DE2824124A1

DE2824124A1 - LUBRICANT PRESSURE REGULATOR FOR EARTH DRILLS AND METHOD OF LUBRICATING DESSEL

Info

Publication number: DE2824124A1
Application number: DE19782824124
Authority: DE
Inventors: Stuart C Millsapps
Original assignee: Hughes Tool Co
Current assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1979-01-25
Also published as: RO84299A; RO84299B; FR2397514A1; CA1108597A; NL7806389A; SE7807248L; BR7802308A; GB1590264A

Description

SCHMIERMITTELDRÜCKREGLER FÜR ERDBOHRER UND VERFAHREN ZUM SCHMIEREN DESSELBEN.LUBRICANT PRESSURE REGULATOR FOR EARTH DRILLS AND METHOD OF LUBRICATION DESSELBEN.

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Erdbohrer und insbesondere auf einen verbesserten Schmiermitteldruckregler für Erdbohrer, sowie auf ein Verfahren zum Schmieren des Erdbohrers.The invention relates generally to earth drills, and more particularly to an improved lubricant pressure regulator for auger and a method of lubricating the auger.

Die im Bergbau benutzten Bohrer, einschliesslich der Erdbohrer mit drehbaren Fräsern, haben üblicherweise ein Schmiermittelsystem mit einem Druckregler zum Begrenzen des Druckunterschiedes zwischen dem Schmiermittel und dem Druck in der Bohrung. Ein solches Schmier mittelsystem hat üblicherweise eine flexible Membran , welche in einem Schmiermittelbehälter angeordnet ist und das Schmiermittel von dem Fluid in dem Bohrloch trennt. Ein Teil der Membran bewegt sich in Abhängigkeit des Druckunterschiedes beidseitig der Membran, um auf diese Weise den Unterschied zwischen dem Schmiermitteldruck und dem Fluiddruck in dem Bohrloch auszugleichen. The drills used in mining, including earth drills with rotary cutters, usually have a lubricant system with a pressure regulator to limit the pressure differential between the lubricant and the pressure in the well. Such a lubricant system usually has a flexible membrane which is arranged in a lubricant reservoir and separates the lubricant from the fluid in the wellbore. A part of the membrane moves as a function of the pressure difference on both sides of the membrane in order to compensate in this way the difference between the lubricant pressure and the fluid pressure in the borehole .

809884/0645809884/0645

Durch Temperatursteigerung des Schmiermittels bei Absenken des ι Erdbohrers in ein Bohrloch und infolge der Reibungswärme während
der Rotation des Erdbohrers erfolgt eine Ausdehnung des Schmier- _; mittels. Durch Temperaturzunahme können von dem Schmiermittel j auch gasförmige Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden. Falls der i Erdbohrer Abdichtungen besitzt zwischen den Fräsern und den Tragwellen derselben, welche ein Entweichen des Schmiermittels verhin-; dern, so ensteht durch die Temperatursteigerung eine Druckzunahme : in dem Schmiermittelsystem, wodurch die Membran beschädigt werden ! kann, falls sie gegen eine nach aussen führende öffnung gedruckt \ wird. Durch einen zu hohen inneren Druck kann auch die Abdichtung j zwischen den Fräsern und ihren Tragwellen beschädigt werden. Ein iBy increasing the temperature of the lubricant when the ι auger is lowered into a borehole and as a result of the frictional heat during
the rotation of the auger causes an expansion of the lubrication _; by means of. By increasing the temperature, gaseous hydrocarbons can also be released from the lubricant j. If the earth auger has seals between the milling cutters and the supporting shafts of the same, which prevent the lubricant from escaping; Otherwise, the rise in temperature results in an increase in pressure: in the lubricant system, which damages the membrane! may, if it is \ pressed against an outwardly leading opening. Excessive internal pressure can also damage the seal j between the milling cutters and their supporting shafts. An i

i Erdbohrer mit solchen Abdichtungen ist in der U.S. Patentschrift | 3,476,195 beschrieben, während ein Erdbohrer mit Abdichtungen, [ welche bei einem vorbestimmten Druck das Ausfliessen des Schmier-tmittels gestatten in der U.S. Patentschrift 3,230,020 beschrieben . ist.i auger with such seals is disclosed in U.S. Patent specification | 3,476,195, while an auger with seals [which, at a predetermined pressure, allows the lubricant to flow out permit in the U.S. Patent 3,230,020. is.

