DE2701195A1

DE2701195A1 - Bohrloch-ruettelvorrichtung

Info

Publication number: DE2701195A1
Application number: DE19772701195
Authority: DE
Inventors: Gregg Steven Perkin; Glen Robinson; Theodore Gregory Thometz
Original assignee: Smith International Inc
Current assignee: Smith International Inc
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1977-07-28
Also published as: US4023630A; CA1056365A; FR2357719A1; GB1548821A

Description

SMITH INTERNATIONAL, INC., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates California, 4343 Von Karman Avenue, Newport Beach, California 92660 (V.St.A.)

Bohrloch-Rüttelvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrloch-Rüttelvorrichtung, mit einem teleskopartig in einen äußeren Körper eingreifenden inneren Dorn, mit je einem Anschluß an den beiden Elementen, einem zwischen beiden Elementen angeordneten und relativ zu ihnen längsbeweglichen Drehantrieb, und mit einem gegenüber den beiden tqleskopartigen Elementen drehbar und zwischen diesen angeordneten, an dem Dorn longitudinal befestigten Zwischenelement. Es handelt sich hier um einen auf geraden Zug und variablen Anschlag ausgelegten Rüttelmechanismus zum Lösen von in Bohrlöchern steckengebliebenen Obj ekten.

Bei einer bekannten Ausführung einer solchen Rüttelvorrichtung besitzt der innere Dorn schräge Oberflächen, die jeweils zusammen mit einer zugeordneten und am äußeren teleskopartigen Körper angeordneten Rolle einen Anschlag bilden. Bei Auslösung der Anschläge bewegen sich die Rollen in

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TELtORAMME FERROPAT TELEX 02 44 020 FEPAT ■ BREMER BANK 100 9072 ■ POSTSCHECK HAMBURQ 25 57 57

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offene längliche Räume hinein, die sich an den Enden der geneigten Oberflächen des inneren Elementes befinden. In einer Endlage der Longitudinal-Befestigung der teleskopart igen Elemente treffen zwei Aufprallflächen aufeinander, von denen sich je eine an beiden teleskopartigen Elementen befindet. Das eine der beiden teleskopartigen Elemente kann am unteren Ende eines oberen Bohrstranges, und das andere teleskopartige Element beispielsweise an einem im Bohrloch steckengebliebenen Objekt befestigt werden. Die Anschläge verhindern eine Relativ-Longitudinalbewegung der beiden teleskopartigen Elemente. In einer Betriebsart werden die Anschläge dadurch ausgelöst, daß die teleskopartigen Elemente rotieren, bis die Rollen und geneigten Oberflächen der Anschläge getrennt sind, woraufhin die Rollen in die öffnung einfahren und die teleskopartigen Elemente jetzt sich frei longitudinal zueinander unter einer angelegten Longitudinalkraft bewegen können, was dazu führt, daß die zusammenwirkenden Aufprallflächen aufeinandertreffen. Alternativ dazu kann dem betreffenden teleskopartigen Element über den Bohrstrang eine Drehung erteilt werden, was die geneigten Oberflächen und die Rollen in Anschlagposition bringt. Eine genügend große nach unten gerichtete Longitudinalkraft auf den Bohrstrang bewirkt eine gemeinsame Aktion der Rollen und der geneigten Oberflächen, was zum Verdrehen der teleskopartigen Elemente gegen die angelegte Torsion führt, bis die Rollen die längliche öffnung erreichen, so daß jetzt die Longitudinalkraft die zusammenwirkenden Anschlagflächen zum Zusammenprall bringt. In diesem Falle wird die Größe der für eine Auslösung der Anschläge benötigten Longitudinalkraft bestimmt durch die dem Bohrstrang zugeführte Drehung bzw. Torsion. Außerdem ist die Größe des Aufpralles der zusammenwirkenden Aufprallflächen abhängig von der Größe der Torsion am Bohrstrang. Bei einer solchen bekannten Anordnung ist es schwierig,

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die Torsionskräfte an der Rüttelvorrichtung zu bestimmen, insbesondere wenn diese sich im unteren Bereich oder am Ende eines sehr langen Bohrstranges befinden. Außerdem können kurzzeitige Longitudinalkräfte an der Rüttelvorrichtung, wie sie beispielsweise durch plötzlichen Bruch des Bohrstranges verursacht werden, zu einer unbeabsichtigten Auslösung der Rüttelvorrichtung während der Bohroperation führen. Außerdem drehen sich das innere und das äußere teleskopartige Element relativ zueinander in einer Richtung, wenn der Bohrstrang gedreht wird, bis die Rollen die schrägen Oberflächen berühren, und in der entgegengesetzten Richtung, bis die Anschläge greifen.

ßei einer anderen bekannten Rüttelvorrichtung ist außer den beiden teleskopartigen Elementen ein rohrförmiges Zwischenelement vorhanden, welches seitliche Nuten bildende schräge Oberflächen besitzt. An den Enden der Nuten befindet sich im Zwischenelement eine Längsöffnung. Das innere teleskopnrtige Element trägt Ansätze, welche zusammen mit den schrägen Oberflächen Anschläge bilden. Die beiden teleskopartigen Elemente sind durch eine Nut-Feder-Verbindung so miteinander gekoppelt, daß während der Bohroperation Drehmomente auf diese Weise direkt von dem einem zum anderen Element übertragen werden. Eine zwisqhen dem äußeren teleskopartigen Element und dem Zwischenelement angeordnete Drehfeder verdreht das Zwischenelement in eine Richtung, wo die Ansätze in die Nuten gelangen. Eine in einer Richtung zwischen den teleskopartigen Elementen auftretende Longitudinalkraft läßt die benachbarten Flächen der Nuten und Ansätze relativ zueinander gleiten, wobei sich das Zwischenelement gegen die Kraft der Torsionsfeder drehen muß. Reicht die Kraft am Zwischenelement aus zur Oberwindung der Torsionsfeder, dann ist genug Rotation vorhanden, daß die Ansätze in die Längsöffnung eintreten. Jetzt können sich die teleskopartigen Elemente in Längsrichtung frei zueinander bis in eine Position bewegen, wo die Prallflächen aufeinander-

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treffen. Aufgrund der Nut-Feder-Verbindung zwischen beiden teleskopartigen Elementen findet eine direkte Drehmomentübertragung bei der Bohroperation statt. Diese bekannte Vorrichtung hat aber den Nachteil, daß kurzzeitig und mit ausreichender Kraft zwischen den beiden teleskopartigen Elementen auftretende Longitudinalkräfte die Torsionsfeder überwinden können, was zu einer ungewollten Anschlag-Auslösung führt, die in diesem Augenblick gerade nicht erwünscht ist.

Bei noch einer anderen bekannten Rüttelvorrichtung besitzt das innere teleskopartige Element eine längliche öffnung und seitliche V-förmige Nuten, während das äußere teleskopartige Element Anschläge in Form je eines V-förmigen Keiles für jede Nut aufweist. Nuten und Keile an jedem Anschlag haben einander zugekehrte schräge Oberflächen, welche auf der Gegenfläche abgleiten und so die teleskopartigen Elemente zu einer Relativrotation veranlassen. Aufgrund der V-Form von Nuten und Keilen führt jeder Longitudinalzug oder -druck zwischen den teleskopartigen Elementen zu einer Relativrotation derselben, bis die Keile in die längliche öffnung einfahren und zur Auslösung führen, so daß sich die teleskopartigen Elemente longitudinal bewegen, bis die Prallflächen zusammenkommen. Das Drehmoment zwischen beiden Elementen wird von einer Kupplung an dem inneren teleskopartigen Element über eine Nut-Feder-Verbindung auf das äußere Element übertragen. Das innere teleskopartige Element ist relativ zu der Kupplung verdrehbar, und auch das äußere teleskopartige Element, und eine zwischen dem inneren teleskopartigen Element und der Kupplung angeordnete Torsionsfeder zwingt Nut und Keile zum Eingriff. Anschlüsse zur Verbindung mit dem oberen Bohrstrang und mit einem im Bohrloch steckengebliebenen Objekt befinden sich an der Kupplung einerseits und am äußeren teleskopartigen Element andererseits. Ansonsten ergeben sich bei Anwendung dieser bekannten Rüttelvorrichtung

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ähnliche Probleme wie bei der vorher erwähnten Vorrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine die aufgeführten Nachteile überwindende verbesserte Rüttelvorrichtung zu schaffen, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend dem Kennzeichen des anliegenden Patentanspruches 1 gelöst.

