DE2441837A1

DE2441837A1 - DRIVE METHOD AND SOLE MOTOR FOR EARTH DRILLING TOOLS

Info

Publication number: DE2441837A1
Application number: DE19742441837
Authority: DE
Inventors: Wladimir Tiraspolsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-03
Filing date: 1974-08-31
Publication date: 1975-03-13
Also published as: JPS5758515B2; CA1011725A; FR2242553A1; GB1482574A; FR2242553B1; JPS51119301A

Description

Antriebsverfahren und Sohlenmotor für ErdbohrwerkzeugeDrive method and sole motor for earth drilling tools

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsverfahren für Erdbohrwerkzeuge sowie einen Sohlenmotor zum Antrieb derartiger Werkzeuge.The invention relates to a drive method for earth boring tools and a sole motor for driving such tools Tools.

Die rationellste Methode für den Antrieb von Bohrgeräten, wie z.B. Bohrmeißel, Fräser oder Kernbohrkronen, ist logischerweise ein direkt mit dem Werkzeug verbundener Motor. Dies ist bereits seit einem Jahrhundert bekannt, doch haben Sohlenmotoren bis jetzt nur einen kleinen Teil des Welt-* bohrmarktes erobert. Selbst in Ländern mit Planwirtschaft sind sie nach einem Vierteljahrhundert aktiver Industrialisierung und der Aufeinanderfolge von mehreren "Generationen" von Modellen noch nicht eindeutig erfolgreich.The most efficient method for driving drilling equipment such as drill bits, milling cutters or core drill bits is logical a motor directly connected to the tool. This has been known for a century, but it has Sole motors so far only a small part of the world * conquered the drilling market. Even in countries with a planned economy they are industrialized after a quarter of a century and the succession of several "generations" of models are not yet clearly successful.

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Dafür gibt es zahlreiche Gründe, welche im wesentlichen von den Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten herrühren, mit denen jedes dieser Geräte bis zum heutigen Tage belastet ist. Elektrische Antriebe waren von Anfang an unterlegen gegenüber hydraulischer Energie in flüssiger, gasförmiger oder gemischter Form. Kolbenmotoren wurden aufgrund der praktischen Erfahrung ausgeschlossen. Folgende Typen haben überlebt: Hydraulik-Axial-Turbinen und ein Schraubenmotor, welcher von den gekapselten Motoren abgeleitet ist, welche vor einem Vierteljahrhundert in Frankreich durch Monsieur Moineau untersucht und als Patent angemeldet wurden. Dieser Motor wird in seiner einfachsten Form angewandt, nämlich als Einschraubenwelle, welche sich in einem Gehäuse in der Form einer Doppelschraube dreht. Zu erwähnen sind in diesem Zusammenhang noch Motoren des selben Typs mit neun Rotor- und zehn Statorzähnen,There are numerous reasons for this, which essentially stem from the difficulties and inadequacies each of these devices is burdened to this day. Electric drives were inferior to each other from the start hydraulic energy in liquid, gaseous or mixed form. Piston engines were made because of practical experience locked out. The following types have survived: hydraulic axial turbines and a screw motor, which from derived from the encapsulated motors, which a quarter of a century ago in France by Monsieur Moineau examined and registered as a patent. This motor is used in its simplest form, namely as a single screw shaft, which rotates in a housing in the form of a double screw. Mention should also be made in this context Motors of the same type with nine rotor and ten stator teeth,

Keiner dieser Motoren erfüllt jedoch alle Anforderungen der Bohrfachleute, und sie bieten auch nicht die Vielseitigkeit des konventionellen Rotary-Bohrverfahrens.However, none of these motors meet all of the needs of the drilling professional, nor do they offer the versatility the conventional rotary drilling method.

Turbinen erfordern die fast ständige Anwesenheit von qualifizierten Technikern für Betrieb und Wartung. Sie sind teuer und empfindlich. Ein kompletter Satz Bohrturbinen umfaßt mehrere Dutzend Modelle mit verschiedenen Durchmessern und Längen.Turbines require the almost constant presence of skilled workers Technicians for operation and maintenance. They are expensive and fragile. A complete set of drilling turbines includes several Dozen of models of various diameters and lengths.

Durch den Leistungswettstreit mit dem dauernden Fortschritt des Rotary-Gerätes hat man schon Motoren gebaut, welche mehr als 25 m lang sind und über 400 Turbinenstufen ehthalten können. Die größte Schwierigkeit besteht in der Antinome zwischen den Bohrturbinen und den Meißelparametern. Sie drehen zu schnell für Rollenmeißel und zu langsam für Diamantmeißel oder Kronen. Außerdem passen sie sich schwierig an die hohen Drücke an, welche für gewisse modernen Werkzeuge erforderlich werden.Due to the competition with the continuous progress of the rotary device, motors have already been built, some more are longer than 25 m and can hold over 400 turbine stages. The main difficulty lies in the antinomial between the drilling turbines and the bit parameters. You're turning too fast for roller chisels and too slow for diamond chisels or crowns. In addition, they are difficult to adapt to the high pressures which are required for certain modern tools.

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Die Schwierigkeiten bei den Schraubenmotoren, welche bis zum heutigen Tage gebaut werden, sind kaum weniger ernst. Die Unabhängigkeit zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem Druckabfall, welche getrennt voneinander die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment steuern, erzeugt genauso viele Vorteile wie Nachteile. Insbesondere ist dadurch die Möglichkeit einer selbsttätigen Regelung ausgeschlossen.The difficulties with the screw motors which are being built to this day are hardly less serious. the Independence between the flow rate and the pressure drop, which separated the rotational speed and controlling torque creates as many advantages as disadvantages. In particular, this is the possibility an automatic regulation excluded.

Die Taumelbewegung der Welle gegensinnig zur Drehrichtung, bei einer Geschwindigkeit, multipliziert mit der Anzahl der Zähne auf dem Drehkörper, macht es erforderlich, daß der Meißel über eine Gelenkwelle angetrieben wird, mit allen Nachteilen, welche damit verbunden sind. Das Fehlen einer Zirkulation durch den stillstehenden Motor, d.h. beim Ein- und Ausbauen, hat den Gebrauch eines Sicherheitsventils, welches sich in den äußeren Ringraum öffnet, erforderlich gemacht, wodurch ein ständiger Leistungsverlust entsteht. Das nachteiligste Ergebnis ist hierbei schließlich die übermäßige Verlängerung der Welle und des Stators als Folge der Anpassung des gewählten Motortyps an die der Bohrung zugeordneten hydraulischen Parameter. Insgesamt haben diese Auswirkungen dazu geführt, daß die maximal erreichbaren Leistungsgrenzen unter den Werten liegen, welche bereits durch das Rotary-Bohrverfahren auf das Werkzeug übertragen werden können.The tumbling motion of the shaft in the opposite direction to the direction of rotation, at a speed multiplied by the number of Teeth on the rotating body, makes it necessary that the chisel is driven via a cardan shaft, with all the disadvantages, which are associated with it. The lack of circulation through the stationary motor, i.e. when installing and removing the use of a safety valve, which opens into the outer annulus, made necessary, whereby a constant loss of performance occurs. Finally, the most disadvantageous result is the excessive elongation of the Shaft and stator as a result of the adaptation of the selected motor type to the hydraulic parameters assigned to the bore. Overall, these effects have led to the maximum achievable performance limits below the values which can already be transferred to the tool by the rotary drilling process.

Die Verwendung von volumetrisehen Motoren ist also auf gewisse Aufgaben kurzer Dauer und mit niedrigem Leistungsbedarf, wie beispielsweise Ablenkoperationen, beschränkt. Selbst bei diesen Einsätzen sind sie, sowohl als auch die Rohrturbinen ganz allgemein, immer noch zu lang, um optimale Ablenkgradienten zu erreichen,und stellen nur eine Notlösung dar.The use of volumetric motors is therefore to a certain extent Limited duration, low-power tasks such as diversion operations. Even with these They, as well as the bulb turbines in general, are still too long to achieve optimal deflection gradients and are only an emergency solution.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bohrverfahren sowie einen Sohlenmotor zu schaffen, mittels denen diese NachteileIt is therefore the object of the invention to provide a drilling method as well to create a sole motor, by means of which these disadvantages

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der bisher verwendeten Antriebsaggregate vermieden werden.the drive units previously used can be avoided.

