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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bohrtechnik, insbesondere
auf Schrauben-Bohrlochschlenmaschinen.
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Besonders zweckmkäßig ist die erfindungsgemäße Bohrlochschlenmaschine
als Antrieb für gesteinszerstörende Werkzeuge beim Niederbringen von Bohrungen,
insbesondere von Öl- und Gasbohrungen zu verwenden.
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Die erfindungsgemäße Maschine kann sowohl als Motor beim Bohren von
Bohrlöchern, Reinigen von Rohren bei Fräserbeiten eingesetzt werden, d.n., wenn
es erforderlich ist, die Funktionen eines Antriebes erfülten, an dessen Ausgangswelle
das Werkzeug befestigt wird, als auch als Pumpe arbeiten bei der Erdölförderung,
Wasserhebung oder beim Umpumpen von Fluida u.dgl.
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Bekannt sind Schrauben-Bohrlochschlenmaschinen, die in axialer Richtung
hintereinander angeordnete Sektionen qird einthalten. Jede Sektion von mit einer
vorgegebenen Exzentrizität angeordneten Rotor und eine Stator gebildet, die während
des Betriebes zusammenarbeiten.
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Jeder einzelne Stator stellt ein aus metall bestehendes Gehäuse der,
an dessen Innenfläche eine elastische Auskleidung anvulkanisiert ist. Die dem Rotor
zugewandte Oberfläche der Auskleidung ist in Form eines Schraubengewides ausgebildet.
Innerhalb des Stators ist der metallische Rotor mit einem Schraubengewinde an der
Außenfläche untergebracht, wobei die Gangzahl des Gewindes am Rotor um eine Einheit
kleiner als am stator ist.
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Die einander zugekehrten Schraubengewinde von Stator und Rotor bilden
bei der Anordnung dieser Bauteile ineinander Hohläume veränderlichen Volumens zum
Durchtritt eines Fluidums.
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Das Fluidum (die Arbeitsflüssigkeit), das in die Hohlräume zwischen
Motor und Stator geleitet wird, füllt die geschlosseilen Hohlräume und wirkt auf
das Schraubengewinde des iiotors, wobei es diesen zur Drehung zwingt.
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In der hier beschriebenen Bauart der Scnrauben-bohrlochsohlenmaschine
sind die hintereinander angeordneten Statoren starr mit einander verbunden. Die
im
Inneren der Statoren untergebrachten Rotoren sind ebenfalls nintereinander angeordnet
und gleichfalls starr zu einer einheitlichen Rotorengruppe miteinander verbunden.
Hierbei wird Uer letzte Motor über eine Kreuzgelenkkupplung an eine hohl ausgebildete
Ausgangswelle angeschlossen (siehe Bei einem solchen Anordnungsschema der Xotoren
und Statoren gelangt das Fluidum (die Arbeitsflüssigkeit) nach dem Austritt aus
der ersten Sektion in die nachfolgende und so weiter bis zur letzten, nach welcher
das Fluidum (die Arbeitsflüssigkeit) über die hohle Welle und das Werkzeug - den
Meißel - auf die Bohriochsohle gelangt.
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Die Statoren sind in der beschriebenen iäaschine durch zwei Übergangsstücke
miteinander verbunden, von denen jedes an deia entsprechenden Stator mittels eines
Gewindes befestigt wird, während die genannten Übergangsstücke durch eine unlösbare
Verbindung - durch Schweißen - mit einander verbunden ind. Mehrere Rotoren, die
in den entsprechenden Statoren untergebracht sind, sind durch eine ebensolche unlösbare
Verbindung - durch Schweißen - miteinander verbunden und stellen einen Monolithischen
Rotor mit einem einheitlichen kontinuierlichen Schraubengewinde dar, das an jedeui
der nacnfolgenden Rotoren eine Fortsetzung des an vorhergehenden Rotor ausgeführten
Gewindes ist. In einer solchen Kombination Kann eine beliebige erforderliche Anzahl
von sektionen zusammengebaut werden.
