneten Schmieröl gefüllt, und das Drucklager ist mit Durchgängen 38 ausgestattet, die durch und zwischen den benachbarten Paaren von inneren und äußeren Spurgliedern 30 und 31 ausgebildet sind, so daß Öl durch das Lager zu den Kugellagerspuren fließen kann.

Das obere Ende der Welle 13 besitzt ein äußeres Schraubengewinde 39, auf dem ein Verriegelungsring 40 mit Spannschlitzen 41 und LÖtklemmen 42 befestigt ist, die in eine Kronierung

43 am Ende der Welle 13 eingreifen. Der Verriegelungering 40 liegt gegen die stromaufwärts angeordnete innere ATbdichtungs-.lülae 23 ε-r., die ihrerseits gegen das oberste innere Spurglied 30 des ilageldrucklagers anliegt, während das unterste innere Spurglied 30 gegen die stromabwärts angeordnete innere Abdichtungshülse 28 anliegt, die ihrerseits gegen eine Schulter

44 an der Welle 13 anliegt? somit dient der Verriegelungering 40 dazu, die Abdichtungshülsen 28 und die inneren Spuxrglieder 30 der. Drucklageranordnung in einer festen axial©n Stellung auf der Welle 13 zu halten· .

Der untere Endteil der Welle 13 let in dem Gehäueeabäühnitt 1 „ 009884/0249 -17-

mit Hilfe eines Wellenlagers gelagert, dessen Punktion darin ' besteht, dieses Ende der Welle 13 gegen eine radiale Verschie-

* . ■ ■

"bung zu haltern. Die Wellenlageranordnung umfaßt den Käfig 9» der, wie oben bereits ausgeführt wurde, in den Gehäuseabschnitt 1 eingepaßt und zwischen der Druckhülse 7 und dem Abstandsring 21 angeordnet ist.

Wie am besten aus Mg. 5 zu ersehen ist, weist der Käfig 9 äußere Längsnuten auf, die an die Innenwand des Gehäuseabschnittes 1 grenzen und somit eine Reihe von Längsdurchgängen für die Strömung der Bohrtrübe bilden, die durch die Flügel der Turbine gelaufen ist. Diese Durchgänge sind in der Zeichnung mit 14 bezeichnet, um anzudeuten, daß sie eine PortSetzung des Strömungsweges für die Trübe bilden, der an dem Durchgang 14 in dem oberen hohlen Abschnitt der Welle 13 beginnt.

Entlang dem Käfig 9 sind in Abständen Innere Plansche 45 ausgebildet, und es sind weiterhin inner· Üängsrippen 46 in Parm von Setzkeilen vorgesehen. Die Plansche 45 und die Rippen 46 bilden somit die Begrenzungen von Aussparungen, die in der Innenfläche des Käfigs vorgesehen sind, und in jeder dieBer Aussparungen ist ein Gummiunterlagspolster 47 und ein Iiagerfutter 48 aus einer schalenförmigen Teilzylinderform angeordnet, das aus einem harten, abriebfesten Material, wie etwa einer Keramik, einer Metallkeramik oder aus Perrobest (Perrobestos) hörgestellt ist, wobei die Innenfläche diese» Lageärfutters die tatsächliche Lagerfläojhie bildet.

In dem Käfig 9 ist die Welle 13 mit einem komplementären Käfig 49 ausgestattet, dessen Längsrippen in Nuten angeordnet sind, die in dem Umfang der Welle 13 ausgebildet sind, so daß der Käfig 49 an der Welle befestigt ist und sich mit der Welle dreht. Dieser innere Käfig 49 "bildet äußere Aussparungen, die komplementär zu den Aussparungen in der Bohrung des Käfigs 9 sind, und in jeder die sei? Aussparungen 1st ein Gummiunterlagspolster 50 und ein Lageriutter 51 auf einer teilzylindrisohen Schalenform angeordnet, und dieses lagerfutter

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beptetit aus einem harten, abriebfesten Material, wie etwa einer Keramik, einer Metallkeramik oder aus Perrobest (Ferrobestos). Die äußeren Oberflächen der Futter 51 bilden somit die Lagerflächen für die Welle 13 und sie liegen gegen die inneren •Lagerfläohen der Lagerfutter 48 an.