In einer ihrer Anwendungen schafft die Erfindung die Möglichkeit des selektiven Antriebs eines Erdbohrwerkzeugs, wie beispielsweise eines Bohrmeißels, eines Fräswerkzeuges, einer Bohrkrone usw. mit niedriger oder hoher Drehgeschwindigkeit, unter Gebrauch von ein und derselben Antriebseinheit, wobei letztere aus einer Welle und einem Gehäuse besteht, welche invrändig schraubenweise miteinander verzahnt sind. Sie bilden so eine Verkapselung mit rechtsgängiger oder linksgängiger Steigung und haben K und K + 1 Zähne. Um eine beschränkte Drehgeschwindigkeit zu erhalten, welche der relativen Drehgeschwindigkeit zwischen besagtem Gehäuse und besagter Welle entspricht, wird das angetriebene Werkzeug axial mit dem drehbar gelagerten Gehäuse verbunden, während der Welle nur eine Taumelbewegung, jedoch keine Drehbewegung zugestattet ist. Wird im Gegenteil des Gehäuse fest mit dem Stator verbunden, während das Werkzeug mit der Schraubenwelle der Antriebseinheit durch ein Kurbelsystem verbunden ist, und die besagte Schraubenwelle in einer Weise gehalten, daß sie sich frei um die besagte Kurbel drehen kann, dann wird das Werkzeug durch die Taumelbewegung mit hoher Geschwindigkeit angetrieben.In one of its applications, the invention provides the ability to selectively drive an earth auger, such as for example a drill bit, a milling tool, a drill bit, etc. with low or high rotational speed, using one and the same drive unit, the latter consisting of a shaft and a housing, which are interlocked with each other in a screw-wise manner. In this way they form an encapsulation with a right-handed or left-handed Slope and have K and K + 1 teeth. To a limited speed of rotation to obtain which corresponds to the relative speed of rotation between said housing and said shaft, the driven tool is axially connected to the rotatably mounted housing, while the shaft only wobbles, however, no rotary movement is permitted. On the contrary, it is firmly connected to the stator while the Tool is connected to the screw shaft of the drive unit by a crank system, and said screw shaft in held in a way that it can rotate freely about said crank, then the tool is held by the tumbling motion driven at high speed.

Des weiteren schließt die Erfindung auch einen Sohlenmotor für das vorgenannte Verfahren ein, welcher mindestens eine Antriebseinheit enthält, bei der Welle und Körper zwei Schraubengetriebeteile darstellen, welche ineinander angeordnet sind und K und K+1 Zähne enthalten; sie sind zueinander angeordnet und eingebaut in der Weise, daß sie eine Verkapselung mit rechtsgängiger oder linksgängiger Steigung darstellen, Vorrichtungen für den wahlweisen Einbau der Welle in einer solchen Art haben, daß sie nicht rotativ festgehalten wird, jedoch eine Taumelbewegung ausführen kann, während das drehbar eingebaute Gehäuse das mit ihm verbundene Werkzeug mit niedriger Drehgeschwindigkeit antreibt, und mit Vorrichtungen zum wahlweisenFurthermore, the invention also includes a sole motor for the aforementioned method, which at least one Drive unit contains, in which the shaft and body represent two screw gear parts which are arranged one inside the other and K and K + 1 contain teeth; they are arranged to one another and incorporated in such a way that they represent an encapsulation with a right-hand or left-hand slope, devices for the optional installation of the shaft in such a way that it is not rotationally held, but a tumbling motion can perform, while the rotatably built-in housing the tool connected to it at low rotational speed drives, and with devices for optional

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Einbau des Gehäuses, so daß es keine Bewegungsfreiheit hat, während die Welle eine Taumel- und Drehbewegung ausführen kann und durch ein Kurbelsystem mit dem Werkzeug verbunden ist, wodurch eine hohe Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges erzielt wird.Install the housing so that it cannot move freely while the shaft wobbles and rotates can and is connected to the tool by a crank system, resulting in a high rotational speed of the tool is achieved.

In einer bevorzugten Ausführung besteht die Antriebseinheit bei festgelegtem Außendurchmesser aus einer Schraubenhülse mit Welle, vorzugsweise mit Mehrfachverzahnung, deren Länge der mindestzulässigen Leistung für den kürzesten Motor entspricht, und dessen Konstruktionsparameter so gewählt werden, daß die Drehgeschwindigkeit für normale Strömungen innerhalb der für als langsam bezeichneten Motoren liegt, während die Taumeldrehgeschwindigkeit im Bereich der als schnell bezeichneten Motoren.liegt.In a preferred embodiment, there is the drive unit with a fixed outer diameter from a screw sleeve with shaft, preferably with multiple teeth, the length of which corresponds to the minimum permissible power for the shortest motor, and its design parameters are chosen so that the rotational speed for normal flows within for motors designated as slow, while the tumble speed is in the range of designated as fast Motors. Is.

Bei den heutigen Durchmessern von tiefen Erdölbohrlöchern liegen die niedrigen Geschwindigkeiten unter 300 - 350 U/min und die schnellen Geschwindigkeiten über 800 - 1000 U/min. Die Steigungen des Körpers und der Welle sind vorzugsweise rechtsgängig, und die Welle hat vorzugsweise eine Länge in der Größenordnung von 2 Steigungen.With today's diameters of deep oil wells, the low speeds are below 300-350 rpm and the fast speeds over 800 - 1000 rpm. The slopes of the body and the shaft are preferred right-hand, and the shaft preferably has a length on the order of 2 pitches.

Wie oben angegeben, gestattet die mit der Erfindung angestrebte Methode und der Motor, daß Geschwindigkeiten von zweierlei Art erreicht werden.As indicated above, that which is aimed at by the invention permits Method and the engine that speeds of two kinds can be achieved.

Für die Ausführung eines "langsamen" Motors wird die Welle an einer biegsamen oder einer Gelenkverbindung so aufgehängt, daß keine Winkelbewegung, jedoch eine Taumelbewegung möglich ist, während das Gehäuse, welches beispielsweise auf Lagern in der Achse des Motors gehalten wird, sich nach rechts drehen kann, wobei es das Werkzeug antreibt, mit welchem er axial verbunden ist. .For running a "slow" motor, the shaft is used suspended from a flexible or articulated connection in such a way that no angular movement but a wobbling movement is possible is, while the housing, which is held, for example, on bearings in the axis of the motor, rotate to the right can, driving the tool with which it is axially connected. .

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Um eine schnelldrehende Version des Motors zu erhalten, wird die taumelnde Welle, wie sich aus dem vorher Gesagten ergibt, durch eine Kurbel mit der Symmetrieachse des Motors verbunden, und zwar so, daß sie sich während des Rollvorgangs im Innern des Körpers, der unbeweglich befestigt ist, um die Kurbel drehen kann; die Welle treibt also das Werkzeug an, welches selbst auf der Antriebswelle sitzt, die mit der Kurbel verbunden und mit dem Motor koaxial ist.In order to get a high-speed version of the motor, the tumbling shaft, as can be seen from the foregoing, connected by a crank to the axis of symmetry of the motor, in such a way that it is inside during the rolling process the body, which is immovably attached, can rotate around the crank; so the shaft drives the tool, which itself sits on the drive shaft, which is connected to the crank and coaxial with the engine.

Um langsame oder schnelle Motoren mit höheren Leistungen bauen zu können, werden so viele Antriebseinheiten oder Elementarmotoren wie erforderlich axial verbunden. Diese axial verbundenen Einheiten können identisch sein oder nicht, insbesondere hängt das davon ab, ob die Flüssigkeit unkomprimierbar oder komprimierbar ist.To build slow or fast engines with higher powers to be able to, as many drive units or elementary motors as required are axially connected. These axially connected Units may or may not be identical, in particular it depends on whether the liquid is incompressible or is compressible.

Aufgrund eines Details der Erfindung ist die Welle des Motors vorteilhaft durch einen mit einem Ventil oder einem System von Ventilen und/oder Düsen versehenen Durchflußkanal auszustatten; dabei haben das Ventil oder die Ventile den Zweck, den Druckabfall innerhalb der Antriebseinheit, und damit das Antriebsdrehmoment, zu begrenzen, während die Düsen gestatten, einen Nebenstrom zu erzeugen, so daß unabhängig voneinander die Strömung durch den Motor und die Gesamtströmung zum Werkzeug geregelt werden können.Due to a detail of the invention, the shaft of the motor is advantageously provided with a valve or a system of To equip valves and / or nozzles provided flow channel; the purpose of the valve or valves is to reduce the pressure within the drive unit, and thus the drive torque, while the nozzles allow a Generate secondary flow, so that the flow through the motor and the total flow to the tool independently of each other can be regulated.