Eine Vorrichtung zur Verringerung der inneren Druckzunahme in ei- ·: nem abgedichteten Erdbohrer ist z.B. das Druckminderventil ent- . sprechend den U.S. Patentschriften 3,476,195 und 3,942,596. Da . bei Ausfallen eines Druckminderventiles die Wirksamkeit des gesamten Schmiermittel sy stemes verloren gehen kann, ist es wünschens-jwert dieses Ventil zu vermeiden, falls die innere Bruckzunshme auf! andere Art und Weise beschränkt werden kann. jA device for reducing the internal pressure increase in a-: The pressure reducing valve, for example, is detached from a sealed auger. speaking the U.S. Patents 3,476,195 and 3,942,596. There . If a pressure reducing valve fails, the effectiveness of the entire lubricant system can be lost, it is desirable to avoid this valve if the internal bridge increases! other ways can be restricted. j

Eine Möglichkeit zur Verringerung der Druckzunahme in einem abge-;One way to reduce the pressure increase in a reduced;

dichteten Erdbohrer ohne Anwendung eines Druckminderventiles liegti darin, in dem Behälter einen ausreichenden Raum für die Ausdehnung! vorzusehen. Da ein verhältnismässig hoher Pumpdruck erforderlich | ist zum vollständigen Füllen des Schmiermittelsystems, kann man
diesen Raum für die Ausdehnung des Schmiermittels erreichen durch j Schmiermittelentnahme nach einer Herabsetzung des Druckes. Ent- : sprechend einer anderen Möglichkeit kann der für die Ausdehnung ι des Schmiermittels erforderliche Raum bereit gestellt werden durch! Anwenden eines sehr dicken Reglerdeckels während dem Füllen, und j durch Ersetzen desselben durch einen dünneren Deckel für den Be- ! trieb, wodurch ein freier Raum in dem Behälter erhalten bleibt,sealed auger without the use of a pressure reducing valve lies in the fact that there is sufficient space in the container for expansion! to be provided. Since a relatively high pump pressure is required | is to completely fill the lubricant system, one can
this space for the expansion of the lubricant can be achieved by removing the lubricant after reducing the pressure. According to another possibility, the space required for the expansion of the lubricant can be made available by! Use a very thick regulator lid during filling, and j by replacing it with a thinner lid for loading! drifted, whereby a free space remains in the container,

809884/0645809884/0645

wie in der U.S. Patentschrift 3,917,028 beschrieben ist. Diese ! Verfahren sind an sich zufriedenstellend, sie sind aber dennoch Ias in U.S. U.S. Patent 3,917,028. These ! Procedures are satisfactory in themselves, but they are still I.

verbesserungsbedürftig. !needs improvement. !

Die Erfindung schafft ein verbessertes Schmiermittelsystem für
einen abgedichteten Erdbohrer sowie ein Verfahren zum Füllen desselben mit Schmiermittel. Die Erfindung schafft auch eine verbesserte Vorrichtung zur Verringerung der inneren Druckzunahme in dem Schmiermittelsystem eines abgedichteten Erdbohrers.The invention provides an improved lubricant system for
a sealed auger and a method of filling the same with lubricant. The invention also provides an improved apparatus for reducing the internal pressure increase in the lubricant system of a sealed auger.

Ausserdem schafft die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur
Verringerung der inneren Druckzunahme in dem Schmiermittelsystem
eines abgedichteten Erdbohrers, wobei eine vollständige Füllung
des Erdbohrers mit Schmiermittel gewährleistet und die Anwendung |The invention also provides an improved device for
Reducing the internal pressure increase in the lubricating system
a sealed earth auger, with a complete filling
of the earth auger with lubricant and the application |

eines Druckminderventiles nicht erforderlich ist. ja pressure reducing valve is not required. j