Die Gummiunterlagspolster 47 und 50 drücken die jeweiligen Lagerfutter 48 und 51 fest gegeneinander. Das Wellenlager ist für die Bohrtrübe zugänglich und in der Tat dient diese zur Schmierung und zur Kühlung. Die Lagerfutter können aus einem Material, wie etwa einer Keramik, einer Metallkeramik oder aus Ferrobest (Ferrobestos) hergestellt sein, so daß wenigstens die Lageroberfläche beträchtlich härter als die Gesteinateilchen ist, die in der Bohrtrübe suspendiert sind, so daß die Lageroberfläche nicht übermäßig durch das Vorhandensein derartiger Teilchen zwisohen den zusammenwirkenden Pläahen der Lagerfutter beschädigt vird. Darüberhinaus können eich die einzelnen Futter seltat on den Abrieb anpassen, und vtnn die Futter verschlissen sind, können eie auf verhältnismäßig einfache und wirtschaftliche Weise ersetzt werden.

Von den drei äußeren Okihäuseabschnitten des Turbobohrers ist der mittlere Abschnitt 2 verhältnismäßig kurz, und er bildet eine Kupplung zwischen den Abschnitten 1 und 3. Wie bereits oben beschrieben wurde, weist das obere Ende des Abschnittes einen mit einem Kegelgewinde versehenen Zentrierbund *uf, der zu dem Gewinde 4 an dem unteren Ende des Gehäuseftfeschnittes 1 paßt. Das untere Ende des Gehäuseabsohnittes 2 ist gleichfalls mit einem mit*einem Kegelgewinde versehenen Zentrierbund ausgestattet, der in ein Innenkegelgewlnde 52 an dem unteren Ende des unteren Gehäuseabschnittes 3 einschj»ubbar ; ist.

ϊη dem unteren Gehäuseabschnitt 3 ist «ine hohle Bohatrelle angeordnet, deren unteres Bnde aus dem Ende des Gehäueeah-r schnittes 3 hervorsteht und en dem ein# mit einem Gewinde versehene A.F.I, sich verjüngende Fassung ausgebildet ist,

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in di'j ein Bohrmeißel (nicht dargestellt) eingesetzt werden i;ann. ·

• Die jiohrwelle Vi ist in dem Gehäuseabschnitt 3 mit Hilfe von awej Laperanordnungen gelagert, von denen eine aus einer jJrjcKlageranordmmg besteht, die genauso ausgebildet 1st, wie die Lageranordnung, in der das obere lande der Turbinenwelle V;· in dem Gehauseabschnitt 1 gelagert ist, und die bereite oben anhand der Fig. 1A und 7 bis 9 beschrieben wurdej die Druckiageranordnung für die Bohrwelle 53 soll deshalb nicht weiter beschrieben werden. In der PIg. IC wurden die Teile der ijruckla^eranordnung für die Bohrwelle 53 mit denselben Bezugssseichen bezeichnet, wie sie in den Pig. 1Δ und 7 bis 9 verwandt % wurden, um dieselben Seile der Drucklageranordnung für die Turbinenwelle 13 su beaelehnen.