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Bei der beschriebenen Schrauben-Bohrlochsohlenmaschine muß beider
Vereinigung der Statoren und Rotoren zu entsprechenden monolithischen Gruppen mittels
einer starren Verbindung nicht nur die Gleichachsigkeit der Elemente, sondern auch
die Kontinuität der SchraubElächen der Elemente jeder Gruppe gewährleistet werden.
Dies wird mit Hilfe von Montagevorrichtungen - Montagehalterungen - in einer strengen,
in der idontagetechnologie vorgesehenen Reihenfolge erreicht. Hierbei muß der Lagefixierung
der Elemente (Rotoren und Staturen) bei Anreißvorgängen genaue Beachtung geschenkt
werde, welche der Verschweißung dieser elemente zu entsprechenden Gruppen vor-
angehen.
Nachstehend wird die Technologie des Zusammenbaus der Statoren zu einer einheitlichen
Gruppe beschrieben.
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1. In die metallischen Gehäuse der Statoren, die miteinander verbunden
werden, werden Übergangsstücke eingeschraubt. An den freien Endteil der Ubergangsstücke
sind zugeordnete Cberflächenhvorhanden, nach welchen im weiteren ihr Zusammenbau
und ihre Schweissung durgeführt wird.
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2. An der Motagevorrichtung, d.h. der Montagehalterung mit der kontinuierlichen
Schraubfläche, welche die Geome -trie der elastischen Statorauskleidung wiederholt,
wird der Zusammenbau der zu verbindenden Statoren über die in diese eingeschraubten
Übergangsstücke bis zur Verbindung der zugeordneten Stirnflächen vorgenommen.
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3. Zur Fixierung der Lage der Ubergangsstücke werden an den metallischen
Gehäusen der Statoren und Ubergangsstücke an der Kopplungsstelle der Stirnflächen
Anrisse angebracht.
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4. Nach dem Anbringen der Anrisse wird die Montagevorrichtung - die
Idontagehalterung - entfernt. Dann werden von jedem der Statoren die Übergangsstücke
gelöst und nunmehr es ein an den zugeordneten Oberflächen unter Berücksichtigung
der früher angebrachten Anrisse wieder miteinander verbunden. Auf die Übereinstimmung
der Anrissemuß besonders geachtet werden. Darafhin wird die starre Verbindung dieser
Übergangsstücke durch einem Schweissen vorgenommen.
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5. Auf jedes freie, mii Gewinde verseherle Ende der auf diese Weise
zusammengebauten Ubergangsstücke werden Statoren aufgeschraubt. Hierbei muß auf
die Ubereinstimmung der früher angebrachten Anrisse an den Kopplungsstellen achtgegeben
werden.
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In ähnlicher Gleise werden die Rotoren zu einer einheitlichen monolithischen
Gruppe zusammengebaut.
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Somit erfordert der Zusammenbau der gleichnamigen Elemente - der
Statoren und 'Rotoren - zu einer einheitlichen monolithischen Gruppe mittels einer
starren unlösbaren Verbindung nach einem Verfahren, dessen Technologie im vorstehenden
beschrieben wurde, den Einsatz von zusätzlichen Montagevorrichtungen und -arbeiten
. Zugleich hängen Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Maschine im ganzen von der
sorg-
fältigen Durchführung des Anreißen und der Ubereinstimmung
der zuvor in gebrachten Anrisse bei der Montage ab.
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Aiißerdein führt eine Änderung der Cnarakteristik der Maschine während
ihres Betriebs, wenn die Statoren und ßotoren ausgwechselt werden müssen, zu einem
groben Zeitaufwand, was auf die komplizierte Sektionierung der bleichnamigen Elemente
und die Unlösbarkeit dieser Verbindung zurückzufüiiren ist.