Die Anwesenheit eines solchen Nebenstromes durch die Welle oder um das Gehäuse herum hat den Vorteil, das Sicherheitsventil, welches üblicherweise oben auf der Maschine angebracht ist, zu ergänzen oder sogar zu ersetzen, indem während des Ein- und Ausbaues oder bei Fischarbeiten ein direkter Durchgang für die Flüssigkeit zwischen dem Bohrgestänge und dem äußeren Ringraum geschaffen wird. Der Nebenstrom gestattet auch bei Vorhandensein einer übermäßigen Flüssigkeitsmenge, denThe presence of such a bypass flow through the shaft or around the housing has the advantage that the safety valve, which is usually attached to the top of the machine, to be added or even replaced by during the Installation and removal or during fishing work, a direct passage for the liquid between the drill rod and the outer annulus is created. The bypass flow allows even in the presence of an excessive amount of liquid, the

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Motor mit einer selbsttätigen Regelung zu versehen, welche mit der Regelung der sogenannten langsamen Rohrturbinen vergleichbar ist. , ■To provide the motor with an automatic control, which is comparable to the control of the so-called slow bulb turbines is. , ■

Die Drehlager des Rotors können aufgrund eines anderen Details durch einen Nebenstrom der Antriebsflüssigkeit wie bei konventionellen Motoren geschmiert werden, die in der Erfindung vorgesehene Konstruktionsmethode gestattet jedoch vorteilhaft den Einbau einer Schmiervorrichtung in einer isolierten Kammer, da das einzige unter Druck rotierende Gelenk am Eingang der Flüssigkeit gelegen ist und auf diese Weise Flüssigkeitsaustritte in den Ringraum abgeleitet werden können.The rotary bearings of the rotor can be due to another detail by a bypass flow of the drive fluid as with conventional ones Motors are lubricated, but the method of construction contemplated in the invention allows advantageous the installation of a lubricating device in an isolated chamber, as the only joint rotating under pressure at the entrance of the Liquid is located and in this way liquid outflows can be drained into the annulus.

Nach einem anderen Detail ist bei schnellen Motoren die rotierende und taumelnde Welle direkt auf der Antriebswelle des Werkzeuges exzentrisch angeordnet.According to another detail, in the case of fast motors it is rotating and wobbling shaft arranged eccentrically directly on the drive shaft of the tool.

In der Zeichnung sind einige der möglichen Ausführungsbeispiele , ohne allerdings beschränkende Wirkung zu haben, von einem jeweils aus einem gleichen Typ von Schraubenmotorwelle und Gehäuse zusammengesetzten Sohlenmotor dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigen, jeweils im Axialschnitt:In the drawing, some of the possible exemplary embodiments are of one, however, without having a restrictive effect each of the same type of screw motor shaft and housing assembled sole motor shown and explained in detail below. Show each im Axial section:

Fig. 1 einen elementaren, langsam laufenden Motor mit drehendem Gehäuse und taumelnder, an einer Kardangelenkwelle aufgehängter Welle,Fig. 1 shows an elementary, slow-running motor with a rotating housing and wobbling a shaft suspended from a cardan shaft,

Fig. 2 ein langsam drehendes Bohraggregat, das aus mehreren Motoren nach Fig. 1 zusammengesetzt ist,FIG. 2 shows a slowly rotating drilling unit which is composed of several motors according to FIG is,

Fig. 3 einen elementaren, schneilaufenden Motor mitFig. 3 with an elementary, high-speed engine

Außenhülse und ringförmiger Nebenstromeinrichtung, Outer sleeve and ring-shaped bypass device,

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Fig. 4 ein aus mehreren Motoren zusammengesetztes4 shows a combination of several motors

schneilaufendes Antriebsaggregat, bei dem der Schraubengehäusekörper als Außenhülse dient und das eine axiale Nebenstromvorrichtung aufweist, High-speed drive unit in which the screw housing body serves as an outer sleeve and which has an axial bypass device,

Fig. 5 die Koppelung eines doppelten Kernrohres an einen langsam laufenden Motor,5 shows the coupling of a double core tube to a slow-running engine,

Fig. 6 die Koppelung eines Motors an ein dreifaches Kernrohr und6 shows the coupling of a motor to a triple core tube and

Fig. 7 eine andersartige Ausführungsform eines Motors nach Fig. 1.7 shows a different embodiment of a motor according to Fig. 1.

In Fig. 1 iüt mit 1 das Schraubengehäuse eines Sohlenmotors bezeichnet, welches einen Zahn mehr hat als die Schraubenwelle 2 und im dargestellten Falle von einem zylindrischen, röhrenförmigen Gehäuse gebildet wird, welches normalerweise auf der Innenseite eine elastische schraubenförmige Auskleidung trägt. Je nach der Art der Flüssigkeit, welche zum Einsatz kommt, und der Herstellungsart kann das Gehäuse auch ganz aus Metall sein oder in einem anderen Falle kann die Innenauskleidung vorteilhaft vorgeformt sein. Die Ziffer 3 bezeichnet den Meißelübergang und die Ziffer 4 die äußere Hülse, welche mit dem Bohrgestänge verbunden ist und welche, wenn nötig, mit Stabilisierungsflügeln 5 ausgestattet werden kann.In Fig. 1 iüt with 1 the screw housing of a sole motor denotes, which has one more tooth than the screw shaft 2 and in the illustrated case of a cylindrical, tubular Housing is formed which normally carries on the inside an elastic helical liner. Depending on the type of liquid that is used and the method of manufacture, the housing can also be made entirely of metal or in another case the inner lining can advantageously be preformed. The number 3 denotes the chisel transition and the numeral 4 the outer sleeve which is connected to the drill string and which, if necessary, with stabilizing wings 5 can be equipped.

Ein Dichtungsring 6 bildet den Abschluß der elastischen Auskleidung des Schraubengehäuses und verstärkt dieses gleichzeitig. Eine Lagerhülse 7 ist in das Unterteil der Außenhülse eingeschraubt und hat innen Lager, welche die Außenfläche des Schraubengehäuses 1 aufnehmen. Außerdem ist die Hülse 7 mit einer Drehpackung 8 versehen, welche den zwischen dem Schraubengehäuse 1 und der Außenhülse 4 vorgesehenen, mit Schmiermittel gefüllten ringförmigen Raum isoliert, wobei dessen innerer Druck mit dem im äußeren Ringraum herrschenden Druck ausgeglichen ist. Die Schraubenwelle 2 weist einen axialen Umlaufkanal 9 auf, der am unteren Ende mit einem Stopfen 10 versehen ist,A sealing ring 6 forms the end of the elastic lining of the screw housing and reinforces it at the same time. A bearing sleeve 7 is screwed into the lower part of the outer sleeve and has bearings inside which receive the outer surface of the screw housing 1. In addition, the sleeve 7 is with a Rotary packing 8 provided, which is provided between the screw housing 1 and the outer sleeve 4, with lubricant filled annular space isolated, the internal pressure balanced with the pressure prevailing in the outer annular space is. The screw shaft 2 has an axial circulation channel 9, which is provided with a plug 10 at the lower end,

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welcher ein als 11 schematisch dargestelltes Ventil enthält, das auf bekannte Art abgestellt· werden kann, um den Druckabfall durch die Antriebseinheit auf ein Maximum und/oder Minimum zu begrenzen, sowie eine Strömungsregeldüse, welche in 12 scheraatisch dargestellt ist und die in der Weise konstruiert werden kann, daß sie einen konstanten Durchfluß oder eine Verteilung nach einem vorgegebenen Verhältnis zwischen der Antriebsströmung und der durch die Düse 12 umgeleiteten Strömung liefert.which includes a valve shown schematically as 11 which can be shut off in a known manner to reduce the pressure drop by the drive unit to a maximum and / or minimum, as well as a flow control nozzle, which is shown in FIG is schematically shown and which can be constructed in such a way that it has a constant flow or a distribution according to a predetermined ratio between the drive flow and the flow diverted through the nozzle 12 supplies.

Die Welle 2 ist durch eine mit 13 bezeichnete Zwischenkardangelenkwelle und ein nicht umlaufendes Aufhängungssystem 14 aufgehängt, welches unter Zugspannung arbeitet und den auf die Welle 2 wirkenden Längsdruck aufnimmt.The shaft 2 is through a designated 13 intermediate cardan shaft and a non-revolving suspension system 14 which operates under tension and which is attached to the Wave 2 absorbs acting longitudinal pressure.

Das Schraubengehäuse ist mittels einem Übergangsteil 15 aufgehängt, das in vereinfachter Form in 15 dargestellt ist und wenigstens ein Längs/Quer-Lager 16 zwischen einem eingeschraubten Absatzring 17 und einem Zwischenring 18 einschließt, welche durch eine Mutter 19 auf der Wellenseite gehalten werden. Dieses Übergangsteil 15 ist in ein anderes Übergangsteil 20 eingefügt, welches die Außenhülse 4 mit dem Bohrgestänge verbindet.The screw housing is suspended by means of a transition part 15, which is shown in simplified form in FIG. 15 and at least one longitudinal / transverse bearing 16 between a screwed in Including shoulder ring 17 and an intermediate ring 18, which are held by a nut 19 on the shaft side. This Transition part 15 is inserted into another transition part 20 which connects the outer sleeve 4 to the drill rod.