Die eingangs angeführte Rüttelvorrichtung ist erfindungsgemäß mit einer zwischen dem Zwischenelement und einem der teleskopartigen Elemente angeordneten auslösbaren Anschlageinrichtung versehen, welche die Relativ-Longitudinalbewegung des Zwischenelementes und der teleskopartigen Elemente verhindert. Eine relative Longitudinalbewegung zwischen den teleskopartigen Elementen veranlaßt die Anschlageinrichtung, eine Relativrotation zwischen dem Zwischenelement und dem einen teleskopartigen Element bis in eine Auslöseposition zu erzwingen, wo die auslösbare Anschlageinrichtung im wesentlichen eine freie Longitudinalbewegung zwischen den teleskopartigen Elementen ermöglicht. Zwischen dem Zwischenelement und einem der teleskopartigen Elemente ist eine Zeitverzögerungseinrichtung angeordnet, um die Relativ-Rotationsbewegung in die Auslöseposition für die Dauer eines vorbestimmten Zeitraumes ider Anlage einer Longitudinalkraft zwischen den teleskopartigen Elementen zu verhindern. Zusammenwirkende Aufprallflächen, von denen sich je eine an beiden teleskopartigen Elementen befindet, sind so positioniert, daß sie am Ende der Longitudinalbewegung zusammentreffen.

Diese erfindungsgemäße Rüttelvorrichtung hat den Vorteil, daß eine zwischen den beiden teleskopartigen Elementen vorhandene Longitudinalkraft die einzige externe Kraftquelle ist, welche den Anschlag zur Auslösung bringen kann. Somit haben am Bohrstrang wirksame Torsionskräfte keinen Einfluß auf den Betrag der zur Auslösung des Anschlages erforderlichen Longitudinalkraft. Allein die zugeführte Longitudinal-

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kraft bestimmt den Zeitpunkt der Auslösung und die Größenordnung des Aufpralls. Kurzzeitige Zug- oder Druck-Schwingungen im Bohrgestänge, an welches die Rüttelvorrichtung angeschlossen ist, führen nicht zur Auslösung der Rüttelvorrichtung, auch wenn die sonst zur Ansteuerung der Rüttelvorrichtung erforderliche Kraft kurzzeitig überschritten wird. Nur wenn diese Kraft länger anhält als der vorbestimmte Verzögerungszeitraum dauert, dann löst die Rüttelvorrichtung aus.

Vorzugsweise ist eine Torsionsfeder vorhanden, um das Zwischenelement gegenüber dem teleskopartigen Element von der Auslöseposition wegzudrücken; sie bestimmt einen Minimalbetrag an Longitudinalkraft, die erforderlich ist, um die Relativrotation zwischen dem Zwischenelement und dem einen teleskopartigen Element in den Auslösezustand zu veranlassen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt es eine Zeitverzögerungseinrichtung mit einem Wandler zur Umwandlung der Rotationsbewegung des Zwischenelementes in eine lineare Longitudinalbewegung in der Rüttelvorrichtung. Die Zeitverzögerungseinrichtung verhindert die lineare Longitudinalbewegung für die Dauer des vorbestimmten Verzögerungszeitraumes.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält die hydraulisch gesteuerte Verzögerungseinrichtung eine sich in Längsrichtung der Rüttelvorrichtung erstreckende, ein Fluid enthaltende fluid-dichte Kammer, in welcher in Längsrichtung der Rüttelvorrichtung ein Kolben verschiebbar ist, welcher die Kammer zu seinen beiden Seiten in für das Fluid getrennte Kammerabschnitte unterteilt. Ein Fluid-Durchflußregler läßt Fluid von der einen Kammer zur anderen Kammer an dem Kolben vorbeiströmen und sorgt bei Änderungen

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der Kolbenkraft für einen im wesentlichen konstanten Fluidstrom. Diese sowie andere bevorzugte Ausführungen und Merkmale> bei. dem erfindungsgemäßen Verzögerungsmechanismus bilden die Grundlage für eine wartungsarm und zuverlässig arbeitende Konstruktion. Daraus folgt, daß die voreingestellte Verzögerungszeit gewählt und konstant gehalten werden kann im wesentlichen über den ganzen möglichen Bereich von auftretenden Longitudinalkräften.

box einer weiteren bevorzugten Ausführung befinden sich ein Kolben der Verzögerungseinrichtung und der Anschlag in einer gemeinsamen Kammer, die ein gemeinsames Fluid für Verzögerungs- und Schmierzwecke enthält. Vorzugsweise liegt die Verzögerungseinrichtung unterhalb des Anschlags, so daß Luftblasen und leichte Bestandteile im Fluid aufsteigen und nicht die Verzögerungseinrichtung beeinflussen können. Vorzugsweise befindet sich eine Kompensationsdichtung an einem Ende der Kammer, welche eine Vergrößerung des Kammervolumens ermöglicht, wenn sich das Fluid in der Kammer bei Temperaturänderungen ausdehnt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel enthält ein Konstant-Fluidsteuerkolbenteil mit einem länglichen rohrförmigen Element, das ein erstes und zweites Ende und einen diametral vergrößerten und verlängerten kreisrunden Zentralkolbenabschnitt enthält. Eine an dem ersten Ende angeordnete Kurve bildet, wenn von diesem Ende aus gesehen, mindestens ein koaxial zu dem Kolbenabschnitt angeordnetes Kreissegment und, von der Seite gesehen, eine schräge Kurvenfläche. Von dem zweiten Ende erstreckt sich in Längsrichtung mindestens ein länglicher Finger und bildet, von dem zweiten Ende gesehen, ein koaxial zu dem Kolbenabschnitt angeordnetes Kreissegment. Zwischen den Enden des zentralen Kolbenabschnitts erstrecken sich mindestens ein erster und

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zweiter Kanal für einen Konstant-Fluidstromregler und ein Rückschlagventil.

Schließlich gibt es auch noch ein bevorzugtes Verfahren zum Einfüllen von Fluid in eine längliche Kammer der Vorrichtung, welche einen fluid-geschmierten auslösbaren Anschlag und eine hydraulische Verzögerungseinrichtung enthält, die beide gemeinsam das in der Rüttelvorrichtung befindliche Fluid benutzen. Die Kammer befindet sich zwischen dem inneren und dem iiußeren teleskopartigen Element der Vorrichtung, und an jedem Ende der Kammer ist eine separate Fluiddichtung angeordnet. Bei der Ausführung des Einfüllverfahrens legt man gleichzeitig ein Vakuum an separate Kanäle an, von denen jeweils einer in der Nähe jeder Dichtung in die Kammer einmündet. Während dieses Vakuum in der Kammer aufrechterhalten wird, führt man beiden Kanälen einen Vorrat an Fluid zu und läßt dieses Fluid gleichzeitig von entgegengesetzten Enden in die Kammer einfließen, bis diese gefüllt ist. Anschließend dichtet man beide Kanäle ab, bevor man die Fluid-Einfülleitungen entfernt.