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Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei der Notwendigkeit auf, einen
ausgefallenen oder beschädigten Stator oder Rotor auszuwechseln. Dieser Prozeß erfordert
die Wiederholung sämtlicher Montagearbeiten. Überdies müssen die zugeordneten Oberflächen
an den zu verbindenden Übergangsstücken neu hergestellt werden.
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Der technologische Montagerpozeß wird selbst in dem Fall nicnt vereinfacht,
weun für die Vorarbeit, d.h. das Axireißen der Übergangsstücke, mit denen die Statoren
verbunden werden, als Montagevorrichtung ein monolithischer Rotor verwendet wird.
Hierbei werden alle nachfolgenden Arbeitsgänge sowie die Verbindung der Rotoren
selbst nach dem vorstehend dargelegten Verfahren durchgeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schrauben--Bohrungschlenmaschine
zu schaffen, bei der die Rotoren und Statoren der benachbarten ;5ektiiinen derart
miteinander verbunden sind , daß dadurch die Herstellungstechnologie vereinfach
sowie die Betriebszuverlässigkeit und Lebensdauer der Maschine erhöht werden kann.
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einer Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Schrauben--Boiirlochsohlenmaschine
mit Sektionen, die jeweils durch einen Schraubenrotor und einen Schraubenstator,
die mit einer vorgegebenen Exzentrizität angeordnet sind, gebildet sind, welche
Hohlräume veränderlichen Volumens zum Durchtritt eines Fluidums bilden, und in axialer
Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei die gleichnamigen Elemente starr
untereinanaer verbunden sind, erfindungsgemäß die starre Verbindung zumindest der
einen der gleichnamigen Elemente lösbar ausgeführt ist und mittels einer Friktionsverbindung
durch einen Vorsprung , der in Form eines Drehkörpers an der Stirnseite
eines
der Elemente ausgebildet ist, und eine an der Stirnseite des benachbarten Elementes
ausgeführte Vertiefung entsprechender Form hergestellt ist, welche Verbindung während
des Betriebs gegen gegenseitigs Wikel- und Axialverschiebungen durch eine zwangsläufig
erzeugte äußere Kraft gesichert ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn Vorsprung und Vertiefung an den Stirnseiten
der benachbarten Rotoren ausgeführt sind.
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In diesem Fall wird die äußere Eraft während des Betriebs durch Kräfte
erzeugt, welche unter der Wirkung eines Druckgefälles entstehen, das unter anderem
auch auf die Rotoren wirkt.
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Eine derartige konstruktive Lösung empfiehlt sich für Maschinen tiifter
den Bedingungen einer beengten diametralen Abmessung, in denen In denjenigen Fällen,
eine solche Einschränkung nicht besteht, werden der Vorsprung und die Vertiefung
zweckmäßigerweise an den Stirnseiten der benachbarten statoren ausgeführt. Hierbei
werden die Statoren während des Betriebs zur Sicherung gegen gegenseitige Winkel-
und Axialverschiebungen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht das an seinen
Enden Anschlage besitzt, welche mit den freien Stirnflächen der Statoren zusammenwirken,
wobei mindestens einer der Anschläge in axialer Richtung beweglich ist, wodurch
eine äußere Kraft erzeugt wird, die eine axiale und eine Winkelverschiebung der
zu verbindenden ttoren verhindert.
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Es ist zweckmäßig, wenn Vorsprung und Vertiefung der zugeordneten
gleichnamigen Elemente die Form von Zylindern haben.
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Eine solche Ausführung der zugeordneten Oberflächen ist in der Herstellung
am einfachsten.
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bs ist vorteilhaft, wenn Vorsprung und Vertiefung an den zu verbindenden
Statoren oder Rotoren jeweils in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet sind.
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i)ie Ausbildung der zugerodneten Oberflächen in Form eines Kegelstumpfes
erhöht die Zuverlässigkeit der Verbindung.
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Zu bevorzugen ist es, den Vorsprung und oie Vertiefung
in
Form eines Zylinders auszubilden, der in einen Kegelstumpf übergeht.