Elastische Elemente, wie beispielsweise Tellerfedern, welche mit 21 und 22 bezeichnet sind, gewährleisten den Schließdruck, welcher in dem Lager erforderlich ist und gestatten in Fällen, wo unnormal hohe Zugkräfte auf das Werkzeug wirken, die Begrenzung der Rückwirkung dieser Kraft, indem diese bei Überschreitung eines bestimmten Wertes über den Ring 17, welcher längs gesichert und mit dem Ubergangsteil 15 verbunden- beispielsweise verschraubt - ist und auf einem Absatz an der Basis des anderen Übergangsteils 20 ruht, direkt auf das Bohrgestänge übertragen v/ird.Elastic elements, such as disc springs, which are designated with 21 and 22, ensure the closing pressure, which is required in the bearing and allow in cases where abnormally high tensile forces act on the tool, the limitation of the reaction of this force A certain value via the ring 17, which is secured longitudinally and connected - for example screwed - to the transition part 15 and rests on a shoulder at the base of the other transition part 20, is transmitted directly to the drill rod.

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Das Übergangsteil 20 ist mit einem oberen Übergang 23 durch einen weiteren Übergang 24 verbunden, welcher an seinem Unterteil eine Vorrichtung 25 für den Druckausgleich im Schmierbehälter des rotierenden Teils enthält, welcher auf dieser Höhe von der umgebenden Flüssigkeit mit ausgeglichenem Druck rotierend durch einen Dichtungsring 26 getrennt ist.The transition part 20 is connected to an upper transition 23 by a further transition 24, which at its lower part a device 25 for pressure equalization in the lubricating tank of the rotating part, which at this level is rotatably separated from the surrounding liquid with balanced pressure by a sealing ring 26.

Wenn die Dichtungsringe 8 und 26 nicht mehr dicht sind, geht das System wieder auf eine konventionelle Schmierung durch die Spülflüssigkeit über. Es ist jedoch möglich und vorteilhaft, Labyrinthe in dem ringförmigen Raum vorzusehen, um den Durchflußdruckverlust zu erhöhen, wodurch sich eine Erhöhung der Lebenszeit der Lager ergibt.When the sealing rings 8 and 26 are no longer tight, the system goes back to conventional lubrication by the Rinsing liquid over. However, it is possible and advantageous to provide labyrinths in the annular space in order to reduce the flow pressure loss to increase, which results in an increase in the life of the bearings.

Ein Drehgelenk mit Stopfbüchsenpackungen 27 und 28 gewährleistet eine Dichtung zwischen dem drehenden Rotor und der äußeren Hülse. Diese Dichtung arbeitet unter den gleichen Druck- und Drehgeschwindigkeitsbedingungen wie die Drehkopfdichtungen. Wenn ein Leck auftritt, findet die Ableitung direkt durch die mit 29 bezeichneten Ableitungskanäle in den äußeren Ringraum statt, so daß ein Überdruck auf den Dichtungsring 26 vermieden wird.A swivel joint with gland packings 27 and 28 provides a seal between the rotating rotor and the outer one Sleeve. This seal operates under the same pressure and rotational speed conditions as the rotary head seals. If a leak occurs, the drainage will find its way directly through the drainage channels marked 29 into the outer annulus instead, so that an overpressure on the sealing ring 26 is avoided.

Bei sehr harten Arbeitsbedingungen ist es immer möglich, die Dichtung auf der Höhe de Stopfbüchse 27 durch ein System wie Druckverlust-Labyrinthe zwischen der Stopfbüchse 27 und den Kanälen 29 zu ergänzen.In very tough working conditions it is always possible to use a system such as the seal at the level of the stuffing box 27 Pressure loss labyrinths between the stuffing box 27 and the channels 29 to be added.

Die Arbeitsweise des elementaren langsamen Motors in der Grundausführung, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist aus der vorgehenden Beschreibung leicht ersichtlich. Da die taumelnde Schraubenwelle 2 nicht rotierend-befestigt ist und eine rechtsgängige Steigung hat, versetzt die Strömung der Flüssigkeit das Schraubengehäuse 1 in eine Drehbewegung nach rechts und treibt das Werkzeug durch den Übergang 3 an. Da diese Bewegung nurThe operation of the elementary slow motor in the basic version, which is shown in Fig. 1 is readily apparent from the foregoing description. There the tumbling screw shaft 2 is not rotating-mounted and has a right-hand slope, the flow of the liquid offset that Screw housing 1 rotates to the right and drives the tool through transition 3. Because this movement only

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der Drehung eines der miteinander verzahnten Elemente des Motors relariv zu dem anderen entspricht, wird wie gewünscht eine langsame Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges erreicht.the rotation of one of the intermeshing elements of the motor relative to the other is as desired reached a slow rotation speed of the tool.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Möglichkeiten für das Zusammen - und Auseinandersetzen zahlreich sind und zu einfachen Kon.^r, ruktionen führen, bei denen immer Notlösungen gegen das Blockieren, Klemmen oder das Zusammenballen zur Verfügung stehen.From Fig. 1 it can be seen that the possibilities for assembling and disassembling are numerous and to simple Kon. ^r , lead to constructions in which emergency solutions are always available to prevent blocking, jamming or clumping.

Man kann auf3erdem feststellen, daß bei einem Bruch oder dem Abschrauben eines Teils über dem Schraubengehäuse 1 die abgelösten Teile, welche mit dem Ganzen verbunden bleiben, beim Ausbauen nicht verlorengehen.One can also see that in the event of a break or the Unscrewing a part above the screw housing 1 the detached Parts that remain connected to the whole are not lost during expansion.

Wenn die Benutzungsbedingungen absolute Sicherheit erfordern, läßt sich eine Längsverankerung der Teile 3 und 6 leicht erreichen, und auf dieser Grundlage auch die Verbindung des Schraubengehäuses 1 mit der Basis der Welle 2, und zwar solcherart, daß das An- oder Abschließen von unten während des Zusammen- oder Auseinandersetzens stattfinden kann.If the conditions of use require absolute safety, longitudinal anchoring of parts 3 and 6 can easily be achieved, and on this basis also the connection of the screw housing 1 with the base of the shaft 2, in such a way, that the connection or connection from below can take place during the assembly or disassembly.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Profil der Antriebswelle des Motors eine äußere Verengung zwischen dem Übergang 3 und der Hülse 4 auf. Wenn das Verhältnis der Durchmesser des Motors und des zu bohrenden Loches diese Verengung aufgrund der in dem ringförmigen Raum verursachten hydraulischen Störungen unerwünscht erscheinen läßt, kann diese Verengung leicht nach der Technik verkleidet werden, welche in dem ersten Nachtrag Nr. 70072 des franz. Patentes Nr. 1157162 beschrieben ist, wobei der Übergang 3 di.e Rolle des Übergangs 13 in.den Fig. 1 und 2 dieses Patentes übernimmt. Dadurch wird gleichzeitig das Trägheitsmoment der rotierenden Teile erhöht. Es ist klar, daß die verschiedenen Einbaudetails in der Figur durch gleichwertige Vorrichtungen erstezt werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen.As shown in FIG. 1, the profile of the drive shaft of the motor has an external constriction between the transition 3 and the sleeve 4. If the ratio of the diameter of the motor and the hole to be drilled makes this constriction appear undesirable due to the hydraulic disturbances caused in the annular space, this constriction can easily be disguised according to the technique described in the first addendum no. No. 1157162 , transition 3 taking on the role of transition 13 in Figs. 1 and 2 of that patent. This also increases the moment of inertia of the rotating parts. It is clear that the various installation details in the figure can be replaced by equivalent devices without departing from the invention.

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Beispielsweise können die Cuer- und Drucklager alle Arten von Rollen- oder Gleitlager einschließen und die Schmierung kann mittels Spülstrom oder einem Schmiermittelbad erfolgen und die Auf gängung kann auch durch andere ^i-t als mit Kardangelenk erreicht werden.For example, the cuer and thrust bearings can all kinds of Include roller or plain bearings and the lubrication can be done by means of flushing flow or a lubricant bath and The opening can also be done by other ^ i-t than with a universal joint can be achieved.

Fig. 2 zeigt einen Motor der gleichen Art aber aus mehreren Elementen.Fig. 2 shows a motor of the same type but made up of several elements.