Wie bei der Drucklageranordnung für die Turbinenwelle 13 ist die Drucklageranordnung für die Bohrwelle 53 zwischen zwei Abdichtungen angeordnet, die dazu dienen, das Drucklager vor dem Zutritt von Bohrtrübe zu schützen. Diese Abdichtungen sind genauso wie die Abdichtungen ausgebildet, die dazu verwandt werden, die Drucklageranordnung für die Turbinenwelle 13 zu schützen, weshalb sie nicht mehr im einzelnen beschrieben werden sollen. Die Teile der in Pig. IC dargestellten Abdichtungen sind mit denselben Bezugszeiohen wie die entsprechenden Teile der in der Pig. 1A dargestellten Abdichtungen bezeichnet. ™

Aus Pig. 10 geht hervor, daß das untere Ende des ZwiBciieiigehäuseabschnittes 2 gegen einen Druckring 12 anliegt, der in den Gehäuseabschnitt 3 eingepa&t ist, der Druckring 12 liegt seinerseits gegen die äußere hülse 29 der stromaufwärts angeordneten Abdichtung an, diese Hülse 29 liegt ihrerseits gegen das oberste äußere Spurglied 31 des Drucklagere an, während •das unterste äußere Spurglied 31 gegen die äußere Hülse 29 dtr stromabwärts angeordneten Abdichtung anliegt, und diese Hülse 29 liegt ihrerseits gegen ein Abstandsstück 23 an.

Das Abstandsstück 23 wird durch das obere find« des äußeren

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Käfigs 54 eines zu beschreibenden Wellenlagers gehalten, während das untere Ende des Käfigs 54 gegen einen Abstandsring 55 anliegt, der von einem Sperrring 5b mit Spann- bzw. »ieliiüsselschlitzen 57 gehalten wird, wobei der Sperrring 56 in ein paralleles Innengewinde an dem unteren Ende des Gej.äuseabschnittes 3 eingeschraubt ist und mit Hilfe einer Ringgegenmutter 58 mit Spannschlitzen 59 festgehalten wird, die gegen die untere Endfläche ου de3 Gehäuseabschnittes 3 angezogen wird, um den Verriegelungsring 5t> festzuhalten.

Der untere Ieil der Bohrwelle 55 wird weiterhin gegen eine radiale Verdrehung durch ein Wellenlager gehalten, das einen ähnlichen Aufbau wie das oben beschriebene Wellenlager¹ besitzt, durch das der untere Teil der Welle 13 in dem G-ehäuseabschnitt 1 gehalten wird, das sich jedoch gegenüber diesem ieilenl&ger in dreifacher Hinsicht unterscheidet: erstens ist auf dem äußeren Lagerkäfig 54 eine äußere Gummihülse 61 angebracht, die gegen die Bohrung des G-ehäuseabschnittes 3 anliegt, so dai der äußere Käfig 54 eine gewisse Federung besitzt; zweitens sind in dem Käfig 54 keine federnden Unterlagspolster für die LageT^vtäg*esehen; und drittens besitzt der Käfig 54 keine inneren Plansche, die den Planschen 54 des Käfigs 9 entsprechen. Der Käfig 54 besitzt jedoch auf seiner Innenseite, ebenso wie der Käfig 9, in Längsrichtung verlaufende Setzkeile 62, die innere Rippen bilden,zwischen denen teilzylindrische, schalenförmige Lagerfutter 63 angeordnet sind, die aus einem harten, abriebfesten Material, wie etwa einer Keramik, einer Metallkeramik oder aus Perrobest (Perrocestos), bestehen.

Innerhalb des Lagerkäfigs 54 ist die Bohrwelle 53 mit einem inneren Lagerkäfig versehen, der über den Umfang und in Längsrichtung verlaufende Rippen 64 aufweist, die in Längsnuten u5 auf dem Umfang der Welle 53 angeordnet sind₉ wobei die· über den Umfang und in Längsrichtung verlaufenden Rippen des

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Käfigs Aussparungen bilden, in denen jeweils ein Gummiunterlagspolster 66 und ein teilzylindri3ches, schalenfö'rmiges Lagerfutter 67 angeordnet ist, das aus einem harten, abriebfesten Material, wie etwa einer Keramik, einer Metallkeramik oder aus Ferrobest (lerrobestos) hergestellt istj die äußeren Flächen der Putter 67 bilden die lagerfläche für die Welle 53, und sie liegen gegen die Lagerfläche an, die durch die Innenflächen der lagerfutter 63 in dem äußeren Käfig 54 gebildet werden.

