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Drehverbindung für Umkehr-Umwälzbohr-
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vorrichtungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehverbindung
für Umkehr-Umwälzbohrvorrichtungen.
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Umkehr-Umwälzbohrvorrichtungen, die verschiedene geologische Bedingungen
bewältigen können, sind weitgehend im Gebrauch, und zwar beim Einsatz von weichem
Erdboden mit einem N-Wert von weniger als 50 bis zu einer harten Schicht wie z.
B. Granit. Es treten Jedoch schwierige Probleme bei einem Bohrbetrieb durch harten
Fels wie Granit auf.
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In der Zeichnung stellt Fig. 1 eine Umkehr-Umwälzbohrvorrichtung
dar, und zwar im Betrieb zum Erstellen einer Bohrung durch eine Schicht aus hartem
Fels. Bei dieser Vorrichtung ist mit 1 ein Grundgestell bezeichnet, das auf der
Bodenfläche installiert ist und einen Stützrahmen 2 für den Bohrstrang trägt. Der
Stützrahmen 2 für den Bohrstrang weist einen Kellymast 2a, hydraulische Zylinder
2b, deren eines Stangenende jeweils mit dem unteren Abschnitt des Kellymasts 2a
durch eine Stiftverbindung verbunden ist, und einen Hubrahmen 2c auf, der von dem
Zylinderteil der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 2b durch ein sphärisches
Lager getragen ist und durch die Einzug- und Vorschubhübe des hydraulischen Zylinders
2b auf und ab bewegt werden kann.
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An der Mitte des Hubrahmens 2c ist eine Drehverbindung 3 befestigt
und weist eine Kellystange 22 auf, die mit dem unteren Ende seines inneren Gehäuses
verbunden ist. Die Kellystange 22 befindet sich im Eingriff mit einem Drehtisch
23 einer Maschine zur Er-
zeugung des Bohr-Drehmoments, die fest
auf dem Grundgestell 1 angebracht ist, und treibt dadurch ein Bohrrohr 24, das am
unteren Ende der Kellystange 22 angeschlossen ist, ein Verbindungsgewindestück 25,
eine Schwerstange 26, die mit Blei gefüllt ist, einen Stabilisierer 27 und einen
Rollenmeißel 28 an. Ein Schenkelrohr 19 ist am oberen Ende der Drehverbindung 3
angeordnet und wird mit einer nicht dargestellten Saugpumpe über einen Saugschlauch
21 verbunden.
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Bei einer Umkehr-Umwälzbohrvorrichtung wird Ublicherweise ein Rollenmeißel
gemäß 28 bei einem Bohrbetrieb durch harten Fels verwendet. Der Rollenmeißel 28
weist konische Rollenschneidwerkzeuge mit Einsätzen aus superharten Tips auf oder
eine Kombination einer Mehrzahl von konischen gezahnten Rollenschneidwerkzeugen
28a aus verschleißfestem Material, über denen die bleigefüllten Schwerstangen 26
befestigt sind, um eine hohe Bohrlast auf sie auszuüben. Daher ist es erforderlich,
daß die Drehverbindung 5 die am oberen Ende des Bohrstrangs angeordnet ist, und
zwar einschließlich des Bohrrohrs und des Rollenmeißels, eine große Last trägt.
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Bei einem Bohrbetrieb durch harten Fels sind ferner die Schneidwerkzeuge
üblicherweise in asymmetrischen Stellungen auf dem Neißelkörper angeordnet in einer
solchen Weise, daß eine erhöhte Brechwirkung dadurch erzeugt wird, daß sie auf den
Fels eine Aufprallkraft erzeugen.