Entsprechend der Erfindung hat das verbesserte Schmiermittelsystem: für einen Erdbohrer ein Zurückhaltemittel zum Zurückhalten der ; Membran in ihrem Hohlraum in einer Stellung, in welcher ein wesentlicher Leerraum zwischen der Membran und dem Behälter auf der ; Bohrfluidseite der Membran vorgesehen ist. Das Zurückhaltemittel ! ist vorzugsweise ein Zurückhaltering, der die Membran in einer i Zwischenstellung zurückhält, damit sie sich strecken muss, um den j Leerraum auf der Bohrfluidseite der Membran zu füllen. Bei Aus- : dehnung des Schmiermittels streckt sich die Membran, wodurch das ! Volumen auf der Schmiermittelseite des Behälters steigt und die
Druckzunahme abfällt. Um eine vollständige Füllung zu gewährleisteii, wird das Schmiermittel in den Behälter gepumpt bis zu dem zum i Strecken der Membran erforderlichen Druck, damit der Leerraum voll-( ständig gefüllt wird. Anschliessend wird der Druck verringert, wo-j durch die Membran in ihre normale Stellung zurückgelangt und
Schmiermittel aus dem Behälter hinausdrückt. jIn accordance with the invention, the improved lubricant system has: for an auger, restraint means for restraining the; Membrane in its cavity in a position in which there is a substantial void between the membrane and the container on the; Bohrfluidseite the membrane is provided. The means of restraint! is preferably a retaining ring that retains the diaphragm in an intermediate position so that it must stretch to fill the j void on the drilling fluid side of the diaphragm. When the lubricant expands, the membrane stretches, which! Volume on the lubricant side of the container increases and the
Pressure increase drops. To ensure complete filling, the lubricant is pumped into the container up to the pressure required to stretch the membrane so that the empty space is completely filled. The pressure is then reduced, whereupon the membrane returns to its normal level Position returned and
Pushes lubricant out of the container. j

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dar-
;gestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, esAn embodiment of the invention is shown in the drawings
; and is described in more detail below, es

zeigen:demonstrate:

,Figur 1 eine teilweise Ansicht im Schnitt eines Erdbohrers entsprechend der Erfindung. - - , Figure 1 is a partial view in section of an auger the invention. - -

809884/0645809884/0645

Figur 2 eine vergrösserte Teilansicht im Schnitt des Druckreg- i lers des Erdbohrers nach Figur 1 mit einer Düse zum Einfüllen des i Schmiermittels.FIG. 2 shows an enlarged partial view in section of the pressure regulator lers of the auger according to Figure 1 with a nozzle for filling the i Lubricant.

Figur 3 eine Ansicht in Perspektive der Schutzhaube und des Deckels des Druckreglers nach Figur 1. ιFigure 3 is a perspective view of the protective hood and the cover of the pressure regulator according to Figure 1. ι

Figur 4 eine Schnittansicht der Membran des Druckreglers nach
Figur 1.FIG. 4 shows a sectional view of the membrane of the pressure regulator according to FIG
Figure 1.

In Figur 1 ist ein geschmierter, drehbarer Erdbohrer mit Fräsern J dargestellt und insgesamt mit 11 bezeichnet. Der Erdbohrer hat |In Figure 1 is a lubricated, rotatable auger with cutters J shown and designated as a whole by 11. The auger has |

■ einen Körper mit drei Köpfen 13, von welchen nur einer dargestelltj. ist. Jeder Kopf hat eine nach unten geneigte Tragwelle 15, welche; einen Fräser 17 mit Zähnen 19 trägt. Schmiermittelbohrungen 21■ a body with three heads 13, only one of which is shown. is. Each head has a downwardly inclined support shaft 15 which; a cutter 17 with teeth 19 carries. Lubricant holes 21

^: fördern Schmiermittel zu den Lagerflächen zwischen der Tragwelle
15 und dem Fräser 17. Ein Dichtungsring 23 verhindert das Eindringen von Bohrlochfluid zwischen die Lagerflächen und verhindert auch das Ausströmen des Schmiermittels in das Bohrloch. Eine solche Abdichtung ist in der U.S. Patentschrift 3,397,928 beschrieben. Ein Druckregler 25 unterstützt die Schmiermittelförderung
durch den Kanal 21 zu der Tragwelle 15 und begrenzt den Druckunterschied beidseitig der Abdichtung 23. ^: deliver lubricant to the bearing surfaces between the support shaft
15 and the milling cutter 17. A sealing ring 23 prevents the penetration of borehole fluid between the bearing surfaces and also prevents the lubricant from flowing out into the borehole. Such a seal is described in US Pat. No. 3,397,928. A pressure regulator 25 supports the delivery of lubricant
through the channel 21 to the support shaft 15 and limits the pressure difference on both sides of the seal 23.

i Wie aus Figur 2 ersichtlich ist befindet sich der Druckregler 25 ; in einem Behälter oder einer Aussparung 27. Der Behälter 29 hatAs can be seen from Figure 2, there is the pressure regulator 25; in a container or a recess 27. The container 29 has

eine Grundfläche 29 und Seitenwände 31,welche alle zylindrischa base 29 and side walls 31 which are all cylindrical

und abgestuft sind. Der Schmiermittelkanal 21 schneidet die Sei- \ and are graded. The lubricant channel 21 intersects the side \