Ebenso wie das Wellenlager, in dem das untere Ende der Turbinenwelle 13 gelagert ist, ist das Lager für die Bohrwelle 53 besonders widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse, das heißt die Lagerfutter 63 und 67 erleiden keinen wesentlichen Abrieb durch die Gesteinsteilchen, die in der Bohrtrübe suspendiert sind, und sie können, wenn sie abgenutzt sind, laicht und wirtschaftlich ersetzt werden.

Die Bohrwelle 53 ist mit der Turbinenwelle 13 gekuppelt, so daß diese beiden Wellen zusammen eine einzige Drehanordnung bilden, und die Zusammenkupplung erfolgt in der Weise, daß die auf die beiden Wellen dieser Anordnung ausgeübten Druckbelastungen vereinigt werden und daß die sich ergebende Druckbelastung auf die beiden Drucklager, wie sie oben beschrieben wurden, verteilt wird. Die Turbinenwelle 13 und die Bohrwelle 53 sind durch Kopplungsbauteile miteinander gekoppelt, die hauptsächlich in dem Zwischengehäueeabschnitt 2 angeordnet sind, dessen oberer Teil in der Pig. 1B und dessen unterer Teil in der Pig. 10 dargestellt ist.

Wie aus Pig. IB zu ersehen ist, weist der untere Teil der .Turbinenwelle 13 Keilnuten 68 auf, die komplementär zu inneren Keilnuten in dem oberen Ende einer Kupplungshülse 69 ausgebildit sind. An dem unteren Ende der Welle 13 ist ein Schraubengewinde 70 ausgebildet, auf das eine mit einem Innengewinde versehene Hülse 71 aufgeschraubt ist, die gegen eine Schulter

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an dem unceren iinde des nit Keilnuten versehenen Absc?:nittsß der Wexle 13 anliegen icann.

Die Kupplungshülse 69 besitzt ein Innengewinde Ί>, in das ein mit einem Außengewinde versehener Feststeliring 74». der gegen die Hülse 71 anliegt, eingeschraubt ist.

Die Kupplungshülse 69 weist in ihrer Wand öffnungen Td auf, durch die die Bohrtrübe von dem ßingraum zwischen den Gehäuseabschnitt 2 und der Hülse 69 in die 3ohrung der nilse und sodann in die Bohrung der Bohrwelle 53 fließen kann. Somit bilden dieser Ringraum und die Bohrungen der Hülse 69 und der Bohrwelle 53 eine weitere Fortsetzung des Durchganges 14 in der 'lurbinenwelle 13 für die 'Irabe, weshalb diese weiteren Durchgänge entsprechend in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind.

Das untere Ende der Kupplungshülse 69 ist mit einem Innengewinde versehen, das auf ein Gewinde 76 an dem oberen Ende der Bohrwelle 53 geschraubt werden kann. Wie aus der fig. IC zu ersehen ist, liegt das untere Ende der Kupplungshaise 69 gegen eine mit Lötfahnen versehene Hülse 77 an, die mit Hilfe von Pederkeilen 78 auf die Welle 53 aufgekeilt ist. Dme untere Ende der Hülse 77 liegt gegen eine Abstandehülse 79 an, die ihrerseits gegen die innere Abdichtungshülee 23 der öfeersn Abdichtung für das Drucklager der Bohrwelle anliegt, wobei diese Hülse 28 gegen das oberste innere Spurglied 30 des Drucklagers anliegt, während das unterste innere Spurglied dieses Drucklagers seinerseits gegen die Innenhülse 29 der unteren !lagerabdichtung anliegt. Diese untere Hülse 28 liegt gegen einen Abs t ander ing 80 an, der aui einer Schult·* 81 auf der Welle 53 sitzt.