Dieses Verfahren ist als Bestandteil eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rüttelvorrichtung anzusehen.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine zur Hälfte aufgeschnittene Seitenansicht einer nachstehend beschriebenen Bohrloch-Rüttelvorrichtung,

Fig. 1A einen maßstäblich vergrößerten Ausschnitt aus dem mit 1A bezeichneten umkreisten Abschnitt von Fig. 1, wo ein Zwei-Weg-Füllventil neben einer Kompensationsdichtung angeordnet ist,

Fig. 2 einen maßstäblich vergrößerten Schnitt durch eine Verzögerungseinrichtung von Fig. 1,

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Fig. 3 eine abgebrochene Seitenansicht eines

inneren Dornes mit entfernten Rollen im Bereich des entsprechend umkreisten Abschnittes von Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Dorn von Fig. 3 im Verlauf einer Linie 4-4,

Fig. 5 eine.Seitenansicht vom unteren Ende eines Zwischenelementes mit der Längsrichtung zugekehrten geneigten Kurvenflächen,

Fig. 6 eine Endansicht der geneigten Kurvenflächen von Fig. 5,

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein rohrförmiges Kolbenelement der Verzögerungseinrichtung mit Konstant-Fluidstromregler und Rückschlagventil ,

Fig. 8 eine Stirnansicht auf eine statische Verzögerungs-Dichtungspatrone aus Richtung 8-8 von Fig. 2,.

Fig. 9 einen Querschnitt im Verlauf einer Linie 9-9 von Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Durchführung eines Fluid-Einfüllverfahrens in die Kammer der Rüttelvorrichtung,

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Buchse 106 im Bereich 1A von Fig. 1, und

Fig. 12 eine Endansicht der Buchse von Fig. 11.

Die in Fig. 1 abgebrochen sowie halbseitig aufgeschnitten dargestellte Bohrloch-Rüttelvorrichtung 10 enthält ein inneres Rohrelement 12 und ein teleskopartig darübergreifendes äußeres Rohrelement 14, beide einer Wärmebehandlung oder anderen bekannten Technik unterzogen, um sie gegen Bruch und Verschleiß zu festigen.

Das innere Rohrelement 12 kann mittels einer Innengewinde-Ausdrehung 16 mit dem unteren Ende eines Bohrstranges ver- · bunden werden, und am anderen unteren Ende des äußeren Rohrelementes 14 befindet sich ein Außengewindeansatz 18, über den sich die Rüttelvorrichtung an einen unteren Bohrstrang oder ein im Bohrloch steckengebliebenes Objekt anschrauben läßt. Der Zentralkanal des inneren Rohrelementes

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gestattet die Zirkulation von Bohrfluid, beispielsweise Bohrlochauswurf.

Zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Rohrelementen 12 und 14 sind diese durch eine Feder-Nut-Verbindung 20 längsverschiebbar, aber in Rotationsrichtung nicht-verschiebbar miteinander gekoppelt. Diese Feder-Nut-Verbindung ist Bestandteil eines Drehantriebsabschnitts 22, welcher ein an das innere Rohrelement 12 angelegtes Drehmoment direkt und unter Umgehung äußerer Teile, wie beispielsweise eines Anschlages, auf das äußere Rohrelement 14 überträgt.

Ein Anschlagabschnitt 24 besitzt ein Zwischenelement in Form eines rohrartigen Anschlagelementes 26, der zwischen den beiden teleskopartigen Rohrelementen 12 und 14 und gegenüber beiden verdrehbar angeordnet ist. Dieses dazwischenliegende Anschlagelement 26 ist von dem äußeren Rohrelement 14 in Längsrichtung durch ein reibungsfreies Drucklager getrennt, und zwei Ringfedern 29 und 30 verhindern eine Axialbewegung des Anschlagelementes 26 gegenüber dem äußeren Rohrelement 14, ohne die Relativrotation zu behindern. Eine Fingernut 51 verbindet ein Oberteil 26a des Anschlagelementes mit einem Unterteil 26b desselben, und eine Torsionsfeder 48 ist mit dem Oberteil 26a üb4r eine Fingernut 49 verbunden. Die beiden Ringfedern 29 und 30 spannen Oberteil und Unterteil bei der Darstellung von Fig. 1 nach links vor, so daß sie stets im Kontakt mit dem Drucklager 28 bleiben. Gegenüber der Innenwand des äußeren Rohrelementes 14 ist das Anschlagelement 26 durch Buchsen 32 drehbar abgestützt.

Zum Anschlagabschnitt 26 gehören mehrere Anschläge 34, von denen jeder als erstes Teil eine Rolle 36 mit auf einem Radius zur Mittellinie der Rüttelvorrichtung liegender Achse besitzt. Jede Rolle 36 dreht sich auf einer am An-

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Schlagelement 26 befestigten Achse 37.

Als zweites Teil besitzt jeder Anschlag 34 an dem inneren Rohrelement 12 ein Kurvenstück 38, welches im Anschlagzustand an der Rolle 36 anliegt und dadurch eine relative Longitudinalbewegung des zwischengefügten Anschlagelementes 26 gegenüber dem inneren Rohrelement 12, und damit eine Relativ-Longitudinalbewegung zwischen den beiden teleskopartigen Rohrelementen 12 und 14 verhindert. Nähere Einzelheiten: Eine Relativrotation des Anschlagelementes 26 gegenüber dem inneren Rohrelement 12 in eine Freigabe-Position des Anschlages gestattet es den Rollen 36, in eine längliche öffnung 39 des inneren Rohrelementes 12 einzufahren, wo sich die Rollen 36 und damit auch das Anschlagelement longitudinal relativ zum inneren Rohrelement 12 bewegen können. Da ferner das Kurvenstück 38 eine schräge Kurvenfläche aufweist, kommt es bei jeder Longitudinalkraft, das heißt sowohl in Druckrichtung als auch in Zugrichtung zwischen den beiden teleskopartigen Rohrelementen 12 und 14 zu einer Relativ-Rotation des dazwischenliegenden Anschlagelementes 26 gegenüber dem inneren Rohrelement 12 in die Freigabe-Position dieser Anschlagelemente.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden' Erfindung ist eine in der Rüttelvorrichtung enthaltene Zeitverzögerungseinrichtung in Form eines Verzögerungsabschnitts 40, welcher zwischen dem Anschlagelement 26 und dem äußeren Rohrelement 14 angeordnet ist und die Relativ-Rotationsbewegung des Anschlagelementes 26 in die Freigabe-Position für die Anschläge für einen vorgewählten Verzögerungszeitraum bei Auftreten einer longitudinalen Druck- oder Zugkraft zwischen dem inneren Rohrelement 12 und dem äußeren Rohrelement 14 verhindert. Eingehend wird der Verzögerungsabschnitt 40 in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben werden.

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Ein Hammerabschnitt 42 weist neben zusammenwirkenden Anschlagflächen 44, welche bei einer zwischen den Rohrelementen 12 und 14 wirksamen Zugkraft aufeinanderprallen, auch noch zusammenwirkende Anschlagflächen 46 auf, welche bei einer zwischen den beiden teleskopartigen Rohrelementen und 14 auftretenden Druckkraft aufeinanderprallen.

Die zu einem Torsionsfederabschnitt 50 gehörende Torsionsfeder 48 ist über eine Evolventennut 52 an einem Kragen mit einer Nut an einem Ringansatz 56 des äußeren Rohrelementes 14 verbunden. Das andere Ende der Torsionsfeder 48 ist radial über eine halbkreisförmige Fingernutverbindung 49 mit dem einen Ende des Anschlagelementes 26 verbunden. Die Torsionsfeder 48 ist in der Weise um die Längsachse der Vorrichtung zwischen dem äußeren Rohrelement 14 und dem zwischenliegenden Anschlagelement 26 vorgespannt, daß letzteres gegenüber dem inneren Rohrelement 12 so weit verdreht wird, bis die Rollen 36 am Boden in den Kurvenstücken 38 aufliegen. Durch aufmerksames Verfolgen der nachfolgenden Beschreibungsteile wird man erkennen, daß eine Relativrotation zur Eingriffsposition der Anschläge 34 nur dann erfolgen kann, wenn die beiden teleskopartigen Rohrelemente 12 und 14 in Längsrichtung in eine Position gelangen, wo die Rollen 36 und die Kqrvenstücke 38 sämtlicher Anschläge 34 in Längsrichtung ausgerichtet sind.