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Dies erhöht die Vortriebsgeschwindigkeit und steigert die Bohrwirkung,
unterwirft jedoch den-Meißelkörper einer lokalisierten Belastung, wodurch eine Biegekraft
auf dem Bohrrohr erzeugt wird, das das Drehmoment auf den Meißel überträgt. Infolgedessen
ergibt sich eine Durchbiegung des Bohrrohrs und damit eine große aufwärtsgerichtete
Schubkraft auf die Drehverbindung. Da nämlich die Rollenschneidwerkzeuge 28a mit
ihren superharten Tips oder einer Kombination gezahnten Kanten auf den Rollen am
Boden des Bohrlochs gedreht wird, ist der Meißelkörper
einer exzentrischen
Belastung ausgesetzt, die ein Biegemoment im Bohrstrang erzeugt und dadurch das
Bohrrohr 24 durchbiegt, das eine geringere Steifigkeit aufweist als der Bohrstrangabschnitt
vom Verbindungsstück 25 zum Rollenmeißel 28. Das im Bohrstrang erzeugte Biegemoment
variiert über einen großen Bereich in Abhängigkeit von den Bedingungen der Bodenfläche
des Bohrlochs, auf der der Rollenmeißel 28 gedreht wird. Daher variiert ebenso der
Betrag der abwärtsgerichteten Verschiebung des oberen Abschnitts des Bohrstrangs
in einem großen Bereich. Die vorerwähnte aufwärtsgerichtete Schubkraft kann vermieden
werden, indem der Hubrahmen 2c bewegt wird, um diesen Variationen zu folgen. Diese
Folgesteuerung ist jedoch praktisch unmöglich, da die Variationen eine Dauer aufweisen1
die geringer ist als der Zeitabschnitt, der zum Detektieren einer Variation und
zur entsprechenden Betätigung des hydraulischen Zylinders notwendig ist.
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Beim Bohrbetrieb wird daher der Hubrahmen durch die hydraulische
Kolben-Zylinder-Einheit in einer derartigen Stellung justiert, daß die Last, die
auf den Rollenmeißel dann ausgeübt wird, wenn der Bohrstrang sich in durchgebogenem
Zustand befindet, auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Wenn der Bohrbetrieb
fortgesetzt wird, wird der durchgebogene Bohrstrang intermittierend gestreckt, wobei
das obere Ende des Bohrstrangs nach oben geschoben wird. Diese Durchbiegungs- und
Streckbewegungen wiederholen sich ständig während des Bohrbetriebs. Jedesmal wenn
das obere Ende des Bohrstrangs nach oben gestreckt wird, nimmt die Drehbewegung
5 eine große nach oben gerichtete Schubkraft auf, die als unregelmäßiger Stoß wirkt.
In Abhängigkeit von der Art des Felsens und der Länge des Bohrstrangs erreicht die
nach oben gerichtete Schubkraft manchmal eine Belastung, die mehrfach giBer ist
als das Gesamtgewicht des Bohrstrangs, so daß die Drehverbindung und der Tragrahmen
für den Bohrstrang im Stande sein müssen, den Bohrstrang sicher gegen diese
w
vS ll 5 v wr 5 großen Belastungen zu halten. Daraus ergibt sich, daß es erforderlich
ist, daß die Axiallager der Drehverbindung und der Tragrahmen für den Bohrstrang
besonders große Dimensionen und Stärken aufweisen müssen, um die vorerwähnten großen
Lasten zu beherrschen. Außerdem muß der Tragrahmen für den Bohrstrang Mittel aufweisen,
um die mechanischen Vibrationen zu unterdrücken, die durch die nach oben gerichteten
auftreffenden Schubkräfte verursacht werden.
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Es ist daher vor allem Aufgabe der Erfindung, eine Drehverbindung
für Umkehr-Umwälzbohrvorrichtungen zu schaffen, die derart gestaltet ist, daß das
äußere Gehäuse der Drehverbindung und der Tragrahmen für den Bohrstrang frei von
auftreffenden, nach oben gerichteten Kräften gehalten werden, die sonst durch das
obere Ende des Bohrstrangs eingeleitet würden, der während des Bohrbetriebs wiederholt
durchgebogen und aufwärtsgeschoben wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drehverbindung
zu schaffen, die diese erwähnten Funktionen beibehält, ohne durch Erde und Sand
beeinträchtigt zu werden, die in dem durch die Drehverbindung strömenden Schmutzwasser
enthalten sind.