Der soweit beschriebene Turbobohrer wird dadurch zuselHengebaut, daß zuerst die Abschnitte, die durch den oberen Gehäuseteil I und die darin angeordneten Turbinenbauteile gebildet

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word"r.,e inersoi^s und der Gelläuseabschnitt 3 und die darin an-,■eorüiiot'ijr zv-iut.eiIe der Bohrerwelle andererseits zusanimenge-.baui; wurden, r.o da. swei Unteranordnungen hergestellt werden, vor. aejiO'.i jede einen äußeren GeLäuaeabschnitt mit einer drehiiaren Kiivieii aufweist, die an ihrem oberen Snde hierin in ··>".! "i'i.M :/f?di^ ι: «ten Drucklager und an ibreu unteren 'Tande in ■ -.•■\'j:. V«V.ilp:iJ.i:.:er ;;exareri ist. üiese beiden Unteranordnungen werden r xiann 'uit Hilfe der kuppl ungs baute lie zusaimnengekuppelt, ■i.i.e i.n dei.'i .ruramiengebauton l'urbobohrer hauptsächlich in den Lv;i f!c::enrcj:;iurnar .'ichni'et 2 angeordnet sind..

:λο>ι ,λ;,. _"n:ien . v.^'-^j. diejor Unteranordnuntjer. v/ird aunüchot die, .·;!.;;■ eJ: :-::. Innor...-;e;/-i'n5ie versehene Iliilce /!und der mit einen \

Au ν",Ii*-'""ind.e-.- versehene hperrrinf /4 in die -Kupplunpfh-ilse ü9 t¹ vvpo^v, v;critui das untere .-inde der Kuppiunrshülsq -9 auf dar euere. -Λ.λν der 3o*ir\ie'lle d3 aufgeschraubt wird, wobei die..·;? h"-.-,rc aui der .dohrveiie diaurch featpeleft wird, da.; dir .ι'j-tfa-incr. i... an den liinp VY.. in Schlitze'" 83 "heruntergebogen \.(>3\:on, ä.i' .* < iieüpm !vco'.: an der. unteren Unde der Kupplungs-"■ ^i:?-.³ ·-■-;· vor ■ ve r.ei: cind. Sxeicr.ceitig wird, der mittlere Ge-. Üuyv'i!;?o;:nit: .-. :-.'al' das untere Jnde des oleren G-ehäuaeab-■;*-c':2.itres ■ i'-ii'tTcsetct, worauf die Bruckhilee V (die während .;e'· Aui.-etn^r^· aas Gehäuseabschnittes c zurUckgesciira'ifct ist, so ca.. diener ierJiuseacschr.itx k vollständig ir. den Abschii-tt ein<~esc;irbu.i werden Icann), wieder auf des oberen Enie des ,m

Ab.'icr.nittet? w festgesogen wird, woraui der Sperrrint I^ fest ™

an_t:er;o_fi:5i vrlr<i, se da3 die Larcer und die Abüichtungen in dem 3o:.::itt befestigt werden.

. r3

Sodann wird die Verriegelungsliwlse 5o zurückgeschraubt", und-.die beiden Untcr/.nordnungen werden unter Hinsufügung der ,jeweiligen Kupplur^pcauxuile, wie sie oben beschrieben wurden, säsarsengebracht, wobei das untere Ende der'Turbinenwelle- 13 in des obere Ende der Kupplungshülse c-9 so eingefiilirt wird, dai die jeweiligen Keilnuten an diesen ceiden Bauteilen miteinander Eingriff jcoEraen; sodann wird der untere Gehäuseabschnitt

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über das Kegelgewinde 52 mit dem Zwischengeliäuseabschnitt 2 verbunden, wobei die Turbinenwelle 13 in der Kupplungshülse b9 abwärts gleitet, wenn diese beiden Gehäuseabschnitte miteinander verschraubt werden. Sodann wird der Verriegelungsring 3o festgezogen und durch die Feststellmutter 58 blockiert.