: tenwände 31 und eine Bohrlochfluidbohrung, oder Auslassloch 33, | ; schneidet die Grundfläche 29. Ein Ende der Bohrlochf luidbohrung 33j ! ι: ten walls 31 and a borehole fluid bore, or outlet hole 33, | ; intersects the base 29. One end of the borehole fluid borehole 33j! ι

■ befindet sich im Mittelpunkt der Grundfläche 29, während das ande-j■ is in the center of the base 29, while the othere-j

J re Ende dieser Bohrung sich ausserhalb des Erdbohrers an der Ver-The end of this hole is outside the auger at the connection

zweigungsstelle desselben befindet, damit Bohrlochfluid in denBranch point of the same is so that borehole fluid in the

unteren Teil des Behälters 27 eindringen kann.lower part of the container 27 can penetrate.

j Eine Membran 35, vorzugsweise aus ölwiderstandsfähigem Gummi, oder ! Nitrilgummi, befindet sich in dem Schmiermittelbehälter 27 und
trennt das Schmiermittel von dem Bohrlochfluid, das durch die Boh-j A membrane 35, preferably made of oil-resistant rubber, or! Nitrile rubber, is located in the lubricant reservoir 27 and
separates the lubricant from the wellbore fluid flowing through the drilling

809884/0645809884/0645

rung 33 eindringt. Wie in Figur 4 dargestellt ist, ist die Membran, 35 im wesentlichen becherförmig und hat eine öffnung 37, Seiten- j wände 39 und einen Boden 41. Ein Teil der Bodenwände 39 ist falt-jtion 33 penetrates. As shown in Figure 4, the membrane is 35 essentially cup-shaped and has an opening 37, side j walls 39 and a bottom 41. Part of the bottom walls 39 is fold-j

bar, damit der Boden 41 zwischen die Seitenwände 39 zu falten ist, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Der Boden 41 ist längs der
Längsachse des Behälters 27 in Abhängigkeit des Druckunterschiedes beweglich. Die öffnung 37 hat einen nach aussen gerichteten Flansch 42, der an der Behältergrundfläche 29 am Schnittpunkt derselben
mit der Behälterseitenwand 31 anliegt, um das Bohrlochfluid von
dem Schmiermittel abzudichten. Eine metallische Scheibe 43 ist an
der Bohrlochseite des Membranbodens 41 befestigt zur Verstärkung \ des Membranbodens, damit derselbe nicht beschädigt wird falls er j gegen den Einlass der Bohrung 33 gedruckt wird. Der Zentrier- I knopf 45 gewährleistet, dass die Scheibe 4 3 konzentrisch über der j Bohrung 33 liegt. Ibar so that the bottom 41 is to be folded between the side walls 39, as shown in the drawing. The bottom 41 is along the
The longitudinal axis of the container 27 is movable as a function of the pressure difference. The opening 37 has an outwardly directed flange 42 which is attached to the container base 29 at the intersection of the same
with the container side wall 31 is applied to the borehole fluid from
to seal the lubricant. A metallic disc 43 is on
is the borehole side of the diaphragm base 41 is fixed to the reinforcement \ of the diaphragm base, so that the same are not damaged if it j is pressed against the inlet of the bore 33rd The centering button 45 ensures that the disk 43 lies concentrically over the bore 33. I.

Ein Zurückhaltemittel bestehend aus einem starren Metallband oder
einem Zurückhaltering 4 7 ist an einem Teil der Membranseitenwände
39 befestigt und drückt gegen die obere Seite des Flansches 42.
Ein Teil des Ringes 47 ragt innerhalb den Seitenwänden 39 um ein j bestimmtes Mass nach oben und dient als Versteifungsmittel zum
Versteifen eines Teiles der Seitenwände, damit dieser Teil nicht : gefaltet werden kann. Eine Nut 49 befindet sich in dem Ring 47
in der Nähe des Endes, das an dem Flansch 42 anliegt. Ein Dichtungs-j ring 51 (siehe Figur 2) ist in der Nut 49 angeordnet und dient als' zusätzliche Abdichtung, damit das Bohrlochfluid nicht auf die
Schmiermittelseite des Behälters 27 gelangen kann. Die Höhe des
; Ringes 47 wird ausgewählt, damit der Membranboden 41 in einen bestimmten Abstand vom Einlass der Bohrung 33 zu liegen kommt, fallsA restraint consisting of a rigid metal band or
a retaining ring 4 7 is on part of the membrane sidewalls
39 attaches and presses against the upper side of the flange 42.
A part of the ring 47 protrudes within the side walls 39 by a certain amount upwards and serves as a stiffening means for
Stiffen part of the side walls so that this part cannot: be folded. A groove 49 is located in the ring 47
near the end that abuts flange 42. A sealing ring 51 (see FIG. 2) is arranged in the groove 49 and serves as an additional seal so that the borehole fluid does not get on the
Lubricant side of the container 27 can get. The amount of the
; Ring 47 is selected so that the membrane bottom 41 comes to lie at a certain distance from the inlet of the bore 33, if