Nun weiter zu den Anschlägen 34, die in Gruppen 57 aufgeteilt sind. Vier Gruppen 57 von Anschlägen liegen auf einer geraden Linie an dem inneren Rohrelement 12 und dem zwischenliegenden Anschlagelement 26 entlang. Jede Gruppe hat vier Anschläge 34, und jede Gruppe ist in Längsrichtung gegenüber der Nachbargruppe getrennt. Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt vom inneren Rohrelement 12 aus dem eingekreisten Bereich von Fig. 1, und Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine Linie 4-4 von Fig. 3. Außer den in Fig.

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sichtbaren vier Longitudinalgruppen gibt es zwei zusätzliche Gruppen 57 von Anschlägen, welche jeweils um 120° in Umfangsrichtung um das innere Rohrelement 12 herum versetzt sind. Die drei in Umfangsrichtung versetzten Reihen von Anschlägen 34 stimmen überein mit drei umfangsmäßig versetzten Kurvenstücken 38 und öffnungen 39, sichtbar in Fig. 4.

Wie schon gesagt, wird jeder Anschlag 34 durch eine am Anschlagelement 26 gelagerte Rolle 36 einerseits, und ein am inneren Rohrelement 12 angeordnetes Kurvenstück 38 andererseits gebildet. Jedes Kurvenstück 38 hat, siehe Fig. 3 und 4, zwei einander zugekehrte jedoch divergierende schräge Oberflächen 58 und 60, die gegenüber einem Boden 62 des Kurvenstücks nach außen in Richtung auf die längliche öffnung 39 divergieren. Die schrägen Oberflächen 58 und 60 divergieren schraubenlinienförmig gegenüber einer Mittellinie 64, welche tangential zum inneren Rohrelement 12 und senkrecht zu dessen Mittelachse verläuft. Gemäß Fig. 1, 3 und 4 befindet sich entlang jeder Anschlagreihe eine längliche öffnung 39, die geradlinig am inneren Rohrelement 12 entlang verläuft und in Verbindung steht mit den öffnungen sämtlicher Kurvenstücke 38, die auf der gleichen Longitudinallinie liegen. ·

Somit drückt die Torsionsfeder 48 das Anschlagelement 26

relativ zu dem inneren Rohrelement 12 in Umfangsrichtung

in eine Lage, wo die Rolle 36 auf dem Boden 62 ihres zugeordneten Kurvenstückes 38 aufliegt.

Nehmen wir an, der Verögerungsabschnitt 40 sei unwirksam. Tritt jetzt eine Longitudinal-Druckkraft zwischen dem inneren Rohrelement 12 und dem äußeren Rohrelement 14 auf, weil beispeilsweise das äußere Rohrelement 14 festgehalten ist und auf den in die Innengewinde-Ausdrehung 16 eingeschraubten oberen Bohrstrang eine nach unten gerichtete

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Kraft ausgeübt wird, dann rollt jede Rolle 36 auf der ihr zugeordneten schrägen Oberfläche 60 ab und zwingt dadurch das Anschlagelement 26, von der Ausdrehung 16 her gesehen sich im Uhrzeigersinne zu drehen. Die Rotation dauert an, bis die Rolle 36 eine Auslöseposition erreicht, und das ist bei der zugehörigen länglichen Öffnung 39. Jetzt ist das innere Rohrelement 12 von der Haltewirkung der Rollen 36 befreit und fällt nach unten. Diese Abwärtsbewegung des inneren Rohrelementes 12 hält an, bis die zusammenwirkenden Anschlagflächen 46 aufeinanderprallen und einem an den Außengewindeansatz 18 angeschraubten steckengebliebenen Objekt einen harten, nach unten gerichteten Schlag versetzen. Ähnliches erfolgt, wenn eine Zugspannung zwischen den Rohrelementen 12 und 14 auftritt, weil das äußere Element 14 fe^rtsitzt und das innere Element 12 nach oben gezogen wird. Diese Zugspannung läßt jede Rolle 36 an der unteren Oberfläche 58 ihres zugehörigen Kurvenstückes 38 anliegen und zwingt dadurch das Anschlagelement 26, sich vom Gewindeansatz 16 her gesehen im Uhrzeigersinne zu verdrehen, bis die Rollen die Auslöseposition erreichen und in die betreffende längliche Öffnung 39 einfallen. In diesem Moment bewegt sich das innere Rohrelement 12 nach oben gegenüber dem Anschlagelement 26 und dem äußeren Rohrelement 14, und die Rollen bewegen sich in der länglichen Öffnung 39 weiter, bis die zusammenwirkenden Anschlagflächen 44 aufeinanderprallen und dem an den unteren Gewindeansatz 18 angeschlossenen steckengebliebenen Objekt einen scharfen, nach oben gerichteten Schlag versetzen.

Es ist leicht einzusehen, daß die Torsionsfeder 48 für ein Drehmoment sorgt, welches die Rotation des Anschlagelementes 26 relativ zu den beiden teleskopartigen Rohrelementen 12 und 14 so lange verhindert, bis die zwischen den beiden teleskopartigen Elementen auftretende Longitudinalkraft

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einen bestinunten Betrag erreicht hat. Durch Erhöhen der Federvorspannung kann man den Betrag der Kraft anheben, die erforderlich ist, um das Anschlagelement 26 in die Auslöseposition der Anschläge 34 zu bringen.

Aufgabe des am besten aus Fig. 2 entnehmbaren und zwischen dem Anschlagelement 26 und dem äußeren Rohrelement 14 liegenden Verzögerungsabschnitts 40 ist es, die Relativ-Rotationsbewegung des Anschlagelementes 26 für einen vorbestimmten Zeitraum zu verhindern, so daß das Anschlagelement seine Auslöseposition für die Dauer dieses Zeitraumes nicht erreichen kann. Dieser Zeitraum beginnt zu laufen, sobald zwischen den beiden teleskopartigen Elementen 12 und 14 genügend Longitudinalkraft besteht, um die entgegengesetzt wirkende Vorspannung der Torsionsfeder 48 zu überwinden. Hierzu gehört ein Wandler 65 zum Konvertieren der Rotationsbewegung des Anschlagelementes 26 in eine lineare Longitudinalbewegung in der Rüttelvorrichtung. Der Wandler 65 besteht aus einem ersten Teil 66 am Anschlagelement 26, und einem zweiten Teil 68 an einem Rohrteil 73. Beide Teile 66 und 68 haben einander zugekehrte schräge Kurvenflächen 66a bzw. 68a, die aufeinandergleiten und aus den Fig. 2, 5 und 7 entnehmbar sind. Auf diese Weise verursacht eine Rotation des Anschlageleifientes 26 eine Rotation von Teil 66, und dadurch werden wiederum Oberflächen 66a und 66b zur gegenseitigen Relativ-Rotation gebracht. Weil das zweite Teil 68 festsitzt, kann es nicht rotieren, und somit erbringt die Rotation der überflächen 66a und 66b eine Kraft gegen die schrägen Kurvenfiächen 68a und 68b mit sich, welche zu einer Longitudinalbewegung des zweiten Teils 68 nach rechts führt, wie in Fig. 2 und 7 gesehen. In diesem Zusammenhang sei festgestellt, daß sich das Anschlagelement 26 stets im Uhrzeigersinne dreht, gesehen von der Innengewinde-Ausdrehung 16 am Ende der Rüttelvorrichtung 10.