Schließlich wird ein geeignet langer Sechskantschlüssel durch die hohle Bohrwelle 53 und die Kupplungshülse 69 in eine Sechskantfassung an dem unteren Ende der Hülse 71 eingesetzt, so daß die Hülse 71 auf das Gewinde 70 an dem unteren Ende der Turbinenwelle 13 aufgeschraubt werden kann. Schließlich wird der Sechskantschlüssel soweit herausgezogen, daß er nur noch mit dem Feststellring 74 eingreift, der eine innere Sechskant-^ lorm besitzt, und dieser Feststellring wird gegen das untere Ende der Hülse 7ί geschraubt.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Kupplungshülse 69 eine Verlängerung der Bohrwelle 55 bildet, wobei ein Drehmoment von der Turbinenwelle 13 über die Keilnutenverzahnung zwischen der Turbinenwelle und der Hülse 69 übertragen wird. Die Hülse 71 und der Feststellring 74 dienen"beide dazu, die Kupplungshülse 69 derart mit der Turbinenwelle 13 zu verbinden, daß die Bohrwelle 53 einennach aufwärts gerichteten Axialdruck auf die Turbinenwelle 13 äberträgt, so daß dieser Axialdruck zwischen den beiden Druc-iciagern verteilt werden kann, während der normale, nach abwärts gerichtete Druck auf der Turbinenwelle 13 auf die Bohrv/elle 53 übertragen werden kann, so daß er auf die beiden Drucklager verteilt werden kann. Im Betrieb werden deshalb die Hülse 71 und der Feststellring 74 so eingestellt, daß auf die Drucklager eine Vorspannung ausgeübt wird, so daß die auf den jeweiligen Wellen der Drehanordnung lastenden normalen Axialbelastungen gegeneinander abgeglichen werden können und die resultierende Belastung auf die beiden Drucklager verteilt werden kann.

Wie aus Fig. 1D zu ersehen ist, ist an dem unteren Ende der

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Bohrung der Bohrwelle 53 ein Einwegventil 84 vorgesehen, das in der Zeichnung in seiner offenen Stellung dargestellt ist, in der die Bohrtrübe au dein Meißel (nicht dargestellt) fließen kann. Das Ventil 84 schließt.sich jedoch, um zu verhindern, daß Bohrtrübe (oder anderes Material) aus dem Bohrloch in Rüekwärtsrichtung fließt. ■

Dariiberhinaus sind, wie aus Pig. 1D hervorgeht, auf dem unteren Ende der Bohrwelle 53 ein Sprengring 85 und ein lockerer Haltering 86 angeordnet, der gegen eine Innenschulter an dem Sperrring 56 zur Anlage kommen kann, um die Bohrwelle (und den Meißel) .in dem Gehäuseabschnitt 3 festzuhalten, wenn die Bohr- ä welle 53 an einem Punkt unterhalb des Drucklagers in dem Gehäuseabschnitt 3 brechen sollte.

Obgleich die in dem Turbobohren dargestellten Drucklager und Abdichtungen für einen Turbobohrer entwickelt und bemessen wurden, so dürfte dennoch ohne weiteres ersichtlich sein, daß derartige Drucklager und Abdichtungen auch auf anderen Gebieten Anwendung finden können, wie zum Beispiel bei Schiffsantriebswellen usw.