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Diese Aufgaben werden nach der Erfindung vor allem durch eine Drehverbindung
gelöst, die aufweist ein nicht drehbares äußeres Gehäuse; ein im äußeren Gehäuse
über axiale und radiale Lager drehbar angeordnetes Zentralgehäuse; ein inneres Gehäuse,
das vertikal gleitbar im Zentralgehäuse angeordnet ist und im Innern einen Durchlaß
für Schmutzwasser begrenzt; dabei weist das innere Gehäuse an seinem oberen und
seinem unteren Ende flanschförmige Vorsprünge auf, die sich zum Zentralgehäuse hin
erstrecken, um den Bereich der Gleitbewegung des inneren Gehäuses zu begrenzen;
ferner weisen dabei das innere und das Zentralgehäuse auf ihrem äußeren bzw. inneren
Umfang Kupplungsabschnitte auf, die zur Drehung mitein-
ander gekuppelt
sind, und zwar innerhalb des Bereichs der vertikalen Gleitbewegung des inneren Gehäuses,
um so das innere und das Zentralgehäuse gemeinsam zu drehen; ferner ist dabei das
innere Gehäuse, nach Einleitung und Lösen eines abwärtsgerichteten Schubs, nach
oben gleitbar innerhalb des Bereichs eines Abstands zwischen dem unteren Ende des
Zentralgehäuses und dem flanschförmigen Vorsprung am unteren Ende des inneren Gehäuses
im Fall eines auf dieses innere Gehäuse ausgeübten nach oben gerichteten'Schubs,
wodurch die Übertragung der nach oben gerichteten Schubkräfte auf das Zentralgehäuse
und das äußere Gehäuse verhindert wird.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die
Drehverbindung ferner eine Staubdichtung auf, die zwischen dem inneren und dem Zentralgehäuse
angeordnet ist, sowie einen Wasserdurchlaß, der um den äußeren Umfang des inneren
Gehäuses gebildet ist in einer Position zwischen der Staubdichtung und dem flanschförmigen
Vorsprung am oberen Ende des inneren Gehäuses, welcher Wasserdurchlaß in das innere
des inneren p Gehäuses führt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht
des allgemeinen Aufbaus einer Umkehr-Umwälzbohrvorrichtung, Fig. 2 eine vergrößerte
Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1, die eine Ausführungsform einer Drehverbindung
nach der Erfindung zeigt, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in
Fig. 2, Fig. 4 eine geschnittene Teilansicht eines Ausschnitts aus Fig. 2 im vergrößerten
Maßstab,
Fig. 5 die Draufsicht auf ein Einsetzglied, das bei einem
Bohrbetrieb in weichem Erdboden verwendet wird0 Die Drehverbindung nach der Erfindung
wird im einzelnen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig.
2 bis 5 dargestellt ist.
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Gemäß Fig. 2 ist eine Drehverbindung 3 fest mittig an einem Hubrahmen
2c eines Tragrahmens 2 für den Bohrstrang durch Bolzen 5 und 6 mit Hilfe einer Aufhängung
7 befestigt. Die Drehverbindung 3 nach der Erfindung weist ein äußeres Gehäuse 7
auf, das am Hubrahmen 2c mit Hilfe der Aufhängung 4 befestigt ist, ferner ein Zentralgehäuse
9, das im äußeren Gehäuse 7 mit Hilfe von Lagern 8a und 8b drehbar aufgenommen ist,
und schließlich ein inneres Gehäuse 16, das relativ zum Zentralgehäuse in Längsrichtung
gleitbar ist innerhalb eines begrenzten Bereichs, jedoch mit dem Zentralgehäuse
gemeinsam drehbar ist.
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Das äußere Gehäuse 7 besteht aus einem unteren äußeren Gehäuse 7a
und einem oberen äußeren Gehäuse 7b.
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Sein oberes offenes Ende ist durch einen oberen Deckel 19a verschlossen,
der mit einem Schenkelrohr 19 versehen ist. Der obere Deckel 19a sowie das obere
und das untere äußere Gehäuse 7b und 7a sind aneinander durch Bolzen 18 befestigt.
