DE2614834A1

DE2614834A1 - Vorrichtung zum zusammenkuppeln von motoren

Info

Publication number: DE2614834A1
Application number: DE19762614834
Authority: DE
Inventors: Marion Ames Garrison
Original assignee: Empire Oil Tool Co
Current assignee: Empire Oil Tool Co
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1976-10-21
Also published as: NO138813B; SE409594B; NO138813C; FR2307178B1; JPS51132406A; NL7603521A; SE7603756L; CA1039074A; AU1254676A; NO761156L; AU502275B2; IT1058058B; GB1507124A; FR2307178A1; US3986370A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPU- INa

H. KINKELDEY

26U834

W. STOCKMAIR

DRING ■ ArtlCAtTECrt

K. SCHUMANN

DR R£R NAT ■ DIPU-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPL.-ING

G. BEZOLD

DR RER MAI · DIPL-CHSVt

MÜNCHEN

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 10 293

======== 6. April 1976

Empire Oil Tool Company
2325 Monaco Parkway, Denver Colorado 80207 / USA

Vorrichtung zum Zusammenkuppeln von Motoren

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zusammenkuppeln zweier Motoren und insbesondere auf das Hintereinanderschalten von Tiefmotoren für die Ölförderung, wobei derartige Motoren beispielsweise den US-Patentschriften 2 852 230, 3 076 514 und 3 594 106 zu entnehmen sind. Diese Motoren werden durch Spül- oder Bohrflüssigkeit angetrieben. Diese schlammartige Flüssigkeit enthält üblicherweise schmirgelnde oder körnige Materialien, die an den Motoren, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten und Belastungen, Schaden herbeiführen können. Aus diesen und anderen Gründen ist es gelegent-

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TELEFON COBS) SS 28 62 TELEX 05-39380 TELEGRAMME MONAPAT

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lich vorteilhaft, eine Vielzahl von Motoren hintereinander zu schalten. Werden mehrere miteinander gekuppelte Motoren verwendet, so ist es erforderlich, daß die entstehende Gesamtanordnung hinreichend steif und fest ist, da Lasten von bis zu AOOOO kg bei schweren Betriebsbedingungen auf die Bohrkrone einwirken, wie beispielsweise bei der durch das rotierende Bohrwerkzeug ausgelösten Vibration. Ferner neigen unter der Wirkung des Eeaktionsmomentes des Kotores alle geschraubten Teile der Verbindung zu einer Lockerung. Am besten ist es, wenn die Verbindungsstelle gut abgedichtet ist, so daß keine flüssigen oder gasförmigen Staffe in die Verbindungsstelle hinein oder aus derselben heraus gelangen können.

Das grundsätzliche Konzept, Motoren tandemartig hintereinander zu schalten ist als solches nicht neu, wie den US-Patentschriften 2 990 895 und 3 299 825 zu entnehmen ist. Die bekannten Hintereinanderschaltungen von Motoren besitzen jedoch verschiedene Nachteile. So sind die Herstellungskosten in der Regel sehr hoch, sind die Eestigkeitseigenschaften häufig für eine maximale Betriebsführung nicht ausreichend, treten immer wieder Undichtigkeiten auf und zeigen sich Lockerungen oder gar Lösungen in der Kupplung, sofern diese nicht in engen Intervallen gewartet wird. Dabei treten auch häufig Schwierigkeiten dabei auf, wenn im ölfeld ein Motor zugeschaltet oder weggenommen werden soll. Im letztgenannten

Fall ist die Vielseitigkeit des Motors sehr beschränkt, da er nicht bei sich in weiten Grenzen ändernden Bedingungen, zumindest ohne Verminderung des Wirkungsgrades bei einigen der Bedingungsschwankungen, benutzt werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Hintereinanderkuppeln von Motoren zu schaffen, welche