- Patentansprüche: —

- 26 -

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Claims (1)

1. - 26 Patentansprüche

   ._t Drucklageranordnung, gekennzeichnet durch einen Stapel von inneren (30) und äußeren (31) Kugellagerspurgliedern mit Gruppen von Lagerkugeln (32), die in mehreren, im axialen Abstand voneinander angeordneten Spuren (37) laufen, die durch die Spurglieder (30, 31) gebildet werden, no daß zwischen den inneren (30) und äußeren (31) Spurgliedern durch eine Scherbeanspruchung in den Kugeln ein Axial druck übertrafen v/erden kann, wobei die inneren Spurglieder (30) einen Axialdruck zwischen benachbarten inneren Spurgliedern (30) und die äußeren Spurglieder (31) einen Axialdruck zwischen benachbarten äußeren Spurgliedern übertragen können, so daß im Betrieb die axialen Belastungen über die Lageranordnung verteilt v/erden.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Spurglieder (31) drehbar auf den inneren Spurgliedern (30) gelagert sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugelspuren (37) durch im Querschnitt bogenförmige Ringflächen (33) an den Spurgliedern (30, 31) gebildet werden.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Stapel aus einzelnen Kugeldrucklagern, von denen j.edes innere und äußere Spurglieder enthält, die eine Kugelspur bilden.

   5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet , daß jede Kugelspur durch zwei benachbarte innere Spurglieder (30) und zwei benachbarte äußere Spurglieder (31) gebildet wird.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch.

   • - 27 -009884/0249

   ge k e η η' ι: e i c h η e t , da** die Spurglieder (30, 31) mit Ausnalime der .ind^xieder eines Stapels teilweise zwei benachbarte ,Kugelspuren (37) bilden.

   /. Vorrichtung naoh Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k en η ζ e i chnet, dau· zwei benachbarte innere Spurglieder (30) durch einen' inneren Abctandsring (34) voneinander getrennt sind, der den axialen Abri.uid ciieaer beiden Spurglieder bestimmt und einen inneren Absc.iiu: iXv die Kugelspur bildet, die zum Teil durch diese beide:. 3. urrciieder gebildet wird.

   d. Vorrichtuni:..:-en Anspruch /, dadurch gele nnz eic h η e t , dai/ der minimale innere Durchmesser jedes inneren Abstandsrings (34)- kleiner als der minimale innere Durchmesser jedes inneren Spurfxieaes (3o) ist und daß jeder innere Abstandsring (34) an exue;u der beiden inneren Spurglieder befestigt ist, zwischen denen er angeordnet ist, so daß im Betrieb alle inneren Spurglieder durch die inneren Abstandsringe (34) in einem äußeren radialen Abstand von einer Einrichtung, zum Beispiel einer Drehwelle, gehalten werden, auf der diese Abstandsringe angeordnet sind. -

   9. Vorrichtung :ij.ch einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e τ , da.; ^o zwei benachbarte äußere Spurglieder .(3"I) durch einen äußerer; Abstandsriiig (55) voneinander getrennt sind, der den axialen Absxand dieser beiden Spurglieder bestimmt und einen äuderen Abschluß der Kugelspur bildet, die zum Teil durch die beiden Spurglieder gebildet wird, wobei jeder äußere Abstandering an einem der beiden äußeren Spurglieder (31) befestigt ist, zwischen denen er angeordnet ist, so daJ die äußeren Abstandsringe radial* durch die Spurglieder gehalten werden.

   10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,dau die Spurglieder (30, 31) so angeordnet sind, dai Kugelspuren mit einer etwas größeren

   - 28 -

   009884/02/fÖ
   BAD ORIOINAC-

   Breite als der Durchmesser der Lagerkugeln gebildet v/erden, so ua_;.) ,jede der Kugeln beim Auftreten eines Axialdruckes an der Lageranordnung in beiden Richtungen unter einem rollenden Schub zwischen ,ieweils zwei solchen Spurflächen eingeklemmt wird , die die sich diametral gegenüberliegenden 'Heile der betreffenden Kugelspur bilden, deren axialer Abstand durch den Druck in der betreffenden Richtung verringert wird, während die I.upexn im Abstand von den anderen beiden Spuroberflächen gehalten werden, deren axialer Abstand vergrößert wird.