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Zum Verzögerungsabschnitt 40 gehört eine im wesentlichen fluid-dichte kreisrunde und sich in Längsrichtung der Vorrichtung erstreckende Kammer 72 zur Aufnahme eines Fluid wie öl, in der sich ein zum Rohrteil 73 gehörender Kolben befindet, welcher in Längsrichtung der Kammer verschiebbar ist und diese mit seinen beiden Enden in zwei im wesentlichen voneinander fluid-isolierte Kammerabschnitte unterteilt. Dieser Kolben 74 ist ähnlich wie das Anschlagelement 26 rohrförmig gestaltet und läßt sich zwischen der Außenoberfläche des inneren Rohrelementes 12 und der Innenoberfläche des äußeren Rohrelementes 14 verschieben.

Seitlich an dem Kolben 74 befindet sich ein in der Einleitung als Regler bereits angeführtes Drosselventil 76, welches einen im wesentlichen konstanten Flüssigkeitsstrom von dem einen Kolbenende 74a durch den Kolben 74 zu dessen anderem Ende 74b fließen läßt, unabhängig von den unterschiedlichen Kräften, die durch den Wandler 65 bei einer Longitudinalkraft zwischen den beiden teleskopartigen Elementen 12 und abgegeben werden. Das Drosselventil 76 befindet sich in einem die beiden Kolbenenden 74a und 74b verbindenden Kanal 75.

Zusätzlich zu diesem Konstantstrom-Drosselventil 76 sitzt an einem die beiden Kolbenenden 74a un^:d 74b miteinander verbindenden Kanal 80 ein Rückschlagventil 78, welches einen Fluidstrom nur vom Kolbenende 74b in Richtung auf das Kolbenende 74a zuläßt, in Gegenrichtung jedoch sperrt.

In einem nicht dargestellten und winkelmäßig versetzten separaten Kanal 75 befindet sich noch einmal genau so ein Konstantstrom-Drosselventil 76, und dann gibt es noch dreizehn zusätzliche separate Rückschlagventile 78 in vierzehn zusätzlichen winkelmäßig versetzten und nicht dargestellten Kanälen 80, die alle die gleiche Durchlaßrichtung haben wie das zuvor beschriebene Rückschlagventil 78. Selbstverständlich

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hat die Zahl der Kanäle und Drossel- bzw. Rückschlagventile keinen Einfluß auf den Erfindungscharakter. Insgesamt hat das dargestellte Ausführungsbeispiel sechzehn gleichmäßig über den Umfang des Kolbens 74 verteilte Kanäle, von denen zwei als Kanäle 75 und der Rest als Kanäle 80 benutzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel war es günstig, die Drosselventile 76 in den Kanälen 75 näher an das Kolbenende 74b, und über das Kanalende am anderen Kolbenende 74a ein Sieb zu setzen, um Fremdkörper fernzuhalten.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Drosselventile 76 vom Typ 281 Flosert, hergestellt von der Lee Company, und ein nicht dargestelltes Sieb schützt die rechte Ventilseite. Die Rückschlagventile sind Größe 187, hergestellt von der Lee Company. Dies nur als Beispiel.

Außen ist der Kolben 74 gegenüber der Innenwand des äußeren Rohrelementes 14 durch einen in eine Nut eingelassenen O-Ring 81, und innen gegenüber der Außenwand des inneren Rohrelementes 12 durch einen ebenfalls zum Teil in eine Nut eingelassenen O-Ring 82 abgedichtet.

Sobald zwischen den beiden teleskopartigen Elementen 12 und 14 eine Longitudinalkraft angelegt wird, die ausreicht, um die ROckhaltekraft der Torsionsfeder 48 zu überwinden, beginnt sich das Anschlagelement 26 relativ zum inneren Rohrelement 12 und äußeren Rohrelement 14 in Richtung auf die Auslöseposition der Anschläge 34 zu drehen. Diese Rotationstendenz wird jedoch durch den Wandler 65 in eine Linearbewegung umgeformt und dabei eine Kraft auf den Kolben 74 übertragen, die ihn gemäß Fig. 2 in Richtung auf das rechte Ende der Kammer 72 verschieben möchte. Dadurch baut sich in dem Fluid am Ende 74a des Kolbens 74 ein Druck auf, und da das Rückschlagventil 78 in dieser Richtung gesperrt ist, kann Fluid nur durch den Kanal 75 und das darin befindliche

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Drosselventil 76 zum anderen Kolbenende 74b abfließen. Es erfolgt ein genau bemessener Fluid-Abfluß durch das Drosselventil zum Kolbenende 74b, und der Kolben 74 bewegt sich langsam bis in eine Position, wo das Anschlagelement 26 sich in die Auslöseposition der Anschläge drehen kann. Danach erfolgt die Longitudinalbewegung der teleskopartigen Elemente 12 und 14, und schließlich tritt der zuvor beschriebene Hammereffekt ein.

Eine ständig gegen das Ende 74a des Kolbens 74 drückende schraubenförmige Druckfeder 83 dient zum Zurücksetzen des Kolbens. Die Rüttelvorrichtung wird zurückgesetzt nach Auslösung der Anschläge durch Relativbewegung der teleskopartigen Elemente 12 und 14, bis die Rollen aufgereiht sind und sich in Eingriff mit ihren zugeordneten Kurvenstücken unter dem Einfluß der Kraft der Torsionsfeder 48 drehen. Nachdem dies eingetreten ist, wird der Druck zwischen den Teilen 66 und 68 aufgehoben, so daß die Druckfeder 83 den Kolben 74 nach links in seine Ausgangsposition verschieben kann, wo dessen Ende 74b an einer nach innen ragenden Schulter 14a des äußeren Rohrelementes 14 zur Anlage kommt.

Die Rüttelvorrichtung enthält ferner eine statische Verzögerungs-Dichtungspatrone 85 mit ein£m vorstehenden Evolventenkeil 84, der in eine innenseitig in das äußere Rohrelement 14 eingearbeitete Nut eingreift. Diese ineinandergreifende Nut-Keilverbindung 84, 86 verhindert eine Verdrehung der Dichtungspatrone 85 einerseits und eine Verdrehung des Kolbens 74 unter der Einwirkung der durch die Aschläge verursachten Kraft andererseits. Gemäß Fig. 2 und enthält die statische Verzögerungs-Dichtungspatrone 85 drei in Längsrichtung verlaufende Finger 88, von denen in den Fig. nur zwei zu sehen sind. Diese Finger 88 sind gleichmäßig über den Umfang eines Kreises verteilte und durch Ausschnitte voneinader getrennte Kreissegmente. Auch das

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Ende 74a des Kolbens 74 hat drei ähnliche axial verlaufende Finger 90, die ebenfalls Kreissegmente sind und zwischen Seiten 88a der Finger 88 eingreifen, so daß hier eine Fingerverzahnung gebildet wird. Die Seiten 88a und 90a der Finger 88 und 90 liegen aneinander und verhindern auf Grund der Nut-Keilarretierung der Dichtungspatrone 85 eine Verdrehung des Kolbens 74, während andererseits eine gleitende Longitudinalbewegung im Verlauf der Oberflächen 88a und 90a der Finger 88 und 90 möglich ist, wenn sich der Kolben 74 in Längsrichtung verschiebt. Das dem Kolben entgegengesetzte Ende der Druckfeder 83 liegt an einer Stirnfläche der Dichtungspatrone 85 an. Ein Verlängerungsstück 92 trägt den Außengewindeansatz 18 am unteren Ende der Rüttelvorrichtung, und am entgegengesetzten Ende des Verlängerungsstückes 92 befindet sich ein Außengewindeansatz, der sich in eine Innengewinde-Ausdrehung einsetzen läßt, wie sie an der Innenwand des äußeren Rohrelementes angebracht ist. Dss Verlängerungsstück 92 bildet einen Stöpsel, der in das untere Ende der Dichtungspatrone 85 eingreift und verhindert, daß diese sich axial aus dem unteren Ende der Rüttelvorrichtung herausbewegt.