Die Ziffern 1 bis 20 weisen hier auf Teile hin, welche ähnlich denen in Fig. 1 sind; der Motor besteht jedoch aus zwei oder mehreren ähnlichen Motorgruppen, wie beispielsweise 1 und 2; 1¹ und 2'; usw., welche in Längsrichtung durch Übergangsstücke wie die mit 30 bezeichneten verbunden sind; die Wellen 2 und 2· usw. der Motoren sind in Längsrichtung und Rotation durch mit 31 bezeichnete Gelenkkupplungen verbunden, deren Länge geeignet ist, um den Winkel zwischen den Achsen der Teile 1, 1¹ und 31 zu begrenzen.The numbers 1 to 20 here indicate parts which are similar to those in FIG. 1; however, the engine consists of two or more similar engine groups such as 1 and 2; 1 ¹ and 2 '; etc., which are connected in the longitudinal direction by transition pieces such as those indicated at 30; the shafts 2 and 2 · etc. of the motors are longitudinally and rotationally connected by articulated couplings, indicated 31, the length of which is suitable to limit the angle between the axes of the parts 1, ¹¹ and 31.

Der Motor rotiert,ebenso wie in Fig. 1 gezeigt, im Inneren einer Hülse 32, welche eine passende Länge hat. Es ist wichtig zu unterstreichen, daß diese Einbaumethode keine Winkelpositio*-. nierung der Gehäuse oder Wellen wie 1 und 2 usw. der aufeinanderfolgenden Antriebseinheiten erfordert.As shown in FIG. 1, the motor rotates inside a sleeve 32 which is of a suitable length. It is important to underline that this installation method does not have an angular position. nation of the housing or shafts such as 1 and 2 etc. of the successive drive units requires.

Die Nebenstromkreise der Schraubenwellen sind nicht gezeigt, um eine Komplizierung der Darstellung zu vermeiden.The sub-circuits of the propeller shafts are not shown in order to avoid complicating the illustration.

Da jede Antriebseinheit die gesamte Strömung erhält und einen autonomen Regelkreis hat, ist die Regelung des Strömungsdrucks wesentlich sicherer und leichter anzupassen als bei dem Versuch, die Leistung durch eine Erhöhung der Anzahl der Steigungen der Gehäuse und Wellen oder durch die Verbindung mehrerer Antriebseinheiten, von denen jede den vollen Strömungsdurchfluß erhält, zu erhöhen. Damit alle Antriebseinheiten sich mit der gleichenSince each drive unit receives the entire flow and has an autonomous control loop, the flow pressure is regulated Much safer and easier to adjust than trying to improve performance by increasing the number of inclines in the Housing and shafts or by connecting several drive units, each of which receives the full flow rate, to increase. So that all drive units deal with the same

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Geschwindigkeit drehen, muß bei jeder die Strömung zwischen dem Gehäuse und der Welle gleich der Summe der der Geschwindigkeit entsprechenden Nennströmung sein plus einer Leckströmung, welche von der anfänglichen Einstellung und der Abnutzung abhängig ist, wobei die Leckmenge sich beträchtlich von einer Antriebseinheit zur anderen verändern kann.Turning speed, the flow must be between the housing and the shaft equal to the sum of the nominal flow corresponding to the velocity plus a leakage flow, which depends on the initial setting and wear, with the amount of leakage increasing considerably can change from one drive unit to another.

In Fig. 3 ist der Aufbau eines schnellen Einzelmotors gezeigt, welcher ein Schraubengehäuse 33 und eine entsprechende Welle 34 mit den gleichen Eigenschaften wie das Gehäuse 1 und die Welle 2 bei dem Ausführungsbeispiel nach·Fig. 1 aufweist.In Fig. 3 the structure of a fast single motor is shown, which has a screw housing 33 and a corresponding shaft 34 with the same properties as the housing 1 and the Shaft 2 in the embodiment according to Fig. 1 has.

In diesem Fall befindet sich das Gehäuse 33 in einer Hülse fest installiert und der Nebenstrom wird hierbei durch einen Ringraum 36 zwischen den Teilen 33 und 35 gewährleistet. Die Schraubenwelle 34 sitzt rotierend auf einer Exzenterkurbel 37, welche fest mit der mit dem Motor koaxialen Welle 38, die das Werkzeug antreibt, verbunden ist. Diese Befestigung ist hier schematisch durch ein Querlager 39, ein Drucklager 40 zur Aufnahme des Längsdrucks und eine rotierende Stopfbüchse 41 dargestellt. Vorrichtungen für ein Druckausgleichsystem und eine Schmiermittelreserve (nicht dargestellt) können zweckmäßigerweise innerhalb der Kurbel 37 untergebracht werden.In this case, the housing 33 is permanently installed in a sleeve and the secondary flow is here through a Annular space 36 between the parts 33 and 35 guaranteed. The screw shaft 34 sits rotating on an eccentric crank 37, which is fixed to the shaft 38 coaxial with the motor, which the Tool drives, is connected. This attachment is here schematically by a transverse bearing 39, a thrust bearing 40 for receiving of the longitudinal pressure and a rotating stuffing box 41 is shown. Devices for a pressure equalization system and a Lubricant reserves (not shown) can expediently be accommodated within the crank 37.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der durch den Ringraum 36 fließende Nebenstrom bei 11 und 12 durch ein Ventil 42 geregelt und, falls erforderlich, auch durch eine Düse, welche schematisch in 43 dargestellt ist und in der beschriebenen Anordnung auf dem oberen Übergang 49 befestigt ist.As shown in FIG. 1, the through the annular space 36 flowing bypass flow at 11 and 12 regulated by a valve 42 and, if necessary, also by a nozzle, which is shown schematically in FIG. 43 and in the described arrangement is attached to the upper transition 49.

Die Führung der Antriebswelle 38 ist hier in Form eines Längs/ Quer-Lagers aus Kugellagern 45 und aus einem Querrollenlager 46 und 47 gebildet, welche in einem Schmiermittelbad laufen und von der umgebenden Flüssigkeit durch Dichtungsringe 48 undThe guidance of the drive shaft 38 is here in the form of a longitudinal / Transverse bearing formed from ball bearings 45 and a transverse roller bearing 46 and 47, which run in a lubricant bath and from the surrounding liquid through sealing rings 48 and

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49 isoliert sind. Durch einen Membranregler, wie er schematisch in 50 und 51 dargestellt ist, wird das Schmiermittelbad durch Öffnungen in der Führungshülse 52, welche die Hülse 35 des Motors verlängert, an den Außendruck angeglichen.49 are isolated. The lubricant bath is controlled by a membrane regulator, as is shown schematically in FIGS. 50 and 51 Openings in the guide sleeve 52, which extends the sleeve 35 of the motor, adjusted to the external pressure.

Die durch die Öffnungen 53 und den Kanal 54 zum Meißel strömende Antriebsflüssigkeit wird durch einen rotierenden Dichtungsring 55, welcher zwischen den Ansatzringen 56 und 57 angebracht ist, von dem Quer- und Stützlager isoliert. Etwa auftretende Leckflüssigkeit wird durch Abflußlöcher 58 in den äußeren Ringraum abgeleitet.The drive fluid flowing through the openings 53 and the channel 54 to the bit is controlled by a rotating sealing ring 55, which is attached between the shoulder rings 56 and 57, isolated from the transverse and support bearings. Approximately occurring Leak fluid is drained through drain holes 58 into the outer annulus.

Die Rotorlager 46, 60, 59, 45, 56 und 61 werden durch eine mit 62 bezeichnete Mutter gesichert.The rotor bearings 46, 60, 59, 45, 56 and 61 are supported by a with 62 designated mother secured.

Wie im vorherigen Fall ist die Betriebsweise dieses Motors leicht zu verstehen. Da das Gehäuse 33 des Motors fest eingebaut ist, vollführt die Welle 34 gleichzeitig eine Drehbewegung und eine Taumelbewegung. Die Drehbewegung erfolgt durch das Eingreifen der Zähne des Gehäuses in diejenigen der Welle. Während der Taumelbewegung überträgt die Welle ihre Bewegung über die Kurbel 37 auf das Werkzeug, welches mit der Kurbel über die Welle 38 verbunden ist.As in the previous case, the operation of this engine is easy to understand. Since the housing 33 of the motor is permanently installed is, the shaft 34 performs a rotary motion and a wobbling motion at the same time. The rotary movement is carried out by the The teeth of the housing mesh with those of the shaft. During the tumbling motion, the wave transmits its motion via the crank 37 onto the tool which is connected to the crank via the shaft 38.

Da diese Taumelbewegung bei einer Geschwindigkeit geschieht, welche das Produkt der Drehgeschwindigkeit und der Anzahl der Zähne K der Welle ist, wird eine schnelle Antriebsgeschwindigkeit des Werkzeuges erreicht.Since this tumbling motion occurs at a speed which is the product of the rotational speed and the number of Teeth K of the shaft, a fast drive speed of the tool is achieved.

Fig. 4 zeigt die Methode der Längskopplung von mehreren Antriebseinheiten, welche mit 64 und 65 bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform dienen die Antriebsgehäuse 64 selbst als äußere Hülse, so daß der Außendurchmesser verringert wird, während der Nebenstromkanal durch eine Längsbohrung 66 in der nutierenden Schraubenwelle geht.Fig. 4 shows the method of longitudinal coupling of several drive units, which are labeled 64 and 65. In this embodiment, the drive housings 64 serve themselves as an outer sleeve, so that the outer diameter is reduced, while the bypass channel through a longitudinal bore 66 in the nutating screw shaft goes.