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sich durch Festigkeit, Steifigkeit und Dichtigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß.das Ah- bzw. Zuschalten von Motoren relativ leicht durchführbar ist, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für das Tiefbohren geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum tandemartigen Hintereinanderschalten von Motoren, insbesondere bei vertikaler Anordnung der Motoren zueinander. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine Kupplung zum Verbinden des unteren Endes der Motorwelle des oberen Motors mit dem unteren Ende der Motorwelle des unteren Motors. Ein rohrförmiges Glied umgibt die Kupplung,wobei ein oberes Ende sich in das äußere Gehäuse des oberen Motors erstreckt und das untere Ende (des rohrförmigen Gliedes) in das äußere Gehäuse des unteren Motors geschraubt ist. Ein Haltering umgibt das rohrförmige Glied und ist mit einer Keilverbindung mit dem äußeren Gehäuse des unteren Motors verbunden. Das obere Ende des Halteringes und das untere Ende des äußeren Gehäuses sind vorzugsweise mit 10 im gleichen Abstand voneinander angeordneten Keilnuten versehen. Ein Keil oder eine Feder erstreckt sich in zwei sich treffende Keilnuten des Sperringes und des oberen äußeren Gehäuses und Schrauben sind vorgesehen, um die Keile an Ort und Stelle zu halten. Die Schrauben verlaufen durch genau ausgerichtete Bohrungen im Haltering und im oberen Gehäuse und erstrecken sich in Gewindebohrungen im rohrförmigen Glied.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzellieiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße 7erbindung,

Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Pig. 1,

Pig. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III in Pig. 1, und

Pig. 4- einen Ausschnitt aus der in Pig. 1 dargestellten Verbindung, die ein Detail erkennen läßt.

Wie der Zeichnung zu entnehmen, sind ein oberer Motor 2 und ein unterer Motor 4- zur Verwendung beim Bohren oder Niederbringen von öl-Tiefbohrungen vorgesehen. Die Motoren 2 und 4-sind vorzugsweise von einer Bauart, die in der US-Patentanmeldung 5^5 865 (Januar 1975) und in der US-Patentanmeldung 556 079 (Harz 1975) beschrieben ist. Perner sind Motoren der in Präge kommenden Bauart in den US-Patenten 3 594 106, 3 076 514- und 2 852 230 beschrieben. Die Motoren 2 und 4 besitzen Wellen 6 bzw. 8, die getrennt voneinander aber mit fluchtenden Längsachsen angeordnet sind. Die Wellen 6 und 8 sind mit Hilfe einer Kupplung 10 miteinander verbunden, welche die Wellenenden umgibt. An den Enden der Wellen 6 und 8 sind Dichtungen 12 und 14- vorgesehen, die jeweils dazu dienen, das Innere oder die Bohrung der Kupplung 10 abzudichten, indem sie sich in Anlage an der Innenwandung der Kupplung 10 befinden. Im oberen Ende der Kupplung 10 sind 4- innere Keilnuten 16 in gleichmäßigen Abständen voneinander rings um den Umfang angeordnet. In der Welle 6 sind 4- Keilnuten 18 in gleichmäßigen Abständen rings um .den Umfang

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angeordnet, welche mit den Keilnuten 16 fluchten. Mit Hilfe von Schrauben 22 ist in jedem der miteinander fluchtenden Keilnutenpaare 16/18 ein Keil 20 an der Welle 6 "befestigt. In entsprechender Weise sind im unteren Ende der Kupplung 10 gleichartige Keilnuten 24 vorgesehen, die mit Keilnuten 26 fluchten, welche in der Welle 8 vorgesehen sind. Aufgenommen in jeweils eine miteinander fluchtenden Keilnutenpaar ist ein Keil 28 an der Welle 8 befestigt. Die Keilverbindung ist derart, daß die Wellen 6 und 8 drehsteif miteinander sind, aber über ein beschränktes Axialspiel in Bezug zueinander verfügen. Eine Schraubenfeder 30 umgibt die Welle 6 so, daß ein Schraubenende am Motor 2 anliegt, während das andere Schraubenende so an der Kupplung 10 anliegt, daß das untere Ende der Kupplung 10 an einer Kontermutter 32 des Motors 4 anliegt.