Wie man sieht, ist die Fluid-Kammer 72 ausgedehnt und erstreckt sich zwischen den beiden teleskopartigen Elementen 12 und 14 von der Dichtungspatrone 85 bis zu einer Kompensationsdichtung 93, enthält also sowohl den Verzögerungsabschnitt 40 als auch den Anschlagabschnitt 24. Das bedeutet, daß man das gleiche Fluid sowohl für den Betrieb des Verzögerungsabschnitts 40 als auch für die Schmierung des Anschlagabschnitts 24 benutzt. Ferner ist der Anschlagabschnitt vom Verzögerungsabschnitt 40 aus in Richtung auf die Feder-Nut-Verbindung 20 gelegen, befindet sich also in der normalen vertikalen Betriebslage der Rüttelvorrichtung oben. Da leichtere Bestandteile des Fluid, wie Blasen, Verunreinigungen usw. in der Kammer 72 immer nach oben

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steigen werden, entfernen sie sich vom Kolben 74, und dieser kann zuverlässig und konstant arbeiten.

Die als Volumenausgleich für die Kammer 72 dienende Kompensationsdichtung 93 besteht im wesentlichen aus einer zwischen den beiden Rohrelementen 12 und 14 mit Hilfe von O-Ringen und 98 fluid-dicht eingesetzten und in Längsrichtung verschiebbaren Dichtungsbuchse 94. Eine in einem Ringraum um das innere Rohrelement 12 herum angeordnete schraubenförmige Druckfeder 100 ist mit Vorspannung zwischen dem einen Ende der Dichtungsbuchse 94 und einer nach innen ragenden Schulter 102 des äußeren Rohrelementes 14 eingesetzt und drückt die Dichtungsbuchse 94 in Richtung auf eine andere ebenfalls nach innen ragende Schulter 104 des äußeren Rohrelementes 14. Dehnt sich das Fluid in der Kammer 72 aus, dann wird die Dichtungsbuchse 94 zwangsläufig in Richtung auf die Schulter 102 verschoben, und das Volumen der Kammer 72 wird größer. Bei abnehmendem Fluid-Volumen drückt die Feder 100 die Dichtungsbuchse 94 wieder zurück in Richtung auf die Schulter 104.

Als Gleitlager für die relative Longitudinalbewegung zwischen dem inneren Bauelement 12 und dem äußeren Rohrelement 14 dienen vier an letzterem befestigte, in Längsrichtung in Abständen verteilte Buchsen 106.

öffnungen 108 im Drehantriebs-Abschnitt 22, öffnungen 110 im Hammerabschnitt 42 und öffnungen 112 im Kompensationsdichtungs-Abschnitt 93 gestatten die Zirkulation von Bohrfluid in den einzelnen Sektionen der Rüttelvorrichtung.

Natürlich steht es dem Fachmann frei, anstelle der hier offenbarten O-Ring-Dichtungen andere bewährte Dichtungstypen zu verwenden.

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Aus Gründen der Montage-Erleichterung ist das äußere Rohrelement 14 aus mehreren überlappend miteinander verschraubten Sektionen 120 bis 126 hergestellt. In ähnlicher Weise besteht das innere Rohrelement 12 aus einem Oberteil 12a und einem Unterteil 12b, und beide sind durch einen mit Gewinde versehenen Verbinder 130 zusammengehalten, welcher die Anschlagflächen 44 trägt.

Zu beginn der Hauptmontage bringt man am inneren Rohrelement 12 die Buchsen 106 unter Verwendung von Halteringen 107 an, dann fügt man Zwischendichtungen 109 in die Fugen des äußeren Rohrelementes ein. Dann werden die Dichtungselemente 81, 82, 96, 98 und 111 in die Dichtungspatrone 85, den Kolben 74 und die Dichtungsbuchse 94 eingesetzt. Man befestigt die Drosselventile 76 mit einem Sieb für jedes und die Rückschlagventile 78 am Kolben 74, wie zuvor beschrieben.

Der praktische Zusammenbau der Rüttelvorrichtung 10 erfolgt von links nach rechts in folgender Weise: Man schiebt Sektion 120 auf das Oberteil 12a und bildet die Feder-Nut-Verbindung Man schraubt den Verbinder 130 auf das Oberteil 12a und be festigt es mit Schrauben. Dann werden folgende Elemente auf das Unterteil 12b des inneren Rohrelementes 12 aufgeschoben: Sektion 122, Dichtung 94, Druckfeder 100 und Sektion 121. Dann schraubt man das Unterteil 12b des Rohrelementes 12 in das andere Ende des Verbinders 130 ein und befestigt es mit Schrauben. Anschließend kann man die Sektionen 120, 121 und 122 des äußeren Rohrelementes miteinander verschrauben.

Die Torsionsfeder 48 wird über das Unterteil 12b von Rohr element 12 geschoben, und dann bringt man die Feder-Nut- Verbindung 56/52 von Rohrelement 12 bzw. Sektion 122 zum Eingriff. Danach wird Sektion 123 an Sektion 122 angeschraubt. Danach schiebt man das Drucklager 28 über das Frontende des

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Anschlagelement-Oberteils 26a, und dann dieses Oberteil 26a über das Unterteil 12b des inneren Rohrelementes 12, wobei das untere Ende der Torsionsfeder 48 in die Fingernut 49 eingreift.

Zum Vorspannen der Torsionsfeder 48 verdreht man das Anschlagelement-Oberteil 26a entgegen dem Uhrzeigersinne, in Fig. 1 von rechts gesehen, bis die öffnungen für die Rollen im Oberteil 26a des Anschlagelementes 26 mit den entsprechenden öffnungen 38 des inneren Rohrelementes 12 aufgereiht sind. Dann setzt man die Rollen 36 unter Beibehaltung der Vorspannung der Torsionsfeder 48 in das Oberteil 26a ein. Danach werden die geschlitzten Buchsen 32 und das Drucklager 28 und die Ringfeder 29 am unteren Ende des Oberteils 26a des Anschlagelementes 26 aufgesetzt. Sektion 124 wird danach über das Oberteil 26a geschoben und an das untere Ende der Sektion 123 angeschraubt.

Die Vorrichtung ist dann unverriegelt, und die Anschlagflächen 46 berühren sich. Dann wird das Drucklager 28 über das obere Ende des Unterteils 26b geschoben, und anschließend wird dieses Unterteil 26b des Anschlagelementes 26 über das Unterteil 12b des inneren Rohrelementes 12 geschoben. Dann positioniert man die Rollen in die öffnungen des Unterteils 26b. Anschließend schiebt man progressiv das Unterteil 26b in Fig. 1 nach links, während die Rollen eingesetzt werden, bis die Fingernut 51 vollständig erfaßt ist. Dann setzt man Drucklager 28 und Ringfeder 30 am unteren Ende des Unterteils 26b ein. Schließlich wird Sektion 125 in Sektion 124 eingeschraubt.

Daraufhin wird die Vorrichtung gespannt und das den Kolben 74 enthaltende Rohrteil 73 über das Unterteil 12b des inneren Rohrelementes 12 geschoben, wobei die Kurvenflächen 66a und

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68a vollständig in Eingriff gelangen. Dann setzt man die schraubenförmige Druckfeder 83 auf das Rohrteil 73 und schiebt die Dichtungspatrone 85 über das Unterteil 12b, wobei die Druckfeder 83 zusammengedrückt wird, bis die Finger 88 und 90 vollständig miteinander im Eingriff stehen.