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Die Einheit besteht aus einer Antriebswelle, wie es in Fig. dargestellt ist, an welche eine Reihe von zwei oder mehr Antriebseinheiten angeschlossen sind, deren Schraubenwellen 65 und 65' usw. drehbar befestigt sind und auf Kurbeln 67 aufsitzen, welche durch Querlager 68 und 69 geführt und von hier schematisch dargestellten Drucklagern 70 gestützt werden. Die Lager werden durch eine durch den ringförmigen Raum zwischen der Welle 65 und der Kurbel 67 gehende Leckströmung geschmiert, die durch ein Labyrinth 71 geregelt wird, dessen Durchmesser möglichst dem des Rotorringes entsprechen sollte, um den Längsdruck auszugleichen.The unit consists of a drive shaft, as shown in Fig., To which a series of two or more drive units are connected, the screw shafts 65 and 65 'etc. are rotatably attached and sit on cranks 67, which are guided by transverse bearings 68 and 69 and supported by thrust bearings 70 shown schematically here. The bearings are lubricated by a leakage flow passing through the annular space between the shaft 65 and the crank 67, which is regulated by a labyrinth 71, the diameter of which should correspond as much as possible to that of the rotor ring, to compensate for the longitudinal pressure.

Jede Kurbel ist mit einer Antriebswelle versehen, welche mit dem Gehäuse eine gemeinsame Achse bildet, deren beide Enden durch die Teile 72 und 73 dargestellt sind, welche in Querrichtung durch die Querlager Tk und 75 geführt werden.Each crank is provided with a drive shaft which forms a common axis with the housing, the two ends of which are represented by the parts 72 and 73 which are guided in the transverse direction by the transverse bearings Tk and 75.

Die Kopplung der Körper erfolgt durch Anschrauben z.B. mit Hilfe von Übergängen 76. Dagegen sind die Wellen axial abgestützt und durch bekannte Mittel, wie beispielsweise Kupplungsklauen 77 miteinander gekoppelt, womit das Ende 73 der Welle bzw. eine Kappe 78 ausgerüstet sind. Die Kappe 78 sitzt in 79 in einer ■ Längsnut und ist durch eine Mutter 80 am oberen, mit Gewinde versehenen Ende 72 der Kurbelwelle gesichert und mit dieser drehfest verbunden.The bodies are coupled by screwing them on, e.g. with the help of transitions 76. In contrast, the shafts are axially supported and by known means, such as coupling claws 77 coupled together, whereby the end 73 of the shaft or a Cap 78 are equipped. The cap 78 sits in 79 in a longitudinal groove and is threaded by a nut 80 at the top provided end 72 of the crankshaft secured and rotatably connected to this.

Die Nebenstromzirkulation findet, wie bereits erwähnt, durch die Bohrung 66 in der Kurbel 67 statt, die mit dem Flüssigkeitsstrom durch die Öffnungen 81 und 82 verbunden ist. Bei langsam laufenden Motoren können die Öffnungen 81 und 82 mit Ventilen und Düsen ausgestattet werden.The secondary flow circulation takes place, as already mentioned, through the bore 66 in the crank 67, which takes place with the liquid flow through the openings 81 and 82 is connected. In the case of slow-running engines, the openings 81 and 82 can also be used Valves and nozzles can be fitted.

In den Fig. 5 und 6 ist die besonders vorteilhafte Anwendung eines langsam laufenden Motors gezeigt, wie beispielsweiseIn Figs. 5 and 6 is the particularly advantageous application of a slow running engine, such as

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der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Motor zum Antrieb von Kernbohrern.the motor shown in Figs. 1 and 2 for driving core drills.

Ein Blick auf Fig. 5 zeigt, daß es ausreicht, das äußere Rohr 83 eines doppelten Kernapparates durch ein geeignetes Übergangsstück 84 mit dem rotierenden Gehäuse des Motors zu verbinden und das innere Kernrohr 85 nicht rotierend .zu befestigen, indem es mittels einer Gelenkkupplung 86 an die nutierende Schraubenwelle angeschlossen wird, um so einen Kernapparat zu erhalten, dessen inneres Kernrohr keine Drehfreiheit besitzt.A look at Fig. 5 shows that it is sufficient the external Tube 83 of a double core apparatus through a suitable transition piece 84 with the rotating housing of the motor to connect and the inner core tube 85 non-rotating .zu fasten by means of a joint coupling 86 to the Nutating screw shaft is connected to obtain a core apparatus whose inner core tube does not rotate freely owns.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist das innere Rohr an die Kardangelenkwelle gehängt und durch die Verengung 87 des Kopfüberganges 88 vom inneren Kernrohr im Dichtungsmantel 6, welcher als Querlager dient, geführt.In the embodiment according to FIG. 5, the inner tube is connected to the Cardan shaft hung and through the constriction 87 of the head transition 88 from the inner core tube in the sealing jacket 6, which serves as a transverse bearing.

Eine vorteilhafte Variante ist hierbei in der Aufhängung des inneren Kernrohres gegeben, so daß sie in einer Weise, wie es für Drehköpfe bekannt ist, frei rotieren kann» In diesem Fall kann man die Kardangelenkwelle durch eine gleitende Keilverbindung ankoppeln, was für das An- und Abkoppeln des Kernapparates besonders günstig erscheint.An advantageous variant is given here in the suspension of the inner core tube, so that it can be in a way like it known for rotary heads, can rotate freely »In this case the universal joint shaft can be opened by a sliding spline connection couple, which appears particularly favorable for the coupling and uncoupling of the core apparatus.

Die in Fig. 6 gezeigte Aufbaumethode unterscheidet sich von der obigen nur durch die Anwesenheit eines FUhrungsgehäuses 89» das mit der äußeren Hülse durch ein als Querlager dienendes Übergangsstück 90 steif verbunden ist. Die Führung des rotierenden äußeren Rohres 91 des Kernapparates ist schematisch durch das Querlager 92 dargestellt, welches durch einen Leckstrom im Ring zwischen den Teilen 89 und 91 geschmiert wird.The construction method shown in Fig. 6 differs from the above only in the presence of a guide housing 89 » which is rigidly connected to the outer sleeve by a transition piece 90 serving as a transverse bearing. The leadership of the rotating outer tube 91 of the core apparatus is schematic represented by the transverse bearing 92 which is lubricated by a leakage current in the ring between the parts 89 and 91.

Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 7, das eine ähnliche Ausführung darstellt wie in Fig. 1 gezeigt, ist der rotierendeIn the embodiment according to FIG. 7, which is a similar one The embodiment as shown in Fig. 1 is the rotating one

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Körper des Motors mit 101 bezeichnet. In diesem Körper ist durch bekannte Mittel eine innere Verkleidung 102, die schraubenförmig ausgebildet und idealerweise aus eir-sm Elastomer hergestellt ist, angebracht; diese stellt den treibenden" Teil des Motors dar. Der Körper 101 ist über ein Gewinde 103, welches hier zylindrisch ist, mit einer unteren Welle 104 verbunden; dazu ist das Gewinde mit einer konischen Lagerfläche 105 versehen, welche beim Zusammenbau des Motors unter Öldruck auf das entsprechende Teil aufgeschrumpft ist.Body of the engine designated 101. In this body, by known means, is an inner liner 102 which Helical design and ideally made of eir-sm elastomer is made, attached; this represents the driving " Part of the motor. The body 101 is connected to a lower shaft 104 via a thread 103, which is cylindrical here tied together; for this purpose, the thread is provided with a conical bearing surface 105, which when assembling the engine Oil pressure has shrunk onto the corresponding part.

Am anderen Ende trägt die untere Welle 104 das Übergangsstück 106 zum Bohrmeißel. Die Verbindung umfaßt ein konisches Gewinde 107 und eine konische Lagerfläche, die durch eine dazwischenliegende konische Hülse 108 gebildet ist. In diesem Fall wird die konische Lagerfläche auch durch Öldruck aufgeschrumpft. At the other end, the lower shaft 104 carries the transition piece 106 to the drill bit. The connection comprises a conical thread 107 and a conical bearing surface, which is supported by an intermediate conical sleeve 108 is formed. In this case, the conical bearing surface is also shrunk on by oil pressure.