ι die Seitenwände 39 soweit wie möglich nach innen gefaltet sind,ι the side walls 39 are folded inward as far as possible,

^;wie die Figur 4 darstellt. Dementsprechend dient der Ring 47 als
Zurückhaltemittel, damit der Membranboden 41 nicht in Berührung ^; as FIG. 4 shows. Accordingly, the ring 47 serves as a
Retention means so that the membrane bottom 41 does not come into contact

mit dem Einlass der Bohrung 33 gelanc.en kann, sondern eine Streki
!kung der Seitenwände 39 des gefalteten Teiles erforderlich ist,can gelanc.en with the inlet of the bore 33, but a Streki
! kung of the side walls 39 of the folded part is required,

um den Leerraum 52 auf der Bohrlochfluidseite des Behälters zu j füllen.to j. the void 52 on the well fluid side of the container to fill.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, umgibt eine Schutz-As shown in Figures 2 and 3, surrounds a protective

809884/0645809884/0645

haube 53 die Membran 35, um ihre Ausdehnung zu begrenzen. Die
Schutzhaube 53 ist im wesentlichen becherförmig und ihre öffnung
drückt nach unten gegen die Nut 4 9 des Ringes 47. Der Boden der : Schutzhaube hat eine öffnung 55 für die Schmiermittelförderung. 'hood 53 the membrane 35 to limit its expansion. the
Protective hood 53 is essentially cup-shaped and its opening
presses down against the groove 4 9 of the ring 47. The bottom of the protective hood has an opening 55 for the lubricant delivery. '

Ein Deckel 57 ist am oberen Ende des Behälters 27 durch einen j Schnappring 59 befestigt. Der Deckel 57 ist durch einen Dichtungs-j ring 61 abgedichtet, der sich zwischen dem Deckel 57 und den Behäl-t terseitenwänden 31 befindet. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist hat : die untere Fläche des Deckels 57 eine eingesparte Nut 53 für die [ Förderung des Schmiermittels durch die öffnung 55. Eine axiale ' Einfüllbohrung 65 kann in dem Deckel 57 vorgesehen sein zum Einfüllen des Schmiermittels. Ein Gewindestopfen 67 (Figur 1) dichtetdie Bohrung 65 ab, nachdem der Behälter mit Schmiermittel gefüllt
wurde. !A lid 57 is attached to the upper end of the container 27 by a snap ring 59. The lid 57 is sealed by a sealing ring 61 which is located between the lid 57 and the container side walls 31. As can be seen from FIG. 3: the lower surface of the cover 57 has a recessed groove 53 for the conveyance of the lubricant through the opening 55. An axial filling bore 65 can be provided in the cover 57 for filling in the lubricant. A threaded plug 67 (Figure 1) seals the bore 65 after the container is filled with lubricant
became. !

Der Erdbohrer und der Druckregler werden vor dem Einfüllen des
Schmiermittels zusammengebaut. Danach werden der Behälter 27 und , die Bohrung 21 durch die Düse 69, welche in die Bohrung 65 geschraubt ist, luft-und gasleer gepumpt. Unter Beibehaltung des ₍ Vakuums wird dann Schmiermittel durch die Düse 69 eingefüllt. Das
Schmiermittel wird in den Behälter 27 bis auf einen Druck von etwa 18,9 bar gepumpt, damit eine vollständige Füllung gewährleistet ;The earth auger and pressure regulator are installed prior to filling the
Assembled lubricant. Thereafter, the container 27 and the bore 21 through the nozzle 69 which is screwed into the bore 65 are air- and gas pumped. While maintaining the _(vacuum lubricant is then filled through the nozzle 69, the.
Lubricant is pumped into the container 27 up to a pressure of about 18.9 bar, so that a complete filling is guaranteed;

i ist. Einzelheiten des Schmiermittelsystems und einer geeigneteni is. Details of the lubricant system and a suitable one