In Höhe einer Öffnung 131 in der Sektion 125 besitzt die Dichtungspatrone 85 an ihrem rechten Ende einen Schlitz 132, in den ein die Öffnung 131 durchragender Stift 128 eingreift und dadurch die Dichtungspatrone 85 im durch die Druckfeder vorbelasteten Zustand hält. Der Schlitz 132 ist hier nur ein Ausführungsbeispiel, bei entsprechender Verlängerung der Dichtungspatrone nach rechts (gesehen in Fig. 2) an einem Einfüllstöpsel 134 vorbei könnte man auch eine Ringut anbringen.

Außer dem Einfüllstöpsel 134 an der Dichtungspatrone 85 gibt es einen zweiten Einfüllstöpsel 138 an dem der Sektion 123 zugekehrten Ende von Sektion 122. Somit besitzt die Kammer 72 an beiden Enden je eine durch einen dieser eingeschraubten Einfüllstöpsel verschlossene Einfüllöffnung. Es handelt sich hierbei um Zwei-Weg-Vakuum-Füllstöpsel.

Fig. 11 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die unterhalb des Einfüllstöpsels 138 im Kreis 1A von Fig. 1 liegende Buchse 106. Diese besitzt, wie auch Fig. 12 zeigt, zwei umlaufende Ringnuten und vier um 90° über den Umfang versetzte Längsnuten. Wie man die Buchse 106 auch einsetzt, immer wird eine der Ringnuten unterhalb des Einfüllstöpsels 138 liegen, so daß sich die Einfüll-Flüssigkeit ungehindert verteilen kann.

Der Füllvorgang, bei dem die Kammer mit dem Verzögerungsabschnitt 40 und dem Anschlagabschnitt hydraulisch vollständig gefüllt werden müssen, ist von großer Wichtigkeit. Wie schon gesagt, wird die Kammer 72 durch den Kolben 74 in

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einen rechts und links vom Kolben liegenden Kanunerabschnitt unterteilt, und die Drosselventile 76 sowie die Rückschlagventile 78 stellen begrenzte Fluid-Verbindungen zwischen beiden Kammerabschnitten dar. Außerdem haben Drossel- und Rückschlagventile einen kleinen Oberwindungsdruck, bei dem Fluid erst hindurchfließt. Man muß also schon aufpassen, daß beide Kammerabschnitte vollständig und gleichmäßig mit Fluid gefüllt werden.

Wie Fig. 10 zum Füllvorgang zeigt, schließt man über ein Absperrventil 152 und ein T-Stück 154 eine Vakuumpumpe an, während ein Reservoir mit einem für die Kammer 72 geeigneten Fluid über ein weiteres Absperrventil 158 mit der anderen Seite des T-Stückes 154 verbunden ist. Der übrige Anschluß des T-Stückes 154 wird über ein zweites T-Stück 160 mit beiden Einfüllstöpseln 134 und 138 verbunden.

Wenn beide Einfüllstöpsel 134 und 138 in Füllposition gedreht sind, dann befindet sich der untere O-Ring jedes Stöpsels außerhalb des kleinen Loches der entsprechenden öffnung, so daß an beiden Stöpseln 134 und 138 ein freier Durchlaß in die entgegengesetzten Enden der Kammer 72 existiert. Die beiden Absperrventile T52 und 158 sind zunächst gesperrt.

Sobald Absperrventil 152 geöffnet wird, evakuiert die Vakuumpumpe 150 die 72 von beiden Enden her. Dieses Vakuum wird lange genug aufrechterhalten, damit unerwünschte Fluidreste aus der Kammer 72 restlos entfernt werden. Wenn anschließend bei bestehendem Vakuum in der Kammer 72 das Absperrventil 152 geschlossen und das andere Absperrventil 158 geöffnet wird, saugt das Vakuum aus dem Reservoir 156 Fluid durch Einfüllstöpsel 134 und 138 an, bis die Kammer 72 vollständig von beiden Seiten her gefüllt ist.

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Durch dieses Verfahren ist es möglich, die Kammer 72 mit ihren vielen Teilen, Konturen und Winkelchen sowie die Hinterschneidungen an den Drossel- und Rückschlagventilen vollständig zu füllen, ohne daß Luftblasen verbleiben. Dies ist sehr wichtig, weil man für einen ordentlichen Betrieb des Kolbens 74 ein gleichförmiges Fluid und gleichförmigen Fluid-Druck benötigt.

Bei noch angeschlossenem Fluid-Reservoir werden dann die Einfüllstöpsel 134 und 138 dicht gemacht, bis ihre unteren O-Ringe an den kleineren Durchmesserabschnitten der Kanäle anliegen und diese abdichten. Dann entfernt man Vakuumpumpen- und Reservoir-Anschlüsse. Die das Verlängerungsstück 92 bildende Sektion 126 des äußeren Rohrelementes 14 wird dann in ihre richtige Position am rechten Ende der Sektion 125 geschraubt, und der Haltestift 128 wird entfernt. Das Verlängerungsstück dient jetzt als Halterung, welche die Dichtungspatrone am Platz festhält.

Fassen wir zusammen: Wir haben eine Bohrloch-Rüttelvorrichtung mit einem inneren und einem teleskopartig darumliegenden äußeren Rohrelement, die gegenseitig nichtverdrehbar sind. Ein Zwischenelement ist verdrehbar gegenüber den teleskopartigen Rohrelementen angeordnet und in Längsrichtung mit einem der teleskopartigen Elemente verbunden. Zwischen dem Zwischenelement und einem der teleskopartigen Elemente befindet sich ein auslösbarer Anschlag. Das Zwischenelement verdreht sich relativ zu den teleskopartigen Rohrelementen, wenn man zwischen den beiden eine vorbestiramte minimale Longitudinalkraft wirken läßt. Diese Rotation führt zu einer Auslösung der Anschlageinrichtung und zu einer Bewegung der teleskopartigen Elemente bis zum Aufeinanderprallen von Prallflächen an den teleskopartigen Elementen. Eine wesentliche Verbesserung besteht darin, daß eine Zeitverzögerungseinrichtung zwischen dem Zwischenelement

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und mindestens einem der teleskopartigen Rohrelemente angeordnet ist, um die Relativ-Rotation für die Dauer eines vorbestimmten Zeitraumes nach Anlegen der minimalen Longitudinalkraft zu verzögern. Vorzugsweise sind die Zeitverzögerungseinrichtung und die Anschlageinrichtung in einer gemeinsamen Kammer untergebracht, und ein Verzögerungsglied der Zeitverzögerungseinrichtung benutzt das gleiche Fluid, welches zur Schmierung der Anschlageinrichtung
benutzt wird. Ferner wird noch ein Verfahren zum Füllen
dieser gemeinsamen Kammer aufgezeigt.

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Claims

Ansprüche

1. Bohrloch-Rüttelvorrichtung, mit einem teleskopartig in ein äußeres Element eingreifenden inneren dornartigen Element, mit je einem Anschluß an den beiden Elementen, einem zwischen beiden Elementen angeordneten und relativ zu ihnen längsbeweglichen Drehantrieb, und mit einem gegenüber den beiden teleskopartigen Elementen drehbar und zwischen diesen angeordneten, an dem inneren Element longitudinal befestigten Zwischenelement, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zwischenelement (26) und einem der teleskopartigen Elemente eine auslösbare Anschlageinrichtung (24) angeordnet ist, die eine relative Longitudinalbewegung des Zwischenelementes und der beiden teleskopartigen Elemente verhindert und bei Anlegen einer vorbestimmten Mindest-Longitudinalkraft eine Relativ-Rotation zwischen dem Zwischenelement und den beiden teleskopartigen Elementen in eine Auslöseposition bewirkt, wo eine Longitudinalbewegung der teleskopartigen Elemente (12, 14) möglich ist; daß zwischen dem Zwischenelement und einem der teleskopartigen Elemente (12 oder 14) eine diese Relativ-Rotation in die Auslöseposition zwischen dem Zwischenelement und einem der teleskopartigen Elemente für einen vorgewählten Zeitraum des Anlegens einer solchen vorbestimmten Longitudinalkraft verhindernde Zeitverzögerungseinrichtung (40) angeschlossen ist; und daß eine zusammenwirkende Aufprallflächen (44, 46), von denen sich an jedem der teleskopartigen Elemente mindestens eine befindet, aufweisende Hammereinrichtung (42) so angeordnet ist, daß ihre Aufprallflächen an einem Ende einer solchen Longitudinalbewegung Kontakt bekommen .