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Diese Kopplungsart gewährleistet eine zuverlässige Verbindung der
Bauteile und erhöht das Arbeitsvermögen bei der Ubertragung des Drehmoment es von
einer Sektion auf die andere beträchtlich.
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ein optimalen Ausführune der zugeordneten Oberflächen werden Vorsprung
und Vertiefung in Form eines Zylinders ausgebildet, der in einen Kegelstumpf übergeht,
wobei die Differenz der Durchmesser der grösseren und der kleineren Grundfläche
des Kegelstumpfes mindestens das Vierfache der Exzentrizität betragen sollte.
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Eine solche Ausführungsform bietet ausser der garantierten Zuverlässigkeit
der K pplung der gleichnamigen Elemente die Möglichkeit, eine sehr einfache Verbindung
dieser Bauteile sicherzurtellen. In diesem Fall genugt der Vorsprung, mit der kleineren
Grundfläche beim Zusamnenbau sogleich in die Vertiefung In der gemäss der vorliegenden
Erfindung ausgeführten Schrauben-ohrlochsohlenmaschine erfolgt die Einstellung der
zusammenwirkenden Elemente in die Arbeitsstellung relativ zueinander automatisch.
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Dadurch, dass die Verbindungen lösbar susgeführt sind, ist es mö,tlich,
binnen einer verhältnismässig kurzer Zeit den Zusammenbau einer aus technologischen
Überlegungen erforderlichen Anzahl von Sektionen sowie das Auseinandernehmen der
Sektionen und (bei Befdarf) d Auswechselung eines ausgefallenen Elementes ohne irgendwelche
zusätzliche Montagevorrichtungen und technologische Arbeitsgänge durchzuführen.
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Nachstehend werden konkrete Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme Zeichnungen beschrieben, es zeigt: im Fig. 1 Fig. 1a'
eine (Fortsetzung der Fig. 1; Fig. 1a' eine (Fortsetzung der Fig. 1a'; Fig. 2 einen
Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 im vergrösserten Masstab;
Fig.3
eine Schrauben-Bohrlochsohlenmaschine, bei der ein Vorsprung und eine Vertiefung
an der Stirnseite der benachbarten Statoren in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet
i 3a' Fortsetzung der Fig. 3; Fig. 4 eine Schrauben-Bohrlochschlenmaschine, bei
der ein Vorsprung und eine Vertiefung an den Stirnseiten der Rotoren in porm eines
Zylinders ausgebildet sind, der in einen Kegelstumpf übergeht im Längsschnitt; Fig.
4a' eine (Fortsetzung der Fig. 4; Fig. 5 die Verbindungseinheit der Rotoren aus
einem Vorsprung und einer Vertiefung, die in Form eines Zylinders ausgebildet sind,
der in einen Kegelstumpf übergeht, bei welchem die Differenz der Durchmesser der
grösseren und der kleineren Grundfläche mindestens das Vierfache der Exzentrizität
beträgt im Längsschnitt; Fig. 6 - 10 Scheme des aufeinanderfolgenden Zusammenbaus
der gleichnamigen Elemente, zwischen denen die starre Verbindung mittels eines Vorsprungs
und einer Vertiefung zustande kommt, welche in Form eines Zylinders ausgebildet
sind, der in einen Kegelstumpf übergeht. zwei.
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T)ie Schrauben-Bohrlochschlenmaschine besteht au) in axialer Richtung
hintereinander angeordneten Sektionen 1 (Fig.1) und einer Spindeleinheit 2. Jede
Sektion 1 ist durch einen Stator 3 (4) und einen Rotor 5 (6), die mit einer vorgegebenen
Exzentrizität "e" angeordnet sind, gebildet. Die Statoren 3, , 4 und Rotoren 5,
6 sind starr miteinander verbunde. Jeder der Statoren 3 und 4 besitzt ein metallisches
Gehäuse 7, , an dessen Innenfläche eine elastische Profilauskleidung 8 anvulkanisiert
ist. Die Ausuenflä'che der metallischen Rotoren 5 und 6 weist , ein Profilgewinde
Init einer Gangzahl auf 9 die um eine binnelb kleiner ist als an der zugeordneten
Arbeitsfläche der elastischen Statorauskleidung 8.