Mit 109 ist das untere Lager des Motors bezeichnet, welches eine glatte Büchse 110 und eine Verschleißhülse 111, die auf der Welle 104 befestigt sind, umfaßt. Eine entsprechende Anordnung der Schmierrillen (nicht dargestellt), welche in die Buchse eingeschnitten sind, ergibt eine Viskositätspumpe, welche einen Überdruck auf den unteren Dichtring 112 des unteren Lagers ausübt, um das Eindringen der Spülflüssigkeit unter den Dichtring zu verhindern.109 with the lower bearing of the motor is referred to, which has a smooth sleeve 110 and a wear sleeve 111, which on the shaft 104 are attached, includes. A corresponding arrangement of the lubrication grooves (not shown), which in the Bush are cut, results in a viscosity pump, which an overpressure on the lower sealing ring 112 of the lower bearing exerts to prevent the penetration of the flushing liquid under the sealing ring.

Wie auf der Zeichnung dargestellt, umfaßt die untere Welle des Motors eine Bohrung 113, welche am unteren Ende mit einem sechseckig geformten Profil 114 endet. Damit ist es möglich, das Übergangsstück 106 des Meißels auf der Welle 104 zu befestigen, während die Welle auf der Innenfläche durch das sechseckige Profil 114 festgehalten wird. Die Außenfläche, welche sonst für einen Schraubenschlüssel am Ende der Welle 104 erforderlich wäre, kann so erspart werden, und der Motor wird dadurch kürzer.As shown in the drawing, the lower shaft includes of the motor has a bore 113 which ends at the lower end with a hexagonal shaped profile 114. So that's it possible to attach the transition piece 106 of the chisel on the shaft 104 while the shaft is passing through on the inner surface the hexagonal profile 114 is held. The outer surface that would otherwise be used for a wrench at the end of the shaft 104 would be required, can be saved, and the engine is thereby shorter.

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Wie dargestellt, umfaßt der Motor eine Hohlwelle 115, welche außen mit einem schraubenförmigen Profil versehen ist, das mit der schraubenförmigen Verkleidung des Motorgehäuses 101 zusammenwirkt, um den Motorkörper anzutreiben. Die Bohrung 116 der Schraubenwelle 115 ist am unteren Ende durch ein Sicherheitssystem verschlossen.As shown, the motor includes a hollow shaft 115 which is provided on the outside with a helical profile, which is connected to the helical casing of the motor housing 101 cooperates to drive the engine body. The bore 116 of the screw shaft 115 is at the lower end through a Security system locked.

In der gezeigten Ausführung ist das System aus einem zylindrischen Block 117 hergestellt, der wieder ausbaubar von unten in die Bohrung 116 der Schraubenwelle 115 eingesetzt ist und durch einen Bajonettverschluß 118, welcher ausbaubar ist, gesichert wird; der Verschluß wird durch eine Feder 119 gehalten. In the embodiment shown, the system consists of a cylindrical one Block 117 made, which is again removable from below in the bore 116 of the screw shaft 115 and is secured by a bayonet catch 118, which can be removed; the closure is held by a spring 119.

Die Elemente des Sicherheitssystems, d.h. Ventil und Düse, sind aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Sie können von der Art sein, wie sie in Fig. 1 dargelegt wurden. Ein Dichtring 145 ist zwischen dem Sicherheitsblock und der Welle 115 vorgesehen.The elements of the safety system, i.e. valve and nozzle, are not shown for the sake of simplicity. she can be of the type set out in FIG. A sealing ring 145 is between the safety block and the Shaft 115 provided.

V/ie bei der Ausführung nach Fig. 1 dargelegt, ist die Schraubenwelle 115 über ein Kardangelenk 120 an einer Welle 121 befestigt, welche selbst an einem oberen Kardangelenk 122 hängt. In der jetzigen /usführung ist ein Flansch 123 des oberen Kardangelenks 122 durch Schrauben 124 nicht rotierend an einem glockenförmigen Teil 125 befestigt, welches die Aufhängung der Einheit, bestehend aus den Teilen 120 bis 122 und der Schraubenwelle 115, im Motor bildet.As set out in the embodiment according to FIG. 1, the screw shaft 115 is fastened via a cardan joint 120 to a shaft 121 which itself is suspended from an upper cardan joint 122. In the current embodiment, a flange 123 of the upper universal joint 122 is non-rotatingly fastened by screws 124 to a bell-shaped part 125 which forms the suspension of the unit, consisting of parts 120 to 122 and the screw shaft 115, in the engine.

Das glockenförmige Teil 125 wird durch Keile oder Nuten im oberen Übergangsstück 126 des Motors, welcher auf die übliche Art mit dem Bohrsystem verbunden ist, verankert. Außerdem wird das glockenförmige Teil 125 in Längsrichtung durch den Druck, den die elastischen Unterlegscheiben 127. ausüben,The bell-shaped part 125 is by wedges or grooves in the upper transition piece 126 of the engine, which on the usual Art connected to the drilling system, anchored. In addition, the bell-shaped part 125 is longitudinally through the Pressure exerted by the elastic washers 127.

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gegen einen Absatz des oberen Übergangsstücks 126 gedrückt. Das obere Übergangsstück 126 ist durch ein konisches Gewindepressed against a shoulder of the upper transition piece 126. The upper transition piece 126 is tapered thread

128 mit einem anderen Übergangsstück 129, welches das obere Motorlager umgibt und selbst mit der Statorhülse 130 des Motors verbunden ist, verbunden. Die Hülse 130 trägt am unteren Ende den Körper des unteren Lagers 109. 128 with another transition piece 129, which surrounds the upper motor bearing and itself with the stator sleeve 130 of the Motor is connected, connected. The sleeve 130 carries the body of the lower bearing 109 at the lower end.

Mit 131 ist ein mit einer Ölmembran versehener Behälter bezeichnet, dessen Druck mit dem Druck in dem äußeren Ringraum durch Löcher 132 in die Hülse 130 auf gleicher Höhe gehalten wird.131 with a container provided with an oil membrane is referred to, its pressure is kept at the same level as the pressure in the outer annular space through holes 132 in the sleeve 130 will.

Die obere Dichtung des Motors besteht aus einer StopfbüchseThe top seal of the engine consists of a stuffing box

133, die Verschleißteile enthält, und einem Dichtungsring133, which contains wearing parts, and a sealing ring

134, der in einem Teil 135 eingebaut und durch einen Gewindeabschnitt 136 innerhalb des Übergangsstücks 129 ausbaubar gesichert ist. Diese Anordnung ermöglicht den Austausch der Verschleißteile der Stopfbüchse ohne Demontage des Motors.134, which is built into a part 135 and through a threaded section 136 is secured removable within the transition piece 129. This arrangement enables the exchange of the Wear parts of the stuffing box without dismantling the motor.

In Fig. 7 ist auch dargestellt, daß das Verschleißrohr 137, welches mit der Stopfbüchse zusammenarbeitet, in nicht rotativer Weise, aber mit Elastizität gegenüber der Motorachse, auf den Drehkörper 138 des Motors eingebaut ist.In Fig. 7 it is also shown that the wear tube 137, which cooperates with the stuffing box, in a non-rotative Wise, but with elasticity with respect to the motor axis, is installed on the rotating body 138 of the motor.

Die Rotoreinheit befindet sich innerhalb des ÜbergangsstücksThe rotor unit is located inside the transition piece

129 und ist durch ein Drucklager und ein oberes Querlagersystem das im vorliegenden Falle Kugel- und Rollendrucklager 139 und ein zylindrisches Ouerlager 140 umfaßt, befestigt. Die Kugeldrucklager 139 umfassen elastische Teile.141, und die aus den Druck- und Querlagern bestehende Einheit wird durch eine Mutter 142, eine Kontermutter 143 und eine Bremse 144 gesichert.129 and is secured by a thrust bearing and an upper transverse bearing system, which in the present case includes ball and roller thrust bearings 139 and a cylindrical Ouerlager 140. The ball thrust bearings 139 comprise elastic parts 141, and the unit consisting of the thrust and transverse bearings is secured by a nut 142, a lock nut 143 and a brake 144.

Die Betriebsweise der beschriebenen Ausführung ist die gleiche wie die in Fig. 1. gezeigte.The operation of the described embodiment is the same as that shown in FIG.

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Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Technik, die Gegenstand der Erfindung ist, mit einer einzigen Art von Motorteilen, wie im Körper und einer Welle, den Aufbau einer kompletten Reihe von Sohlenmotoren gestattet, welche praktisch alle Einsatzparameter bestehender Motoren umfassen und übertreffen und insbesondere eine höhere spezifische Leistung pro Längeneinheit haben.The above description shows that the technique which The invention is, with a single type of motor parts, such as in the body and a shaft, the construction of a complete series of sole motors, which include and exceed practically all application parameters of existing motors and in particular have a higher specific power per unit length.

