DE3242893A1

DE3242893A1 - Schnellfreigabekupplung fuer einen bohrlochmotor

Info

Publication number: DE3242893A1
Application number: DE19823242893
Authority: DE
Inventors: Kenneth Wayne 76017 Arlington Tex. Bramlett; James Gary 75076 Pottsboro Tex. Dennis; G. C. 75232 Dallas Tex. Jackson jun.
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1983-06-09
Also published as: GB2111640B; FR2517356B1; CA1185895A; FR2517356A1; GB2111640A; US4391547A

Description

Schnellfreigabekupplung für einen Bohrlochmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bohrlochmotor, der nahe dem Ende eines Bohrstrangs angebracht ist und einen Bohrmeißel zum Ausbilden eines Bohrlochs während des Bohrens nach öl und Gas antreibt, im allgemeinen, und auf eine Kupplung zum raschen Freigeben der Antriebswelle des Motors im besonderen.

Bohrlochmotore zum Bohren nach Gas und öl sind allgemein bekannt und werden z.B. beim Richtungsbohren verwendet, wo vorzugsweise der Bohrstrang stationär gehalten wird, während sich der Meißel dreht. Der Motor ist in einem rohrförmigen Gehäuse eingeschlossen und enthält Rotor und Stator, ist an ein anderes rohrförmiges Teil angeschraubt, das das Drucklager und radiale Lagerabschnitte enthält, die den sich drehende den Teil "durch eine dazwischenliegenden Antriebseinrichtung trägt. Infolge der begrenzten Abmessung des Bohrlochs überschreiten die Motorgehäuse selten einen Durchmesser von JO cm und liegen gewöhnlich zwischen 15 und 20 cm. Die begrenzten Durchmesser beschränken 2Q den inneren Aufbau des Motors und die Lager, die den Motor in Achsrichtung langer machen, um einen Motor . mit ausreichender Kraft zum Drehen des Bohrmeißels zu erhalten. Wegen der axialen Länge müssen normalerweise im Motorgehäuse Schraubverbindungen in der verbindenden Antriebswelle vorgesehen sein, um die Herstellung, die Reparatur und die Wartung an der Anlagenseite zu erleichtern.

Zum leichten Zusammenbauen soll die Antriebswelle im Gehäuse rasch angekuppelt werden können oder es sollen 5Q Gleitverbindungen zum Erleichtern der Behandlung und

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des Zusammenbauens durch ungeübte Kräfte vorgesehen sein. Beispiele solcher Verbindungen sind bekannt, z.B. durch die USA Patentschriften 2.990.895 und 3.159.222. Während diese Verbindungen rasch zusammengesetzt und auseinandergenommen werden können, bewirkt die Vibration im Antriebsteil ein Rattern, das eine übermäßige Abnutzung des Verbindens zur Bolge hat, was schließlich zu dessen Ausfall führt und damit ein vorzeitiges ein Hieven des Stranges zum Austausch oder zur Reparatur des Motors bewirkt.

Nach der Erfindung wird eine Schnellfreigabekupplung für die Antriebswelle eines Bohrlochmotors vorgesehen, die einen Bund mit einer Innenfläche besitzt, die von jedem Ende nach innen abgeschrägt ist, um an die abgeschrägten Flächen an der Außenseite der Kupplungsklauen des Mechanismus anzugreifen und diese Flächen in innigen Kontakt mit dem Bund zu halten, wenn ein Drucknachlaß eine axiale Kraft an den abgeschrägten Flächen der Kupplung bewirkt.

Die Kupplungsklauen oder -finger Jedes Teils, an die die Drehkraft angreift, werden somit vom Bund fest gehalten, was verhindert, daß die Vibrationen im Antriebszug die Kupplung übermäßig abnutzen. Ferner muß der Schrägwinkel zum raschen Freigeben größer ale ein Selbstsperr-' konus sein, aber zum Halten der Keilwirkung für den innigen Kontakt zum Verhindern der Abnutzung einen Sperrkonus bilden. Die Schnellfreigabekupplung könnte auch zum Verbinden zweier oder mehrerer Rotore bei einem Bochlochmotor verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben.

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In diesen ist:

Figur 1 ein Querschnitt des oberen Teils eines Bohrlochmotors mit der Antriebswelle, die mit einer Schnellfreigabekupplung nach der Erfindung versehen ist;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Kupplung nach Figur 1; und

ligur 3 ein Schnitt an. den Linien III-III der Figur 2.

