DE2932416C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Gleitlagers, dessen beide Gleitflächen geläppte Grenzflächen einer Dia­ mantverfestigung sind, und zwar als Lager für eine Tiefbohrturbine.

Aus der GB-PS 9 07 791 ist bereits ein Lager mit zwei auf­ einander abrollenden oder gegeneinander gleitenden Berüh­ rungsflächen gleicher Härte bekannt, wobei von Diamanten für diese Flächen Gebrauch gemacht wird. Es handelt sich dabei um Flächen, in die oberflächig Diamantpulver quasi eingesintert ist, indem dieses Pulver zwischen zwei Flächen gleicher Härte verpreßt wird. Für ein solchermaßen ausge­ bildetes Lager ist der GB-PS zwar zu entnehmen, daß es zur Aufnahme hoher Lasten bestimmt sein soll; im einzelnen ist jedoch als Anwendung die Verwendung bei Rollenlagern und Zahnradgetrieben angegeben. Die durch die GB-PS in Aussicht genommenen Anwendungen sind ausschließlich solche, bei denen zwar hohe Lasten auftreten, keineswegs aber hohe Im­ pulslasten oder ähnliche schlagartige Belastungen.

Aus der US-PS 32 95 941 ist es bekannt, Flächen, und zwar insbesondere bei Pumpenwellen, die mit aggressiven Materia­ lien in Berührung stehen müssen, mittels einer oberflächengeläppten Beschichtung aus einer Diamantverfestigung zu schützen. Die Ausbildung eines Gleitlagers mit zwei geläppten Grenzflächen einer Diamantverfestigung ist aus dieser US-PS nicht zu entnehmen und insbesondere auch nicht die Verwendung in Verbindung mit Tiefbohrturbinen.

Des weiteren ist aus der US-PS 38 23 030 eine besondere Ausbildung der Lagerung der einzelnen drehbaren Schneidele­ mente eines Bohrkopfs bekannt. Und zwar ist im einzelnen vorgesehen, daß am Lagerzapfen der einzelnen Arme des Bohr­ kopfs in einer dort umlaufend ausgebildeten Nut ein beson­ deres Lagermaterial eingelassen ist. Bei diesem Material handelt es sich um ein solches, bei dem harte Partikel in einer Metallmatrix enthalten sind. Dieses Material bildet nach entsprechender Glättung und Läppung die eine Gleitflä­ che einer Gleitlagerung der einzelnen Schneidelemente. Über die Ausbildung der anderen Gleitfläche bzw. das zuge­ hörige Lagermaterial ist keine ausdrückliche Aussage ge­ macht. Es ist daher anzunehmen, daß entsprechend der bisherigen Praxis die zweite Gleitfläche aus einem verhält­ nismäßig weichen Material besteht, beispielsweise aus einem kautschukartigen oder elastomeren Material, gegebenenfalls unter Mitverwendung von besonderen Verschleißpartikeln. Dies erschien bisher in Hinblick auf die von Bohreinrich­ tungen aufzunehmenden erheblichen Belastungen und Stöße er­ forderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Lager für eine Tiefbohrturbine ein besonderes Lager anzugeben, wel­ ches geeignet ist, die bei Tiefbohrturbinen auftretenden besonders hohen Belastungen ohne weiteres aufnehmen zu können, und daher eine hohe Lebensdauer verspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gleitlager zu verwenden ist, dessen beide Gleitflächen ge­ läppte Grenzflächen einer Diamantverfestigung sind.

Das erfindungsgemäß zur Verwendung bei Tiefbohrturbinen vorgesehene besondere Gleitlager bietet die Möglichkeit der offenen Gestaltung, nämlich offen gegenüber dem beim Bohren anfallenden Bohrschlamm, ohne die Gefahr einer Zerstörung des Lagers bei gleichzeitiger Kühlung des Lagers und tatsächlich entgegen jeglicher früherer Erwartung eine hohe Lebensdauer trotz der beim Tiefbohren auftretenden sehr heftigen Stoßbelastungen, für deren Beherrschung bisher an­ genommen wurde, daß eine der beiden Gleitflächen verhält­ nismäßig weich sein müßte.

Ausgedehnte Versuche an den Berührungsflächen von mit Dia­ manten versehenen Verfestigungen unterschiedlicher Zusam­ mensetzungen haben diese als in gleicher Weise wirksam er­ wiesen, und zwar unabhängig davon, ob die eingearbeiteten Diamanten natürlichen oder künstlichen Ursprungs sind, und sogar unabhängig von dem Augenblick an, zu dem die Verläp­ pung durchgeführt bzw. abgeschlossen ist.

Es besteht die Möglichkeit der Verwendung von Dia­ mantringen, die als Schuhe dienen, auf denen Bahnen aus mit Diamanten versehenen Verfestigungen aufliegen.