Einfüllung des Schmiermittels sind in der U.S. Patentschrift
4,019,785 beschrieben. Da das Schmiermittelsystem abgedichtet ist, j werden die faltbaren Teile der Seitenwände 39 gestreckt zum voll- ■ ständigen Ausfüllen des Leerraumes auf der Bohrlochfluidseite der { Membran. Anschliessend wird der Pumpdruck abgeschaltet durch Lösen j der schnellösbaren Kupplung 71 der Düse 69. Dadurch kommt der ' "Schmiermitteldruck mit dem Umgebungsdruck in Verbindung und die I Membran gelangt in ihre gefaltene, ungedehnte Stellung zurück,
welche in den Zeichnungen dargestellt ist. Dabei wird eine Schmier-' mittelmenge, welche dem Volumen des Leerraumes 52 entspricht durch die Düse 69 hinausgepresst. Die Düse 69 wird dann entfernt und der Stopfen 67 wird festgeschraubt währenddem das Schmiermittel unterFilling of the lubricant are in the US patent
4,019,785. Since the lubricant system is sealed, the foldable portions of the side walls 39 are stretched to completely fill the void on the borehole fluid side of the membrane. The pump pressure is then switched off by releasing the quick-release coupling 71 of the nozzle 69. This brings the lubricant pressure into contact with the ambient pressure and the membrane returns to its folded, unstretched position.
which is shown in the drawings. In the process, an amount of lubricant which corresponds to the volume of the empty space 52 is pressed out through the nozzle 69. The nozzle 69 is then removed and the plug 67 is screwed tight while the lubricant is under

!atmosphärischem Duck bleibt.! atmospheric duck remains.

Während dem Bohren, falls der Bohrer in ein Bohrloch abgesenkt wird,During drilling, if the drill is lowered into a borehole,

809884/0645809884/0645

gelangt Bohrlochfluid durch die Bohrung 33 und füllt den Leerraum 52 des Behälters auf der Bohrlochfluidseite der Membran 35. Falls der hydrostatische Druck zunimmt bewegt sich der Membranboden weiter vom Einlass der Bohrung 33 weg, um den Schmiermitteldruck dem hydrostatischen Druck anzupassen. Bei Zunahme der geothermischen Temperatur, währenddem der Bohrer in dem Bohrloch angesenkt wird, wird das Schmiermittel in dem Behälter erwärmt und es dehnt sich dadurch aus. Durch diese Ausdehnung wird der Membranboden 41 in Richtung zum Einlass der Bohrung 33 gedrückt, der gefaltene Teil der Membranseitenwände 39 wird dabei gestreckt. Falls der Bohrer dann in Betrieb genommen wird, verstellt sich die Membran in Abhängigkeit der durch Reibung enstehenden Wärme und in Abhängigkeit der Druckschwankungen.Well fluid passes through bore 33 and fills the void 52 of the container on the borehole fluid side of the membrane 35. If the hydrostatic pressure increases, the membrane bottom continues to move away from the inlet of bore 33 to match the lubricant pressure with the hydrostatic pressure. With an increase in geothermal Temperature, while the bit is being countersunk in the borehole, the lubricant in the container is heated and it expands thereby off. As a result of this expansion, the membrane base 41 is pressed in the direction of the inlet of the bore 33, the folded part the membrane side walls 39 is stretched. If the drill is then put into operation, the membrane adjusts itself as a function the heat generated by friction and depending on the pressure fluctuations.

Vorzugsweise beträgt der Leerraum auf der Bohrlochfluidseite zum \ Preferably, the void on the borehole fluid side is to \