Mit 8a und 8b sind Lager bekannter Bauart bezeichnet, die auf der Innenseite des
äußeren Gehäuses angeordnet sind, um schub- und radiale Belastungen aufzunehmen.
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Das Zentralgehäuse 9 besteht aus einem unteren Zentralgehäuse 9a
und einem oberen Zentralgehäuse 9b, die fest durch Bolzen 10 miteinander verbunden
sind. Zwischen dem oberen Zentralgehäuse 9b und dem oberen äußeren Gehäuse 7b bzw.
zwischen dem unteren Zentralgehäuse 9a und dem unteren äußeren Gehäuse 7a sind Öldichtungen
i1 und 12 angeordnet. Auf dem inneren Umfang des unteren Zentralgehäuses 9a ist
ein Kupplungsabschnitt 9a' mit
vieleckigem Querschnitt vorgesehen,
wie in Fig. 3 dargestellt ist. Er ist gebildet über einen bestimmten Bereich, wie
im folgenden noch beschrieben wird. Ferner sind am oberen und unteren Ende Büchsen
13 und 14 vorgesehen, wie ebenfalls noch beschrieben wird. In der besonderen Ausführungsform
gemäß Fig. 3 ist der Kupplungsabschnitt 9a mit einer achteckigen Form gebildet,
die unter Berücksichtigung der Querschnittsfläche bevorzugt wird, die durch die
Gesamtdicke der Wandungen des inneren Gehäuses 16 und des Zentralgehäuses 9 belegt
ist. Bei diesem Beispiel ist die Breite zwischen den zwei einander gegenüberliegenden
Flächen des Kupplungsabschnitts 9a' größer als der Innendurchmesser der Büchsen
13 und 14.
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Mit 15 ist eine Staubdichtung bezeichnet, die auf dem inneren Umfang
des oberen Zentralgehäuses 9b angeordnet ist, wie im einzelnen später beschrieben
wird.
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Das innere Gehäuse 16 ist zylindrisch geformt, um ausgehobene Erde
und Sand hindurchströmen zu lassen, und ist ferner auf seinem Umfang mit einem achteckigen
Kupplungsabschnitt 1 6a versehen, der zur Drehung verriegelt ist mit dem Kupplungsabschnitt
9a' des unteren Zentralgehäuses 9a, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Das innere Gehäuse
16 ist an seinem unteren Ende mit einem flanschförmigen Ringvorsprung 1 6b zur Aufhängung
eines Rohrstrangs versehen. Der flanschförmige Ringvorsprung 16b weist einen Außendurchmesser
auf, der größer als der Innendurchmesser der Buchse 14 ist. Das innere Gehäuse der
vorbeschriebenen Konstruktion wird in das Zentralgehäuse 9 von dessen unterem Ende
her eingesetzt und in seiner Stellung befestigt durch Aufschrauben einer Mutter
17 auf das obere Ende des inneren Gehäuses 16, wobei die untere Endfläche der Mutter
17 zur Anlage auf der oberen Fläche des oberen Zentralgehäuse 9b kommt, so daß das
innere Gehäuse 16 darauf getragen wird. Beim Ausführungsbeispiel ist ein Abstand
h0 vorgesehen zwischen dem oberen Ende des inneren Gehäuses 16, das als gemeinsamer
Bauteil
mit der Mutter 17 verbunden ist, und der inneren Fläche des oberen Deckels 19a.
Der Abstand ho ist in seiner Stärke größer als der Abstand h1, der zwischen der
oberen Fläche des flanschförmigen Ringvorsprungs 16b am unteren Ende des inneren
Gehäuses 16 und der unteren Endfläche des unteren Zentralgehäuses 9a gebildet ist.
Mit 29 ist ein Bolzen bezeichnet, der zur Verbindung der Drehverbindung mit der
Kellystange 22 dient.