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Die starre Verbidung der Statoren 3 und 4 ist lösbar ausgefUhrt9
wozu an den einander zugewandten Stirnseiten der Statoren 3, 4 ausgeführt sind:
an dem einen Stator 4 ein Vorsprung 9 in Form eines Drehkörpers- eines Zylinders,
und an dem anderen Stator 3 eine Vertiefung 10 der entsprechenden Form.
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Die starre Verbindung der Rotoren 5 und 6 ist in ähnlicher Weise
hergestellt, nämlich mittels eines in Form eines Zylinders an dem einen Rotor 6
ausgebildeten Vorsprungs 11 und einer Vertiefung 12 der entsprechenden Form an der
Stirnseite des anderen Rotors 5.
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Die Rotoren 5 und 6 werden während der Drehung durch eine Axialkraft,
die unter der Wirkung eines Druckgefälles entsteht, zwangslaufig gesichert Zur zwangslaufigen
Sicherung der Statoren 3, 4 gegen Winkel- und Axialverschiebungen sind sie in einem
Gehäuse 13 untergebracht und in diesem gegen gegenseitige Winkel- und Axialverschiebungen
durch eine zwangsläufige Axialkraft gesichert, die durch in axialer Richtung bewegliche
Anschläge 14 erzeugt wird, welche an Übergangsstücken 15 und 16 ausgeführt sind.
Die Übergangsstücke 15 und 16 sind mit dem Gehause 13 mittels eines Gewindes verbunden,
was es gestnttet, sie in axialer Richtung zu verschieben und an de Anschlägen 14
eine entsprechende Spannkraft zu erzeugen.
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Das Übergangsstück 16 ist unten mit dem Ubergangsstück 17 der Spindeleinheit
2 verbunden. Innerhalb des Ubergangsstücks 16 befindet sich eine zweigelenkige Verbindung
18, welche den unteren Rotor 6 mit der Kupplung 19 der AuBgangswelle 20 der Spindeleinheit
2 verbindet.
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Auf der Welle 20 sind mittels der Kupplung 19 Buchsen 21 von Radiallagerungen
22 und ein Axiallager 23 befestigt.
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Die Radiall.ag,erungen 22 selbst sowie das Axiallager 23 sind mit
ihrer Aussenfläche in einem Gehäuse 24 und zwischen dem Ubergangsstück 17 und einem
Nippel 25 befestigt. Im unteren Teil endet die Welle 20 mit einem Ubergangsstück
2b, das zum Anschliessen eines (nicht gezeigten) Werkzeuges dient.
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In Fig. 2 ist ein Querschnitt der Sektion 1 gezeigt. Der Stator 3
befindet sich mit dem Rotor 5 im Eingriff. Die 1lanetenbewegung des Rotors 5 im
Inneren der elastischen Auskleidung 8 des Stators 3 kann durch Wälzen ohne rurchglei
ten des Wälzkreises des Rotors 5) mit radius b = ez auf dem Wälzkreis des Stators
3, mit dem Radius a = c(z + 1) beschrieben werden, worin e die Exzentrizität, dir
der halben radialen IIöhe des Gewindes des rotors 5 oder des Stators 3 ist,
und
z die Zahl der Gange des Schraubengewindes des Rotors 5 bedeuten. Der Wälzkreis
des Rotors 5 besitzt seinen Mittelpunkt im Punkt 01, der Wälzkreis des Stators 3
im Punkt 02.