Ausgleichen der thermischen Ausdehnung des Schmiermittels, ohne j Beeinträchtigung seiner Schmierwirkung, etwa 5 bis 25% des VoIu- : mens des Schmiermittels in dem Behälter, den Schmiermittelbohrungen und den Hohlräumen der Lager. Eine geeignete Membran für einen ! Bohrer von 200 mm hat eine Metall scheibe 43 in einem Abstand von etwa 11 mm von dem Einlass der Bohrung 33 falls die Membran vollständig gefaltet jedoch ungestreckt ist, wobei dann ein Leerraum von etwa 18% des Schmiermittelsvolumen vorliegt. Ein Schmiermittel druck von etwa 1,52 bar ist erforderlich zum Strecken der Membran bis die Scheibe 4 3 die Bohrung 33 verschliesst. Es wurden Laborversuche vorgenommen bei allmählicher Erwärmung des Erdbohrers ent sprechend der Erfindung bis auf 152 C. Der Schmiermitteldruck nahm bei dieser Erwärmung auf etwa 1,03 bar zu.Compensate for the thermal expansion of the lubricant without impairing its lubricating effect, approx. 5 to 25% of the volume: mens of the lubricant in the container, the lubricant holes and the cavities of the bearings. A suitable membrane for one! Drill of 200 mm has a metal washer 43 at a distance of about 11 mm from the inlet of bore 33 if the membrane is fully folded but unstretched, then leaving a void of about 18% of the lubricant volume is present. A lubricant A pressure of about 1.52 bar is required to stretch the membrane until the disk 4 3 closes the bore 33. There were laboratory tests made with gradual heating of the auger according to the invention up to 152 C. The lubricant pressure took with this heating to about 1.03 bar.

, Der erf indungsgemässe Regler hat wesentliche Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik. Der Druckregler verringert die Druck zunähme des Schmiermittels infolge thermischer Erwärmung, ohne dass dabei ein Druckminderventil erforderlich ist. Die vollständige ' Füllung wird gewährleistet durch Überfüllung des Behälters und ! durch anschliessendes Herauspressen des Schmiermittels aus demselben. Ein vorbestimmter Leerraum in dem Behälter auf der Bohrlochj fluidseite der Membran stellt einen ausreichenden Raum für die j thermische Ausdehnung zur Verfügung. Bei unterschiedlicher StreckungThe regulator according to the invention has significant advantages over the known prior art. The pressure regulator reduces the pressure increase of the lubricant due to thermal heating without a pressure reducing valve is required. Complete 'filling is ensured by overfilling the container and ! by subsequently pressing out the lubricant from the same. A predetermined empty space in the container on the borehole j The fluid side of the membrane provides sufficient space for thermal expansion. With different stretching

809884/0645809884/0645

der Membran übt die zur Streckung derselben erforderlichen Kraft einen Druck gegen die Abdichtung 23 aus. Dieser Druck verhindert das Lecken von Bohrlochfluid längs der Dichtung 23 in den Bohrer,the membrane exerts the force required to stretch the same, a pressure against the seal 23. This pressure prevents the leakage of borehole fluid along the seal 23 into the drill,

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Z.B. kann die Schmiermitteleinfülldüse einteilig mit einem Deckel geformt sein, der nach dem Einfüllen entfernt wird und durch einen massiven Deckel zu ersetzen ist.Of course, the invention is not restricted to the exemplary embodiment described. For example, the lubricant filler nozzle be molded in one piece with a lid, which is removed after filling and to be replaced by a solid lid is.

809884/0645809884/0645

Claims

PATENT CLAIMS

1. Earth auger with milling cutters rotatably mounted on shafts protruding downwards at an angle and with a lubricant system, which has a lubricant reservoir, a bore leading to the outside of the reservoir for the entry of the borehole fluid, and a lubricant pressure regulator characterized by a flexible diaphragm which separates the lubricant from the wellbore fluid in the container separates, with a part that rests on the inlet of the bore, if the internal lubricant pressure exceeds the external one Pressure exceeds a predetermined value, and with a back holding means, which acts against the internal lubricant pressure, so that the part of the membrane does not come into contact with the inlet of the bore Contact can come until a predetermined internal pressure is reached which is greater than the external pressure, and where the lubricant system is sealed to prevent lubricant leakage and the increase in internal lubricant pressure by the increase in volume of the container and the overcoming of the Restraint means required force is limited.

809884/0645809884/0645

ORIGINAL INSPECTED

2. Earth auger with rotatable milling cutters mounted on support shafts and with a lubricant system that has a container for conveying from lubricant to the cutters, a bore protruding outward from the container for introducing borehole fluid, and having a lubricant pressure reyler, characterized by a flexible membrane for separating the lubricant from the wellbore fluid in the container, the membrane after the Filling the drill bit with lubricant is in an operational position in which there is substantial empty space on the : Well fluid side of the container is present, and through a Retention means for retaining the membrane in this position so as to fill the void if the lubricant pressure the external pressure predominates, stretching of the membrane is required, and the lubricant system is sealed to prevent it of leakage of lubricant so that lubricant is pumped into the container until the diaphragm is able to fill the tank The empty space stretches, and the membrane then returns to its unstretched position by reducing the pressure down to atmospheric pressure to ensure full fill and the desired void space for lubricant to expand during to ensure drilling.