Alle verwendeten Arten von Flächen und mit Diamanten verse­ henen Verfestigungen, gleichgültig ob ähnlicher oder unter­ schiedlicher Arten sowohl in den verwendeten Zusammenset­ zungen der metallischen Pulver als auch in den Abmessungen der in den mit Diamanten versehenen Verfestigungen einge­ schlossenen Diamanten haben sich infolge der durch­ geführten Verläppung zwischen den Flächen als verschleißfrei und damit zur Verwendung bei Lagern für eine Tiefbohrturbine geeignet erwiesen.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematischen Axial-Halbschnitt durch den Teil des Stators und des Rotors einer Bohrturbine, der ein Lager mit einem Schuh aus einer mit Diamanten versehenen Verfestigung aufweist.

Bei dem gezeigten Beispiel besteht der Stator in dem darge­ stellten Bereich aus einem zylindrischen Teil 1, dessen Achse 3 mit der Achse des zentralen Rotors 4 zusammenfällt.

Der Rotor 4 verfügt über einen scheibenförmigen Träger 5, unter dem ein Ring 8 aus einer mit Diamanten versehenen Verfestigung befestigt oder in diesen eingearbeitet ist. Die untere Fläche 6 dieses Ringes 8 stützt sich auf den Flächen 7 einer Reihe von am Stator 1 festen Schuhen 9 ab.

Die Schuhe 9, die aus einer mit Diamanten versehenen Verfe­ stigung identisch zu derjenigen des Rings 8 bestehen, sind an einem Träger 2 in der Form eines Rings des Stators 1 befestigt oder in diesen eingearbeitet.

Bei diesem Beispiel sind ausschließlich die Axialkräfte von Bedeutung; daher kann das am inneren Umfang des Trägers 2 angeord­ nete Lager 10 beliebiger Art sein, dessen mit Diamanten versehene Fläche auf der mit Diamanten versehenen zylindrischen Fläche am Rotor 4 verläppt ist.

Die Zusammensetzung des Rings 8 aus der mit Diamanten ver­ sehenen Verfestigung und der Schuhe 9 kann beispielsweise jede Zusammensetzung von mit Diamanten versehenen Verfesti­ gungen sein, die bei Bohrwerkzeugen verwendet werden. Die Flächen 6 und 7 sind beispielsweise durch Reibung dieser Flächen gegeneinander verläppt, bis jegliche Spur eines er­ kennbaren Verschleißes verschwunden ist. Es ist somit tatsächlich festzustellen, daß, wie oben bereits angegeben, vom Augenblick der Verläppung bzw. der Vollendung des Läp­ pens an der Verschleiß aufhört.

Obwohl im allgemeinen die Verläppung schneller erreicht wird, wenn die Zusammensetzungen der Verfestigungen iden­ tisch sind und Diamanten kleiner Korngrößen enthalten, ist es möglich, verläppte Flächen zu erreichen, die keinem Ver­ schleiß mehr ausgesetzt sind, wenn die Korngrößen unter­ schiedlich sind und die Verfestigungen unterschiedlichen Zusammensetzungen entsprechen.

Bei der Anwendung dieser Flächen bei Lagern von Bohrturbi­ nen wird festgestellt, daß im Gegensatz zu der zerstörenden Einwirkung der Bohrflüssigkeit auf die Rollen, wenn man sie als Kühlflüssigkeit verwendet, die Bohrflüssigkeit keine schädliche Einwirkung auf die mit Diamanten versehenen Reibflächen ausübt. Die zwischen den Schuhen 9 der Fläche 7 und dem Ring 8 der Fläche 6 zirkulierende Flüssigkeit be­ sitzt ausschließlich eine Kühlwirkung dieser Flächen. Das Fehlen einer Beeinträchtigung bzw. Veränderung der mit Dia­ manten versehenen und geläppten Flächen 6 und 7 ist beach­ tenswert und auch einer der Faktoren des Fehlens eines Ver­ schleißes.

Sofern Fluidlager hergestellt werden sollen, wird in der­ selben Weise verfahren, indem eine Verläppung der mit Dia­ manten versehenen Flächen der zylindrischen Lager bewirkt wird, die die Fluidfilme begrenzen.

Es ist darüber hinaus möglich, einen Teil der Verläppung auf Flächen unterschiedlicher Zusammensetzungen auszuführen, wobei die Verläppung zwischen den Flächen des Lagers glei­ cher oder unterschiedlicher Art stattfindet, während des Abschließens des Verläppens oder während der Durchführung der eigentlichen Verläppung.

Als mit Diamanten versehene Flächen können beispielsweise die mit Diamanten versehenen Verfestigungen gemäß FR-PS 20 29 963 verwendet werden.

Claims (1)

1. Verwendung eines Gleitlagers, dessen beide Gleitflächen ge­ läppte Grenzflächen einer Diamantverfestigung sind, als La­ ger für eine Tiefbohrturbine.