Das äußere rohrförmige Gehäuse 34 den oberen Motors 2 ist mit dem äußeren rohrförmigen Gehäuse ^G des unteren Motors 4 mit Hilfe eines Zwischenstückes 38 verbunden. Die Gehäuse 34 und 36 können aus nahtlosen Rohren mit einem Außendurchmesser von 165»1 mm und einer Wandstarke von 9152 mm bestehen. Das Gehäuse 36 ist mit einem Innengewinde 38 versehen, welches zur Aufnahme eines entsprechenden Außengewindes auf einem rohrförmigen Glied 40 dient, das vorzugsweise aus einem nahtlosen Rohr mit einem Außendurchmesser von 152,4 mm und 12,7 mm Wandstärke besteht. Das Rohr 40 erstreckt sich bis an das Ende des Gehäuses 34 und ist dort mit Hilfe von zwei Umfangsreihen aus im Abstand voneinander vorgesehenen Niet - oder Lochschweißungen 42 oder dergleichen verschweißt. Am unteren Ende des Rohres 40 ist eine Dichtung 44 vorgesehen. Wie am besten aus den Figuren 1, 2 und 4 zu

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ersehen, ist das untere oder äußere Ende des Gehäuses 34
mit 10 Schlitzen oder Keilnuten 46 versehen. Keile 48,
die sich "bis über das untere Ende des Gehäuses 34 hinauserstrecken, sind jeweils in zwei diametral einander gegenüberliegend ausgebildeten Keilnuten 46 aufgenommen und mit Hilfe von versenkten Kopf schrauben 50 am Gehäuse 34- befestigt. Die Schrauben 50 verlaufen in entsprechend ausgebildeten Bohrungen im Gehäuse 34-, im Rohr 40 und im jeweiligen Keil 48.
Das obere Ende des Gehäuses 36 ist mit 4 Schlitzen 52 versehen, die unter gleichen Abständen voneinander rings um
den Umfang des Gehäuses 36 angeordnet sind und zur Aufnahme von Keilen 54 eines Halteringes 56 dienen, der das Rohr
40 dicht umschließt. Er besteht vorzugsweise aus einem
nahtlosen Rohrabschnitt ^mi"k einem Außendurchmesser von
I65i1 mm und. einer Länge von 63,5 D^₅ wobei die Wandstärke 7j93 nun beträgt. Die genannten Keile 54 sind an das Rohrstück angeschweißt. Im oberen Ende des Halteringes 56 sind 10 SchTLtze oder Keilnuten 58 in gleichmäßigem Abstand voneinander rings um den Umfang angeordnet, wobei diese Schlitze oder Keilnuten eine solche Breite besitzen, daß die Haltekeile 48 darin aufgenommen werden können. Der Haltering 56 besitzt eine Schulter 60, gegen welche die Haltekeile 48
anstoßen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß zwischen
der Kupplung 10 und dem Rohr 40 ein Ringraum 42 vorhanden
ist, der als Durchtritt für die Bohr- oder Spülflüssigkeit vom oberen Motor 2 zum unteren Motor 4 dient.

Das äußere Gehäuse 34 ist vorzugsweise mit 2 einander diametral gegenüberliegend angeordneten VerriegelungsvorSprüngen 64 versehen, die an der Gehäuseinnenseite befestigt sind und jeweils dnen Bodenschlitz 66 besitzen, in welchem Vorsprünge 68 auf dem Inneren des Gehäuses 70 des Motors 2 aufnehmbar sind.

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Das Zwischenstück 38 wird wie folgt montiert. Soll einem bereits an Ort "und Stelle befindlichen Motor ein zweiter Motor hinzugefügt werden, so wird das dem Motor normalerweise vorgeschaltete Ventil von der Motorwelle entfernt und wird stattdessen die Kupplung 10 in die Welle 8 eingefügt. Das Rohr 4-0 mit der bereits an ihrem Ort angeordneten Dichtung 44 wird sodann außen um die Kupplung 10 angeordnet und der Ring 46 wird um das Rohr 40 gelegt. Die Motorwelle 6 des Motors 2 kann sodann mit der die Welle umgebenden Feder 3 axial bewegt werden, bis die Eeile 20 in die Keilnuten 16 einfallen. Das Gewinde 38 wird in Eingriff gebracht, während das Rohr 40 am Gehäuse 34· verschweißt ist und die Keile 54 gegen die Enden der Keilnuten 52 stoßen. Die Verbindung wird vorzugsweise auf etwa 110,4 mkg Verdrehung beansprucht und dann noch fe::ter als erforderlich verdreht, um zwei Keilnuten 46 mit zwei Keilnuten 48 in Ausrichtung zu bringen. Sodann werden zwei Keile 48 gesetzt, um die Verbindung zu vervollständigen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, da dieses lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dient.