   . . "VorrichVang nuch einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet , daß jede Gruppe von Kugeln in einem Käfig angeordnet ist.

   υ. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß alle Spurglieder (30, 31) und die Lagerkugeln (52) aus Wolframkarbid hergestellt sind.

   '2. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet , daß alle Abstandsringe (54» 35) aus einem hochzugfesten Stahl hergestellt sind.

   14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in der Drucklageranordnung von einer, zu dem anderen Ende einer Anordnung; jeweils über die Kugelspuren führende Durchgänge (58) für den Zutritt einer Schmierflüssigkeit vorgesehen sind.

   15· Vorrichtung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (38) für das Schmiermittel in und zwischen den inneren und äußeren Spurgliedern ausgebildet sind.

   "!i. Turbobohrer gekennze lehnet durch ein Gehäuse (1, 2, 3), in dem eine drehbare Anordnung gegen Axiäldruck^ beanspruchungen in wenigstens einem Drucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 15 gelagert ist.

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   17. Turhobohrer nach Anspruch 16, dadurch g e k en η ζe i c h η e t , daß wenigstens zwei Drucklageranordnungen zur Lagerung der drehbaren Einrichtung des Turbobohrers vorgesehen sind, wobei die drehbare Anordnung so ausgebildet ist, datf die Axialdruckbelastung unabhängig von der Richtung des Axialdrucks auf die Lageranordnungen aufgeteilt werden.

   18. Turbobohrer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Anordnung einen Turbinenläufer (13), der in einer Drucklageranordnung gelagert ist, und eine Bohrwelle (53) umfaßt, die in einer anderen Drucklageranordnung gelagert ist, wobei die Bohrwelle und der Turbinenläufer durch eine einstellbare Kupplung3hülse (69) gekoppelt sind, durch die ein Drehmoment und ein Axialdruck übertragbar sind.

   19. Turbobohrer nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch g e k enn ζ ei c hn e t , daß der maximale äußere Durchmesser der äuiäeren Spurglieder (31) wenigstens einer Drucklageranordnung etwas kleiner als der minimale Innendurchmesser des Gehäuses (1, 3) ist.

   20. Turbobohrer nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch g.e kennzeichnet, daß die inneren Spurglieder (30) wenigstens einer Drucklageranordnung mit Hilfe von Hülsen (40, 28), die an dieser Anordnung befestigt und verriegelt sind, unter einem Längsdruck auf der drehbaren Anordnung gehalten werden, und daß die äußeren Spurglieder (31) mit Hilfe von Hülsen (29), die an dem Gehäuse befestigt und verriegelt sind, unter einem Längsdruck an dem Gehäuse gehalten werden.

   21. Turbobohrer nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch g e * kennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1, 3) und

   der drehbaren Anordnung (13> 53) über und unter jeder Druck-· lageranordnung eine drehbare Abdichtung vorgesehen ist, um den Zutritt von Bohrtrübe zu dem Drucklager so klein wie möglich zu.halten.
   • - 30 - ;.'

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   22. Turbobohrer nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η s ο lehnet, daß jede drehbare Abdichtung einen Stapel von 3p&±:- ' ringen {25) aufweist, deren einzelne Spalten so gestellt sind, daß sie nicht miteinander ausgerichtet sind, v/obei dis Ringe". in einer äußeren Hülse (26) angeordnet sind, durch die θ irradial einwärts gericnteter Druck auf die liinge des. Stapels ausgeübt wird, wobei die Hülse (2ό) an Endrir.ger, (24, 21) befestigt und gegen diese abgedichtet ist, die jeweils gegen die einander gegenüberliegenden .feinden des Spaltringstapels anliegen, wobei die Endringe dichtend gegen das Gehäuse. (1, i>) und die inneren Stirnflächen der Spaltringe dichtend gegen die drehbare Anordnung anliegen.

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