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2. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische Einrichtung (48) zum Vorspannen des Zwischenelementes (26) in Drehrichtung gegenüber einem teleskopartigen Element (z.B. 12) in von der Auslöseposition abgekehrter Richtung und zum Vorbestimmen der Mindestkraft.

3. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Zeitverzögerungseinrichtung (40) ein Wandler (65) zum Verwandeln einer Rotationsbewegung des Zwischenelementes (26) in eine lineare Longitudinalbewegung in der Rüttelvorrichtung und ein Verzögerer (72 ...) zum Zurückhalten der Longitudinalbewegung für den vorbestimmten Zeitl mm gehören.

4. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Wandler (65) ein am Zwischenelement (26) befestigtes erstes Teil (66) und ein sowohl an mindestens einem der teleskopartigen Elemente für eine Längsbewegung in der Vorrichtung als auch am Verzögerer befestigtes zweites Teil (68) gehören, von denen mindestens das eine Teil eine in die Längsrichtung der Vorrichtung blickende schräge Oberfläche aufweist, die mit dem anderen Teil zusammenarbeitet.

5. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Verzögerer eine im wesentlichen fluid-dichte Kammer (72) gehört, die sich in Längsrichtung der Vorrichtung erstreckt und einen dieselbe in zwei getrennte Kammerabschnitte unterteilenden längsverschiebbaren Kolben (74) enthält, und daß ein Durchflußregler (76) unter Umgehung des Kolbens die beiden Kammerabschnitte in der Weise verbindet, daß ein von durch den Wandler auf den Kolben übertragenen Kraftänderungen im wesentlichen unabhängiger konstanter Fluidstrom ermöglicht wird.

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6. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Fluid von dem einen Kairanerabschnitt an dem Kolben vorbei in den anderen Kammerabschnitt fließen lassendes Einweg-Ventil (78).

7. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (74) in der Kammer durch eine elastische Einrichtung (83) in eine Ausgangsposition vorgespannt ist.

8. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (65) zwischen dem Zwischenelement (26) und dem Kolben (74) angeordnet ist.

9. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung schraubenförmig gewickelt und auf der Seite des Kolbens wirksam ist, die entgegengesetzt zu dem Wandler liegt, um den Kolben nach Anlegen der Longitudinalkraft wieder in seine Ausgangsposition zurückzuführen.

10. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (74) gegenüber einem der teleskopartigen Elemente (12 oder 14) durch Mittel gegen Relativ-Rotation gesperrt ist.

11. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel aus einem an dem betreffenden teleskopartigen Element befestigten ersten Element (88) und einem am Kolbenende befestigten zweiten Element (90) bestehen, und daß diese Elemente sich in Längsrichtung der Vorrichtung erstrecken und ineinandergreifen.

12. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Kammer auch einen Anschlag enthält.

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13. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

3 bis 12, gekennzeichnet durch je eine Einfüllöffnung (134,138) an jedem Ende der Kammer (72) , von denen sich die erste nahe dem Kolben und die andere nahe dem Anschlag befindet, so daß ein gleichzeitiges Befüllen der Kammer zu beiden Seiten des Kolbens möglich ist.

14. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drehantrieb nahe einem Ende der Vorrichtung, und die Zeitverzögerungseinrichtung in der Kammer nahe dem anderen Ende der Vorrichtung befindet, und daß sich die Anschlageinrichtung (24) in der Kammer und zwischen dem Wandler (65) und dem Kolben (74) befindet, so daß bei vertikaler Orientierung der Rüttelvorrichtung mit oberhalb des Kolbens liegender Anschlageinrichtung leichtere Bestandteile im Fluid nach oben und vom Kolben fort steigen.

15. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

3 bis 12, gekennzeichnet durch eine Kompensationsdichtung (93) an dem einen Ende der Kammer, die bei Fluid-Expansion eine Erweiterung des Kammer-Volumens ermöglicht.

16. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Anschlageinrichtung (24) an je einem der beiden teleskopartigen Elemente (12, 14) befindlich und so miteinander in Eingriff bringbar sind, daß eine relative Longitudinalbewegung zwischen den teleskopartigen Elementen und dem Zwischenelement (26) verhindert wird, aber nach einer Relativ-Rotation in eine Auslöseposition voneinander trennbar sind, so daß danach eine solche Longitudinalbewegung möglich ist; und daß das eine Teil eine schräge Fläche aufweist, welche bei Auftreten einer Longitudinalkraft zwischen den teleskopartigen Elementen eine Relativ-Rotation des Zwischenelementes (26) und des zweiten teleskopartigen Elementes in eine solche Auslöseposition der genannten Teile veranlaßt.

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17. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb als Nut-Feder-Kombination zwischen den beiden teleskopartigen Elementen (12 und 14) gestaltet ist.

18. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung (48) ein Drehmoment von einer Größe aufbringt, welche die Mindest-Longitudinalkraft zwischen den teleskopartigen Elementen (12, 14) festlegt, bei der eine Rotation zwischen ihnen stattfindet.

19. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung hydraulischen Charakter hat; daß das Zwischenelement (26) zylindrisch ausgebildet, um das innere teleskopartige Element (12) herum drehbar sowie zwischen den beiden teleskopartigen Elementen (12, 14) angeordnet und in Längsrichtung gegenüber letzterem (14) fixiert ist; daß zu der Anschlageinrichtung an dem Zwischenelement (26) befindliche Rollen (36) sowie am inneren teleskopartigen Element (12) befindliche Kurven (38) gehören, die unter Verhinderung einer Relativ-Longitudinalbewegung der teleskopartigen Elemente (12, 14) miteinander in Eingriff bringbar und nach Relativ-Rotation in eine' Auslöseposition außer Eingriff bringbar sind, so daß eine Longitudinalbewegung möglich ist; und daß zu den Kurven einander zugekehrte schräge Flächen gehören, die bei Auftreten einer relativen Longitudinalkraft zwischen den teleskopartigen Elementen (12 und 14) in der einen oder anderen Richtung zwischen diesen beiden Elementen eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Zwischenelement (26) und dem inneren teleskopartigen Element (12) in diese Auslöseposition verursachen.

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20. Rüttelvorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Wandler (65) ein längliches Rohrelement (73) mit einem zentralen Kolbenabschnitt (74) gehört, das an seinem einen Ende ein zum Kolben koaxiales Kreissegment mit von der Seite gesehen schräger Kurvenfläche sowie mindestens einen ein zum Kolben koaxiales Kreissegment bildenden länglichen Finger, der sich in Längsrichtung zum Kolben erstreckt, aufweist; und daß sich durch den Kolbenabschnitt mindestens zwei Kanäle erstrecken, von denen einer ein Rückschlagventil (78) und mindestens ein anderer ein Konstantdurchfluß-Regelventil (76) enthält.

21. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenabschnitt (74) mittels einer ersten Dichtung außen gegenüber der Kammer-Innenwand, und das längliche Rohrelement mittels einer zweiten Dichtung innen gegenüber einer nach außen gerichteten Wandung der Kammer (72) abgedichtet ist.

22. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei solcher Kurvenflächen vorhanden sind.

23. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Finger vorhanden und über den Umfang verteilt angeordnet sind.

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