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In der vorstehend beschriebenen Schrauben-Bohrlochsohlenmnschine
ist die Verbindung der gleichnamigen Elemente der Sektion 1 - der Statoren 3, 4
und der rotoren 5, 6 -mittels einer lösbaren Friktionsverbindung vervirklicht, welche
die Vertiefung 10 (12) an dem einen Element und den Vorsprung 9 (11) an dem bennchbarten
Element darstellt, die in Form von Zylindern ausgebildet sind.
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In Fig. 3 ist die Verbindung von Statoren 27 und 28 gezeigt, bei
denen ein Vorsprung 29 und eine Vertiefung 30 die Form eines Kegelstumpfes haben,
was es gestattet, die Zuverlässigkeit der löbaren Friktionsverbindung zu erhöhen.
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Die Sicherung der Statoren 27 und 28 gegen Vinkel- und kiolverschiebungen
ist ähnlich wie oben beschrieben verwirklicht . Die Rotoren 31 dieser Sektionen
1 sind mittels einer Baueinheit 32 verbunden, die ihre starre Verbindung gewährleistet
und die Winkelverschiebung dieser Rotoren gegeneinander verhindert (beispielsweise
eine Vielnutkupplung).
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Die Verbindung der gleichnamigen Elemente - Rotoren 33 (Fig. 4) und
34 - ist durch eine lösbare Friktionsverbindung mittels eines Vorsprungs 35, der
am Rotor 33 ausgebildet ist und die Form eines Zylinders 35a, der in einen Kegelstumpf
35b übergeht, hat und einer Vertiefung 36 entsprechender Form im Rotor 34 verwirklicht
. Die Statoren 37 sind in dieser Ausführungsvariante mittels eines Ube-rgangsstücks
38 verbunden. Im übrigen ist die Schrauben-Schrlochsohlenmaschine der obenbeschriebenen
ahnlich.
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Zur besonders zuverlässigen Verbindung von Rotoren 39 (Fig. 5) und
40, die Vorsprünge 41 und Vertiefungen 42 in Form von in Kegelstümpfe übergehenden
Zylindern besitzen, ist es erwünscht, der Durchmesser d der kleineren Grundfläche
des Kegelstumpfes uln mindestens das Vierfache der Exzentrität "e" kleiner ist als
der Durchmesser D der grösseren Grundfläche desselben Kegelstumpfes, d.h. D - d
c 4e.
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In den Figuren 6 - 10 ist die Reihenfolge der Arbeitsgänge wiedergegeben,
welche die Anordnung der Rotoren und Statoren während des Zusainmenbaus veranschaulichen,
die mittels einer lösbaren Friktionsverbindung eines Vorsprungs und einer Vertiefung
miteinander verbunden sind.
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Bevor hier auf die Arbeit der Schrauben-Bohrlochsohlenmaschine eingegangen
wird, wird der mechanismus des Zusammenbaus der gleichartigen elemente zu einer
einheitlichen Gruppe mittels einer starren lösbaren Friktionsverbindung einer Vertiefung
und eines Vorsprungs erläutert.
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Die Anfangsstufe des Zusammenbaus besteht in der aufeinanderfolgenden
Verbindung von Rotoren 43 (Fig. 6), 44 zu einer einheitlichen Gruppe mit Hilfe einer
beliebigen starren lösbaren Verbindung, die vorstehend beschrieben wurde. Im konkreten
Beispiel werden mittels einer Vielnut-Kegelkupplung 45 die Rotoren 43, 44 zusammengebaut,
die nach einer gemeinsamen Aciise 0101 orientiert werden. Danach werden an der ;iotorengruppe
an den entgegengesetzten Enden Statoren 46 (Fig.?), 47 montiert.
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nachdem der Stator 46 die Arbeitsstellung eingenommen hat, verschiebt
sich der Stator 47, indem er sich auf dem Schraubengewinde des Rotors 44 dreht,
bis zur Berührung mit dem Stator 46. Hierbei erfolgt, wie aus Fig. d erkennbar ist,
die Berührung der Statoren über ihre Stirnflächen, an denen in dem einen Stator
46 eine Vertiefung 4d und in dem anderen Stator 47 ein Vorsprung 49 ausgeführt ist.