' Der Bohrlochmotor 39 nach Figur 1 enthält einen Rotor 41 und einen Stator mit einer biegsamen Auskleidung 43, die in einem rohrförmigen Gehäuse 45 untergebracht ist, das an seinem oberen Ende zum Anbringen an den Bohrstrang 47 und an seinem unteren Ende zum Anbringen an einem anderen, besonderen Teil des Motorgehäuses 49 mit Gewinden versehen ist.

Das Gehäuse 49 enthält an seinem unteren (nicht dargestelltem) Ende das Drucklager und radiale Lager für den Antriebszug, der, wie bekannt, einen Bohrmeißel trägt, der außerhalb des Gehäuses am äußeren Ende der Welle

angebracht ist. .

Zum betriebsmäßigen Verbinden des unteren Endes des Rotors 41 mit dem Zug über die Lager ist ein Universalantrieb 51 im oberen Teil des Gehäuses 49 untergebracht und enthält zwei Universalverbindungen 53 und 55 zum Übertragen der Drehkrümmbewegung des Rotors in eine

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Drehbewegung des Antriebszuges über die Lager.

Um den Transport, die Herstellung und den Zusammenbau des Bohrlochmotors zu erleichtern, werden der Rotor 41 und der Universalantrieb 51 durch eine Schnellfreigabekupplung 57 untereinander verbunden, die im Gehäuse 49 untergebracht ist. Die Kupplung enthält einen oberen Stutzen 59, der in den Rotor 41 eingeschraubt ist, und einen unteren, ähnlich ausgebildeten Stutzen 61, die in die obere Verbindung 63 des Universalantriebs 51 eingeschraubt ist.

Nach der erwähnten USA-Patentschrift 2.990.895 ergibt jeder Stutzen 59, 61 axial herausragende, ineinander greifende Finger oder Kupplungsklauen 65 mit den Flächen 69 zum Übertragen des.Drehmoments. Ein Bund 67 schließt die Kupplungsklauen 65a bis 65b in axialer Ausrichtung ein und trägt diese. Indem der oberen Stutzen 59 ai& Motor und der untere Stutzen am Universalantrieb 51 gehalten wird, erfordert der Zusammenbau der beiden Gehäuse 45 und 49 ein blindes Einklinken der oberen Kupplungsklauen 65a in die unteren Kupplungsklauen 65, wobei sich ein Bund 67 an jedem Stutzen befindet. Wenn jedoch die unteren Kupplungsklauen 65a bei 66 abgeschrägt sind, befindet sich das Teil 67 an den oberen Kupplungsklauen 65a.

Um ein solches bindes Einklinken zu erleichtern,, sind vorher die Enden der Finger und die Innenlippe des Bundes abgeschrägt worden, um eingeführt zu werden und in Eingriff zu kommen. Jedoch waren, wie erwähnt, die Aussenfläche der Kupplungsklauen und die Innenfläche des

Bundes mit einem erheblichen Spiel zwischen ihnen zylindrisch,, um so das Zusammensetzen zu erleichtern (Figur 2 des USA-Patentschrift 2.990.895).

Wie ebenfalls erwähnt, stoßen die Enden des Bundes an die Ansätze an den gegenüberliegenden Stutzen, um die Drucklast zu tragen. Diese Konstruktion ermöglichte eine relative Radialbewegung zwischen den angreifenden Teilen, die durch die Krümmungsbewegung des Rotors verschlechtert wurde, was einen vorzeitigen Ausfall der Kupplung aur Folge hatte.

Die Figuren 1 und 2 zeigen die Außenfläche der Finger oder Kupplungsklauen 65a und 65b nach der Erfindung, die nach innen in Richtung des Herausragens über einen größeren Teil des axialen Verlaufs an einem Winkel abgeschrägt sind.

Der Bund 67 besitzt eine radial nach innen von Jedem Ende aus abgeschrägte Innenfläche, die in einem gleichen enthaltenen Winkel θ am axialen Mittelpunkt auslauf^, so daß die Außenfläche Jedes Fingers im allgemeinen von der Innenfläche des Bundes über einer größeren axiale Abmessung jedes Fingers fest ergriffen wird.

Die Schnellfreigabekupplung 57 nach der Erfindung stößt nicht an den Ansatz an, um den Axialdruck aufzunehmen, und deshalb wird der Druck auf die abgeschrägten Flächen des Bundes 67 und der Finger 65a und 65b getragen.