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Die oben erwähnte Staubdichtung 15 ist derart geformt, daß sie an
entgegengesetzten Seiten Lippen aufweist, wie in vergrößertem Maßstab in Fig. 4
dargestellt ist, und auf dem Zentralgehäuse 9 gehalten. Das innere Gehäuse 16 ist
so geformt, daß es eine Ringnut A auf seinem Umfang bildet an einer Stelle, die
etwas oberhalb der Staubdichtung 15 liegt, und ferner mit einer Anzahl von Durchlässen
C versehen, die eine Verbindung zwischen der Ringnut A und dem Innern B des inneren
Gehäuses 16 herstellen. Die Durchlässe C sind so angeordnet, daß sie mit dem Boden
der Ringnut A ausgerichtet sind, die derart gegenüber der Staubdichtung 15 gelegen
ist, daß die obere Lippe der Staubdichtung 15 eine der Ringnut A nächstgelegene
Lage erreicht, wenn das innere Gehäuse angehoben wird.
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Zwischen dem oberen Deckel 19a mit dem Schenkelrohr 19 und dem oberen
äußeren Gehäuse 7b ist ein O-Ring 20 vorgesehen, um die Verbindung luftdicht zu
halten. Ferner sind Öldichtungen 11 und 12 zwischen dem äußeren Gehäuse 7 und dem
Zentralgehäuse 9 zusätzlich zu der Staubdichtung zwischen dem Zentralgehäuse 9 und
dem inneren Gehäuse 16 vorgesehen, wobei Schmiermittel zu diesen Öldichtungen von
einem nicht dargestellten Schmiernippel geliefert wird.
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Bei der Drehverbindung nach der Erfindung in der vorbeschriebenen
Bauweise wird das Drehmoment des Drehtisches 23 auf den Bohrstrang übertragen, um
den Rollen-
meißel 28 zu drehen, wobei das innere Gehäuse 16 und
das Zentralgehäuse 9 als gemeinsamer Bauteil infolge der verriegelnden Kupplung
der Kupplungsabschnitt 9a1 und 16a gedreht werden. Dabei werden die schub- und radialen
Lasten von den Lagern 8a und 8b aufgenommen.
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Wenn der Rollenmeißel 28 bzw. die Rollenschneidwerkzeuge 28a auf
dem Boden des Bohrlochs gedreht werden, wird ein Biegemoment im Bohrstrang erzeugt,
wie weiter oben beschrieben worden ist, Infolgedessen wird das Bohrrohr 24 durchgebogen,
und es wird die untere Fläche der Mutter 17 am oberen Ende des inneren Gehäuses
16 zur Anlage gegen das obere Zentralgehäuse 9b gebracht, um auf dieses die vertikale
Last zu übertragen, die ferner übertragen wird zum unteren äußeren Gehäuse 7a durch
das Lager 8a und schließlich zum Hubrahmen 2c durch die Aufhängung 4.
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Wird in diesem Zustand der Bohrstrang gestreckt und sein oberes Ende
nach oben geschoben, so wird auch das innere Gehäuse 16, das mit der Kellystange
22 verbunden ist, ebenfalls nach oben verschoben. Da jedoch das innere Gehäuse 16
und das Zentralgehäuse 9 gegeneinander gleitbar sind, wie weiter oben beschrieben
ist, und ein Abstand oder Spiel h1 zwischen dem flanschförmigen Ringvorsprung 16b
am unteren Ende des inneren Gehäuses 16 und der unteren Endfläche des unteren Zentralgehäuses
9a vorgesehen ist, wird der aufwärtsgerichtete Schub des Bohrstrangs freigegeben,
ohne auf das Zentralgehäuse 9 übertragen zu werden, so daß das Lager 8b der Drehverbindung
frei von größeren Belastungen ist, die sich aus dem aufwärtsgerichteten Schub des
Bohrstrangs ergeben. Daher wird es möglich, für die Lager 8a und 8b bekannte Bauformen
mit verhältnismäßig geringer Dimensionierung einzusetzen und einen Tragrahmen für
den Bohrstrang einschließlich eines Hubrahmens zu verwenden, der sowohl im Gewicht
geringer und so in der Herstellung billiger ist im Vergleich
mit
üblichen hier erforderlichen Bauteilen.