Die dieser Erfindung zugrundeliegenden Konstruktionstechniken ermöglichen es, besonders kurze Einzelmotoren, welche in vorteilhafter Weise für Ablenkungsarbeiten geeignet sind, sowie mehrstufige, gekoppelte Motoren höherer Leistung zu bauen, die sowohl in den als langsam bezeichneten als auch in den als schnell bezeichneten Geschwindigkeitsbereichen verwendet werden.The underlying construction techniques of this invention make it possible, particularly short individual motors, which in advantageous Way are suitable for distraction work, as well as to build multi-stage, coupled motors of higher power, which are used in both the designated slow and fast speed ranges will.

Die verschiedenen mit Beispielen belegten Verbesserungen zeigen, daß der Erfindung entsprechende Motoren ein Maximum an Vorteilen der verschiedenen bestehenden Motortypen kombinieren.The various examples of improvements show that motors according to the invention are at a maximum Combine the advantages of the various existing engine types.

Die beschriebenen Betriebsarten können mit technisch gleichwertigen Methoden verändert v/erden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es ist z.B. selbstverständlich, daß zur Erzielung von linksgängigen Motoren nach der Erfindung es ausreicht, ein Gehäuse und eine Welle mit linksgängiger Steigung zu verwenden. The operating modes described can be technically equivalent to Methods changed without departing from the invention. For example, it goes without saying that to achieve of left-hand motors according to the invention, it is sufficient to use a housing and a shaft with a left-hand pitch.

A 1935 e-r
29. Aug. 1974A 1935 he
Aug 29, 1974

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Claims

- 21 - 244183? Patent claims:

1. Method for the optional drive of earth boring tools, characterized by the use of a drive unit, consisting of a shaft and a housing, both of which are helically toothed and arranged one inside the other and represent an encapsulation with the same pitch direction (right-hand or left-hand) and K and K + 1 Have teeth, the driven in the longitudinal direction Tool is connected to the rotatably mounted housing, while the shaft is not rotatable but for a wobbling movement Is kept freely movable that a limited drive speed, which is the relative rotational speed between the housing and the shaft corresponds, results, or the housing is held longitudinally and non-rotatably, wherein the tool is connected to the screw shaft of the drive unit via a crank system and the screw shaft is held in this way is that it can rotate freely around said crank, which drives it by its wobbling motion and this results in a fast speed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the power transmitted to the driven tool through the axial coupling of several individual drive units, which are identical or different and attached in series can be switched on, the units of the series with regard to the desired drive rotational speed to be ordered.

3. Sole motor for the optional drive of earth drilling tools such as drill bits, milling tools, drill bits or the like with low or high rotational speed with one and the same drive unit. characterized in that the Drive unit comprises a shaft and a housing, which

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, consist of two helical gear parts which are arranged one inside the other and have K and K + 1 teeth and are arranged and installed against one another in such a way that they have a
Form encapsulation with a right-hand or left-hand slope, the devices for the optional installation of the
Have shaft so that it is not rotative but kept free for a wobbling movement, while the screw housing is rotatably mounted and suitable for connecting the tool to the housing in order to generate a low drive speed, as well as devices for the optional fastening of the housing, such, that it is rotationally and axially fixed and for the bearing of the shaft so that it can perform a wobbling and rotating movement, and a crank system for connecting the tool to the shaft in order to generate a fast drive speed for the tool.

4. sole motor according to claim 3 »characterized in that a Additional circuit through a hole in the screw shaft and / or an annular space around the screw housing is provided.

5. sole motor according to claim 4, characterized in that the bypass circuit with one or more valves, which limit the pressure drop through the drive unit, and / or one or more nozzles are provided.

6. Sole motor · according to claim 5, characterized in that the valves and / or the nozzles in a cylindrical
Safety block are installed, which is removable inserted at the lower end of the screw shaft, and that the arrangement is provided with a bayonet locking system, which has elastic retaining parts, such as a spring.

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7. sole motor according to claim 5, characterized in that a bypass circuit with a valve or nozzle with constant power is provided.

8. sole motor according to one of claims 3 to 7, characterized in that dctß to reduce the rotational speed the screw shaft is not rotatably attached to a housing, which in turn is attached to the one connected to the motor Drill rod is firmly attached and the shaft by a joint suspension in the form of a universal joint or a similar type, and that the housing, which from the outer shell when the drive fluid enters the Motor is isolated, rotatably mounted within said sleeve and axially connected to the tool.

9. sole motor according to claim 8, characterized in that the provided for the rotor of the motor lower radial bearing is arranged below the drive housing, which cooperates with the screw shaft, and that the radial bearing a lower shaft extending downwardly from the rotating housing.

10. Sole motor according to claim 9, characterized in that the lower shaft is connected to the rotating body and / or the transition piece to the chisel by a thread and at least one shrunk fitting zone.

11. sole motor according to claim 9, characterized in that a viscosity pump is provided together with the lower transverse bearing is, which exerts an overpressure on the sealing ring, which is arranged at the lower end of the lower bearing is.

12. Sole motor according to claim 11, characterized in that Valves are provided to limit the excess pressure exerted on the lower sealing ring by the pump.

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13. Sole motor according to claims 8 or 9, characterized in that that at the lower end of the shaft a non-round or polygonal part, such as a hexagonal part / or grooves are provided to secure the bit transition to the shaft.

14. sole motor according to claim 8, characterized in that one Isolation of the body in relation to. the housing is provided at the inlet of the drive fluid through a stuffing box the parts of which are removable and which preferably contains a rotating sealing ring between the drive fluid and the lubricant.

15. Sole motor according to claim 14, characterized in that a wear tube of the stuffing box is rotatively ■ solidarized with the rotor and elastically connected in the longitudinal direction.

16. Sole motor according to claim 8, characterized in that

the upper universal joint of the suspension system for the screw shaft is not rotatively attached to a bell-shaped part, which is fixed in the direction of rotation, e.g. by wedges, with is connected to the upper transition part of the engine and is preferably movably mounted in the longitudinal direction.

17. Sole motor according to claim 8, characterized in that two or more drive units are coupled to one another, the housing of which is firmly connected to one another in the longitudinal direction and the shafts of which are connected in the longitudinal direction by radially movable, non-rotating coupling pieces are connected in such a way that the drive and secondary flow fluids when Passage of one drive unit can be combined to the next.

18. Sole motor according to one of claims 8 to 17, characterized in that that the screw shaft of the motor

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Has elongation, which leads down to the transition piece of the drill bit, such that when unscrewing or in the event of a break, the parts below the shaft can be fished out.

19. Sole motor according to claim 8, characterized in that the narrowing of the diameter between the transition part to the chisel and the drive housing by a movable sleeve which is attached to the movable transition part to the chisel is, is compensable.

20. Sole motor according to one of claims 3 to 6, characterized in that that in order to generate a fast rotational speed, the housing is fastened axially and not rotatively and the screw shaft is rotatably attached to a crank, which the tumbling motion to one of the tool or The shaft carrying the chisel transition part transmits -and which is arranged coaxially with the said housing.

21. Sole motor according to claim 20, characterized in that the motor comprises a number of drive units, whose Housing firmly connected to each other and their screw shafts are mounted rotating on eccentric cranks, whose Ends form the drive shaft and are arranged coaxially with the housing and guided in the transverse direction, and in which the Drive and bypass fluid combine in the passage from one unit to the other *

22. Sole motor according to claim 20 or 21, characterized in that a bypass flow through an annular gap can be generated between the housing and its sleeve and / or a bore in the screw shaft or the screw shafts.

23. Sole motor according to claims 8 or 20, characterized in that that the transverse bearing and the thrust bearing of the rotary

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The body of the motor can be lubricated by a flow that can be diverted from the flushing fluid.

24. sole motor naeh claim 8 or 20, characterized in that the transverse bearing and / or the thrust bearing of the rotating body run in an oil bath, which is separated from the surrounding liquid with which it is in pressure equalization, is isolated by means of rotating seals or similar means.

25. Sole motor according to one of claims 3 to 24, characterized in that that at least one elastic part of the stator stack is interposed in such a way that under the Influence of an excessive pulling action between the linkage and the rotor, its compression relieves the load on the engine bearings and transmits the longitudinal force to a rotor shoulder, which is provided for this purpose.

26. Sole motor according to claim 17 or 21, characterized in that that each drive unit is provided with a device for limiting the pressure drop in the unit in order to limit the torque of each unit and compensate for the volume of each rotation.

27. Motor-driven double core drill, with a sole motor according to claim 8 or 17 and a core drill, characterized in, that the inner core tube of the drill bit in the longitudinal and rotational direction with the screw shaft of the motor firmly connected and the rotating outer tube is coupled to the rotating housing of the motor.

28. Motor-driven triple core drilling apparatus with a sole motor according to claim 8 or 17, and a core drill, characterized in that the inner core tube of the core drill

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crown is coupled to the shaft of the motor in the longitudinal and rotational direction and the rotating central core tube to the rotating housing of the motor is coupled, and that the outer tube of the core drilling apparatus is coupled to the motor sleeve is.

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29 Aug 197 |

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