Wenn zwischen der Innenfläche des Bundes und der Aussenf lache der Finger ein inniger Kontakt besteht, wird die Schüttel- oder Relativbewegung zwischen diesen be—

seitigt. Ferner kann in dem Umfang, daß die Krümmungsbewegung ein Wotbeln oder Rattern bewirkt, eine Abnutzung, zum Beispiel eine Änderung der Abmessungen von einem weiteren radialen Angreifen zwischen den Fingern und dem Bund aufgenommen werden, um die angreifenden Flächen in innigen Kontkat zurückzubringen und so die Relativbewegung zu beseitigen.

Wie bisher ist der Antriebszug im unteren Gehäuse wegen des Trägers der Lager verhältnismäßig axial stabil, aber indem der Rotor eine begrenzte Axialbewegung aufweist und infolge des Druckabfalls der Motorflüssigkeit am Motor muß die Schnellfreigabekupplung 57 verschiedene Druckbelastungen aufnehmen. Um 3e~doch sicher-• zustellen, daß die Kupplung zur Freigabe des Motors leicht gelöst wird, muß der Winkel θ größer als eine Selbsthalte- oder Selbstsperrabschrägung sein. Um aber die Angriffsflächen in ständigem Kontakt zu halten, soll dieser Winkel eine Keilwirkung eines Sperrkonus bewirken. Hierfür ist ein Winkel 0 , der durch einen Konus von etwa 1,4 mm pro 1cm Seitenlänge ergibt, vorzuziehen.

Figur 3 zeigt, daß jeder Stutzen zwei herausragende Finger 65a und 65b mit den das Drehmoment angreifenden Flächen 69 zwischen diesen enthält, die praktisch planar und axial ausgerichtet sind. Ferner sind die Außenflächen, die von den Fingern gebildet sind, und die Innenfläche des Bundes von rundem Querschnitt und somit erfordert das Zusammenbauen des Bundes an den Figern kein Ausrichten, um einen innigen Kontkat zu erhalten.

Claims

Patentansprüche

1. Schnellfreigabekupplung für eine axial ausgerichtete konzentriech rotierende untere und obere Antriebswelle eines Bohrlochmotors, gekennzeichnet durch:

einen an der oberen Welle angebrachten Stift (59) mit einer abwärts gerichteten Kupplungsklaue (65a) die eine äußere Fläche und eine ein Drehmoment übertragende Fläche (69) ergibt,

einen zweiten an der unteren Welle angebrachten Stift (61) mit aufwärts gerichteten Kupplungsklauen (65b), die eine Außenfläche und eine ein Drehmoment übertragende ähnliche Fläche des oberen Teils ergeben, wobei die Außenfläche jeder Klaue radial nach innen in Richtung des Verlaufs abgeschrägt ist, und : einen Bund (67), der die angreifende Kupplungsklaue (65) um den axialen Verlauf dee Angriffe umgibt,

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TELEX TELEQRAMM; TELEFON: BANKKONTO I'OS!8CHE( KKONtO 1·βββ«4 INVENTION BERLIN 0ClIl INKH ΠΑΝΚ AQ I' MtIBSNfH. BLN W Invent) BERLIN 030/89160 37 BERLIN 31 4(147 37 1OJ 030/891 30 2Θ 3695716000

wobei der Bund eine radial nach, innen von einem Ende abgeschrägte Innenfläche für innigen Eingriff an den Jeweiligen Teilen der Kupplungaklauen (65) besitzt, und der Axialdruck, der zwischen den gegenüberliegendec Wellen übertragen wird, durch die abgeschrägten Elächen (69) zwischen dem Bund (67) und den Kupplungsklauen (65a, 65b) getragen wird.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennz.e ichnet, daß die einwärts gerichtete Abschrägung der Außenfläche Jeder Kupplungsklaue (65a, 65b) und von Jedem Ende des Bundes (67) sich in der Größenordnung von 1,4 mm pro cm axialer Seitenlänge liegt.

3. Kupplung nach Anspruch 1,dadurch g e kennzeichnet, daß die Einwärtsabschrägung zur Achse der Wellen einen Winkel von etwa 8,3 Grad bildet.

4. Kupplung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich neben Jedem Wellenende ein Stift (59, 61) befindet,, der axial verlaufende Kupplungsklauen (65) mit dem Drehmoment übertragenden Flächen und Außenflächen ergibt, die radial einwärts in Richtung des Herausragens abegeschrägt sind.

Das ein Bund (67) die Kupplungsklalien (65) umgibt und eine Innenfläche der Kupplungsklauen bildet, und daß die Abschrägung mindestens größer als ein Sperrkonus ist.