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Der Gleitbereich des inneren Gehäuses nach oben und nach unten entspricht
der Stärke des Abstands oder Spiels h1, der bzw. das zwischen der unteren Endfläche
des unteren Zentralgehäuses 9a und der oberen Fläche des flanschförmigen Ringvorsprungs
16c des inneren Gehäuses 16 gebildet ist, wenn die Mutter 17 am oberen Ende des
inneren Gehäuses 16 anliegt an der oberen Fläche des oberen Zentralgehäuses 9b.
Da die Abstände h1 und ho zwischen dem inneren Gehäuse 16, der oberen Endfläche
der Mutter 17 sowie dem inneren Gehäuse 16 und dem oberen Deckel 19a entsprechend
der Beziehung h1 < ho gehalten werden, besteht keine Möglichkeit, daß das obere
Ende des inneren Gehäuses 16 gegen den oberen Deckel 19a auftrifft, wenn es nach
oben geschoben wird für das Spleißen des Bohrrohres nach Durchführung eines Bohrvorgangs.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Biegemoment, das vom
Bohrstrang auf das innere Gehäuse 16 übertragen wird, umgewandelt in eine radiale
Last und aufgenommen durch die Büchsen 13 und 14, die im Zentralgehäuse 9 gehalten
sind. Die Büchsen 13 und 14 und die Drehung übertragenden Abschnitte des inneren
und des Zentralgehäuses sind derart geformt, daß sie einen sich nach oben schrittweise
reduzierenden Innendurchmesser aufweisen, um so das Zusammensetzen des inneren und
des Zentralgehäuses zu erleichtern und die Gleitbewegungen sanft zu führen.
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Das gleitende innere Gehäuse 16 ist drehbar und durch das Spiel ho
in einem Abstand vom nichtdrehbaren oberen Deckel 19a angeordnet, der das Schenkelrohr
19 trägt. Es besteht daher die Möglichkeit, daß sich ein Teil der Sediment-Bestandteile
des Schmutzwassers in dem Freiraum oder Spiel ablagert und zum oberen Ende des Zentralgehäuses
befördert wird, wenn das innere Gehäuse durch Schublast nach oben gleitet, wodurch
eine
direkte Berührung der Mutter 17 des inneren.Gehäuses mit dem Zentralgehäuse 9 behindert
wird0 In einem solchen Fall wird der Weg der gleitenden Verschiebung des inneren
Gehäuses reduziert, so daß es möglich ist, daß die Schubbelastung direkt auf das
Axiallager übertragen wird.
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Dieses Problem wird mit der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen
durch die Anordnung der Staubdichtung, die zwischen dem inneren und dem Zentralgehäuse
angeordnet ist, sowie eines Umwälzdurchlasses, der rund um den Umfang des inneren
Gehäuses gebildet ist an einer Stellezwischen der Staubdichtung und dem ausgebauchten
oberen Ende (Mutter 70) des inneren Gehäuses und der ins Innere des inneren Gehäuses
führt. Im einzelnen: Die Sediment-Bestandteile, die durch den Freiraum zwischen
dem inneren Gehäuse 16 und dem oberen Deckel 19a einströmen, werden von der Staubdichtung
15 abgesperrt und ferner abgeschabt durch die obere Lippe der Staubdichtung 15 in
Richtung auf die Ringnut A während der nächsten Gleitbewegung des inneren Gehäuses
relativ zur Staubdichtung 15. Durch den Druck von Schmutzwasser, das durch den Freiraum
zwischen dem oberen Ende des inneren Gehäuses 16 und dem oberen Deckel 19a einströmt,
und durch die Saugwirkung des Schmutzwassers, das durch die Durchlässe C (in das
innere Gehäuse 16) strömt, werden die Sediment-Bestandteile in das innere Gehäuse
16 gezwungen, wie durch Pfeile in Fig. 4 dargestellt ist. Auf diese Weise werden
Sediment-Bestandteile von Schmutzwasser daran gehindert, sich im Raum zwischen dem
oberen Ende des Zentralgehäuses 9 und dem ausgebauchten oberen Abschnitt (Mutter)
des inneren Gehäuses abzulagern, wodurch die Gleitbewegung des inneren Gehäuses
in Abhängigkeit von aufwärtsgerichtetem Schub des Bohrstrangs gewährleistet wird.