Der Vorsprung 49 und die Vertiefung 48 weisen die Form eines Zylinders auf, der
in einen Kegelstumpf übergeht.
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Es vjird eine Lage (Fig. 8) als recht wahrscheinlich betrachtet,
die ein völliges Nichtübereinstimmen der zugeordneten Oberflächen der Elemente der
starren Verbindung veranschaulicht. Mit anderen Worten liegen die Achsen 0202 und
0303 der Statoren 46, 4 auf verschiedenen Seiten der gemeinsamen Achse 0101 der
einheitlichen Gruppe der Rotoren 43, 44. In diesem Fall wird der Stator . 4?, indem
er sich um die Achse 0101 des mit ihm kontaktierenden Rotors 44 dreht, der zur einheitlichen
Rotorengruppe gehört, in eine Lage verschoben,
bei der seine Achse
mit der Achse O2O2 des benachbarten Stators 46 zusammenfällt, d.h. die beiden Statoren
46, 4? eine gemeinsame Achse O2O3 (Fig. 9) haben, aber die zugeordneten Oberflächen
da bei noch nicht endgültig in Kontakt getreten sind.
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Hierbei ist die Drehrichtung des Stators 47 auf dem Schraubengewinde
des Rotors 44 so, das die Erzeugung einer Axialkraft gewährleistet ist, welche die
Verschiebung des drehenden Stators 47 zum Stator 46, der auf dem Rotor 43 feststehend
angeordnet ist, d.h. in Richtung des Schraubengewindes bis zu ihrer Berührung, wie
in Fig.
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10 gezeigt, begünstigt.
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Die Schrauben-Bohrlochschlenmaschine arbeitet in f der Weise.
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Bei der Zuführung der Spülflüssigkeit in die Schrauben--bohrlochschlenmaschine,
die als Motor betrieben wird, vollziehen die Rotoren 5 und 6 eine Planetenbewegung
innerhalb der elastischen Auskleidungen der Statoren 3 und 4, welche, wie in Fig.
2 gezeigt, durch Wälze ohne Durchgleiten des Wählzkreises des Rotors 5 mit dem Fadius
b = ez auf dem Wälzkreis des Stators dem Radius a = e(z + 1) kinematisch beschrieben
werden kann. Der mittelpunkt O1 des Querschnitt: es des Rotors 5 führt eine Führungsdrehung
in bezug auf den Mittelpunkt O2 des Querschnittes des Stators 3 aus, indem er sich
auf einem Kreis ml Radius "e" entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer Umlauffrequenz
LJj bewegt, während sich der Rotor 5 selbst um die eigene Achse im Uhrzeiersinn
mit einer Umlauffrequenz w2 drent (absolute Drehung), wobei W1 = z#w2.
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DieDrehmomente, die auf den Rotor 5 in der Führungsbewegung (M1)
und in der absoluten Bewegung (M2) relativ zum Stator 3 wirken, verhalten sich umgekehrt
proportional zu den Umlauffrequenzen dieser Bewegungen, d.h. M1 = 1/z Da die zusammenwirkenden
Oberflächen der Friktionsverbindung der Rotoren 5, 6 die Vertiefung 12 und der Vorsprung
11 - zu den Schraubenflchen der Rotoren 5 und 6 gleichachsig sind, so übertragen
sie ein Drehmoment vom oberen Rotor 5 zum dem unteren Rotor 6 in ihrer Führungsbewegung,
d.h. ein loment M1. Die Übertragung dieses Momentes wird in Form einer
Radialkraft
P = ## realisiert, die seitens der umfassenden zylindrischen Oberfläche der Vertiefung
12 des oberen Rotors 5 auf die zu umfasende zylindrische Oberfläche des Vorspruns
11 des unteren Rotors 6 wirkt. Bei minimalon Spielräumen in der Friktionsverbindung
weisen die genannten Oberflächen praktisch keine relativen Winkelverschiebungen
auf, so dass die Übertragung des Momentes ohne Verluste für die Reibung der zugeordneten
Oberflächen geschieht.