■ 3. Earth auger with rotatable milling cutters and ; with a lubricant system that has a lubricant reservoir for.

'' Delivery of the lubricant to the milling cutters, one from the container ι I

Outwardly protruding bore for the entry of the borehole fluid and a lubricant pressure regulator, characterized by j I ι

a flexible membrane arranged in the container with side walls _r each closed end and an opening in connection with the] bore, the side walls being foldable so that the closed end can be folded into a position within the inner walls and depending on the pressure difference along the Axis of the container is adjustable, and wherein the diaphragm is in a position with the drill bit operational, in which the closed end is a predetermined distance from the inlet of the bore, and by means of restraint for preventing the closed end of the diaphragm from contacting with the! inlet of the bore until a predetermined lubricant

8Q9884/06458Q9884 / 0645

pressure greater than the external pressure is reached, an internal one To obtain pressure against which the restraint means loads the closed end of the membrane away from the inlet of the bore, ι

4. Earth drill according to claim 3, characterized in that the ' Restraint means is a rigid circular band located near part of the side walls of the membrane, so that an expansion of the closed part of the membrane is necessary so that the same can be reached with the inlet of the bore Contact can come. i

5. Earth auger with rotatable milling cutters mounted on support shafts! and having a lubricant system comprising a lubricant reservoir; for supplying lubricant to the milling cutters, a 'container from the loading by projecting bore outside for introducing borehole \ fluid, and has a lubricant pressure regulator gekennzeichr net by a flexible, cup-shaped diaphragm having side walls, a bottom and an opening, which the inlet of the bore ^: tightly surrounds, and by a stiffening means which is in contact with part of the membrane side walls to prevent folding of this part of the side walls, the stiffening means being between the membrane opening and the membrane base and the side walls of the membrane in a foldable part that divides from the membrane bottom to the stiffening means and a rigid part that divides from the foldable part to the membrane opening! protrudes, the stiffening means being arranged in such a way that when the foldable part is completely folded, and if there is no pressure difference, there is a substantial void on the borehole fluid! side of the container is present. ι

6. Earth drill according to claim 5, characterized in that the; Stiffener is a rigid circular band attached to the rigid part of the side walls is attached.

7. Method for the lubrication of an earth drill with rotatable milling cutters mounted on support shafts and with a lubricant system for the milling cutter, which has a lubricant container, a bore protruding outward from the container for introducing the borehole

809884/0645809884/0645

fluids, and one separating the borehole fluid from the lubricant, having flexible membrane, characterized in that the membrane is arranged in the container in a position in which a predetermined distance between the membrane and the The inlet of the bore is present so that the diaphragm is retained in this position, so that a predetermined lubricant pressure greater than the external pressure is required to press the membrane against the inlet of the bore that Lubricant is pumped into the lubricant system up to a pressure which is sufficient to overcome the reluctance the diaphragm so that it moves towards the inlet of the bore and that the lubricant pressure is reduced, so that the membrane can return to the aforementioned position while pressing out the excess lubricant in order to achieve a complete To ensure filling and a predetermined empty space in the container.

8. Method for the lubrication of an earth drill with rotatable milling cutters mounted on support shafts and with a lubricant system for the milling cutter, which has a lubricant container, a hole protruding outward from the container for introducing the drilling

well fluid and a flexible membrane separating the borehole fluid from the lubricant, characterized in that the membrane is arranged in the container in a position in which there is a substantial void on the borehole fluid side of the membrane, that the membrane is retained in this position, so that the membrane needs to be stretched in order to completely fill the empty space, that lubricant is pumped into the lubricant system to a pressure sufficient to stretch the diaphragm, and that the pressure is then reduced so that the diaphragm returns to its initial position i to ensure complete Filling and ι to create a free space for the expansion of the lubricant · - j volume during drilling.
i

'9. Earth drill according to claim 8, characterized in that before ; Pumping the lubricant into the lubricant system this full, is constantly evacuated and pumped empty of gas.

809884/0645809884/0645

10. The method according to claim 8, characterized in that the lubricant is pumped to a pressure which is sufficient
to stretch the membrane until the void is substantially completely filled. !

809884/0645