Die Durchlässe C sind in einer horizontalen Ebene vorgesehen, um Rückströme des
Schmutzwassers zu verhindern und die vorerwähnte Saugwirkung zu verstärken0
Drehverbindungen
für harten Fels müssen schweren Belastungsbedingungen Stand halten und erfordern
daher höhere Kosten im Vergleich mit Drehverbindungen für den Betrieb in weichem
Boden. Bei Tiefbohrarbeiten wird Jedoch üblicherweise eine Drehverbindung für harten
Boden von Betriebsbeginn an verwendet, da es oft vorkommt, daß eine harte Bodenschicht
in tiefen Abschnitten unterhalb einer weichen Bodenschicht auftreten, wodurch sich
die Betriebskosten häufig erhöhen infolge der Verwendung von Einrichtungen solcher
Konstruktion, die bei reinem weichen Boden überflüssig wären, Mit Hilfe der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, den Hartbohrmechanismus zu verwenden um die Drehverbindung
von aufwärtsgerichteten Schubbelastungen des Bohrstrangs freizuhalten nur bei Bohrvorgängen
durch harten Boden, ohne den Mechanismus für Weichbohrbetrieb zu verwenden, um die
Lebensdauer zu verlängern. Zu diesem Zweck wird in einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung ein Einsetzglied 30 verwendet, das eine Stärke aufweist, die im wesentlichen
gleich der Stärke des Spiels oder-Abstands h1 zwischen der oberen Fläche des flanschförmigen
Ringvorsprungs 16b am unteren Ende des inneren Gehäuses 16 und der unteren Endfläche
des unteren Zentralgehäuses 9a ist. Mit anderen Worten weist das Einsetzglied 30
die Form eines Ringes mit einer Stärke auf, die im wesentlichen die gesamte Stärke
des Abstands oder Spiels h1 belegt und die vorzugsweise in zwei oder mehr Segmente
aufgeteilt ist, die geflanschte Enden 30a aufweisen, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Die geflanschten Enden 30a aufeinander folgender Segmente liegen aneinander an und
werden aneinander durch Bolzen 30b befestigt. Dieses Einsetzglied 30 wird bei Hartbohrbetrieb
entfernt und, bevor ein Weichbohrbetrieb beginnt, in die Position zwischen der oberen
Fläche des flanschförmigen Ringvorsprungs 16b am unteren Ende des inneren Gehäuses
und der unteren Endfläche des unteren Zentralgehäuses 9a
eingesetzt,
wie in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt ist.
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Beim Weichbohrbetrieb mit dem Einsetzglied 30 wird die aufwärtsgerichtete
Schubbelastung des Bohrstrangs übertragen auf das Lager 8b durch das innere Gehäuse
16 und das Zentralgehäuse 9. Es wird nämlich die Gleitbewegung des inneren Gehäuses
16 blockiert durch das Einsetzteil 30, da die Belastung des aufwärtsgerichteten
Schubs bei Weichbohrbetrieb kaum auftritt oder, sollte sie auftreten, in einer weit
geringeren Stärke als die-Jenige, die erfahrungsgemäß bei Hartbohrbetrieb vorkommt,
also eine Belastungsstärke, die ausreichend durch ein normales Lager 8b aufgenommen
werden kann.
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Beim Hartbohrbetrieb wird somit das Einsetzglied 30 entfernt, um
die Bohrgeschwindigkeit und -wirksamkeit zu erhöhen, während die Drehverbindung
freigehalten wird von Belastungen durch aufwärtsgerichteten Schub des Bohrstrangs,
und es wird das Einsetzglied 30 in seine Stellung eingesetzt im Weichbohrbetrieb,
um den Dämpfungsmechanismus für den Hartbohrbetrieb in Ruhe zu halten.
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Dadurch wird die Lebensdauer der Dichtungen und anderen Bauteile des
Dämpfungsmechanismusses verlängert.