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Claims

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1. Äforrichtung sum Hintereinanderschalten von Motoren, -^die jeweils eine Welle sowie ein, inneres und ein im Abstand dazu angeordnetes äußeres Gehäuse unter Ausbildung eines Durchtrittes zwischen den beiden Gehäusen besitzen, wobei das ausgangsseitige Wellenende des einen Motors im Bereich des eingangsseitigen Wellenendes des anderen Motors angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine die benachbarten Enden der Wellen (6,8) verbindende Kupplung (10), ein die Kupplung unter Ausbildung eines Ringspaltes (62) dazwischen umgebendes rohrförmiges Glied (40), wobei sich die Enden dieses rohrförmigen Gliedes in dichter Anlage in beide äußeren Gehäuse (34,36) erstrecken, durch ein am Ende eines der Außengehäuse ausgebildetes Innengewinde (38) und mit diesem Innengewinde in Eingriff bringbare Gewinde am rohrförmigen Glied, durch einen das rohrförmige Glied umgebenden Haltering (56) sowie ein zwischen einem Ende des Halteringes und dem Ende des mit Innengewinde versehenen äußeren Gehäuses angeordnetes Zwischenstück (88), wobei am anderen Ende des Halteringes eine Keilnut (58) ausgebildet ist und im Ende des anderen äußeren Gehäuses (34) eine Keilnut (46) vorgesehen ist, und durch einen sich in die Keilnuten erstreckenden Keil (48), der mit Befestigungseinrichtungen (50) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Keil-und-Hut-Verbindung (16,18,20; 24,26,28) zwischen der Kupplung (10) und jeder der beiden Wellen (6,8) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Wellen unter Gewährleistung einer Axialbewegung drehfest antreibbar sind,

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und durch eine die eine Welle (6) umgehende Feder (20), deren eines Ende an der Kupplung und das andere Ende am dieser Welle zugeordneten Motor (2) anliegt, so daß die Kupplung in Richtung auf den anderen Motor (4) belastbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem rohrförmigen Glied (40) und dem äußeren Gehäuse (36) ausgebildeten Gewinde konisch ausgebildet sind.

4·. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennz eichnet, daß im Haltering (56) und in dem unteren Motor (4) zugeordneten Außengehäuse (36) jeweils eine Vielzahl von Keilnuten (52,58) ausgebildet ist und daß in einer Vielzahl von miteinander fluchtenden Keilnuten im Haltering und in dem Außengehäuse Keile (48,5^·) vorgesehen sind.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren (2,4) senkrecht zueinander angeordnet und durch Bohrflüssigkeit antreibbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5ιdadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des äußeren Gehäuses (3²O des oberen Motors (2) Verriegelungsansätze (64) mit nach oben weisenden Schlitzen (66) vorgesehen sind und daß auf der Außenseite des inneren Gehäuses (70) des oberen Motors Vorsprünge (68) ausgebildet sind, die in die Schlitze eingreifen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im rohrförmigen Glied

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(40) und im äußeren Gehäuse (36) ausgebildeten Gewinde mit dem im Außengehäuse (36) des unteren Motors (4) ausgebildeten Gewinde übereinstimmen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7'■> dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kupplung (10) und jeder der "beiden Wellen (6,8) eine Dichtung (12,14) vorgesehen ist und daß eine weitere Dichtung (44) zwischen dem rohrförmigen Glied (40) und dem Außengehäuse (36) des unteren Motors (4) vorgesehen ist.

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