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Das Gesamtdrehmoment M1 aller Rotoren in ihrer Führungsbewegung wird
auf den unteren Rotor 6 übertragen. Mit Hilfe der zweigelenkigen Verbindung 18 wird
dieses Moment vom unteren Rotor 6 weggenommen und in ein Moment der absoluten Dre
-bung M2 an der Ausgangswelle 20 der Spindel einheit 2 umgeformt. Die Axialbelastung
wird vom oberen Rotor 5 auf den unteren Rotor 6 Uber die Stirnflächen des Vorsprungs
11 und der Vertiefung 12 übertragen. Die zylindrischen Oberflächen des Vorsprungs
11 und der Vertiefung 12 nennen auch Radialkräfte von hydraulischen Verkantungsmomenten
auf, die an den Rotoren 5 und 6 in der durch die Achsen des Stators 3 (4) und des
Rotors 5 (6)verlaufenden Ebene angreifen. Am unteren Ende des oberen Rotors 5 sucht
diese Kraft, die Sxzentrizität zu vermindern, während sie am oberen Sunde des Rotors
6 bestrebt ist, die Exzentrizität zu vergrössern, da die Kräfte entgegengesetzte
Richtungen haben. Die Wechselwirkung des Vorsprungs 11 und der Vertiefung 12 beseitigt
die schädliche Wirkung der von den Verkantungsmomenten herrührenden Kräfte, was
zur Stabilisicrung der Bewegung der Rotorren beiträgt. Die Statoren 3 und 4, die
mittels des Vorsprungs 9 und der Vertiefung 10 untereinander verbunden und im Gehäuse
13 zwischen zwei an den Übergangsstücken 15 und 16 ausgeführten beweglichen Anschlägen
14 befestigt sind, nehmen das Rückdrehmoment auf, das über das Ubergangsstück 15
auf den Bohrgestängestrang übertragen wird.
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Zuverlässiger erfolgt die Aufnahme und Ubertragung des Drehmomentes
von unteren Stator 28 (Fig. 3) auf den oberen Stator 27 in dem Fall, wenn der Vorsprung
29 und die Vertiefung 30 der Friktionsverbindung als Kegelstumpf ausgebildet sind.
Noch günstiger ist eine Friktionsver-
bindung, falls der Vorsprung
35 und die Vertiefung 36 in Form eines Zylinders 35a ausgebildet sind, der in einen
Kegelstumpf 35b übergeht. Binde solche Ausführung verbessert die Lagebestimmung
der Rotoren 33 und 34 und erhöht die monollthische Ganzheit der Verbindung. Die
Axialbelastung wird in diesem Fall über die Kegelflächen des Vorsprungs 35 und der
Vertiefung 36, das Drehmoment über die Zylindern und Kegelflächen übertragen.
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Zur Vereinfachung des Auseinander nehmens des Motors sollte die Größe
des Kegelwinkels der zugeordneten Oberflächen größer als der Reibungswinkel der
Werkstoffe von Vorsprung und Vertiefung sein.
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Bei diesem Motor ist eine automatische Einstellung der Rotoren in
die Arbeitsstellung gewährleistet und das Auseinandernschmen des Motors vereinfacht.
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Außerdem sind die Betriebsbedingungen von Statoren und Rotoren verbessert,
da einerseits die Radialkräfte von den Zwischenwellen beseitigt sind und andererseits
die Konstruktion der Friktionsverbindung, , insbesondere der Rotoren, den gegenseitigen
Ausgleich entgegengesetzt gerichteter Radialkräfte gewährleistet, welche von der
Wirkung der hydraulischen Verkantungsmomente auf die Rotoren herrühren. All das
gestattet es, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Maschine zu erhöhen.