DE364870C - Drehbohrvorrichtung, bei der der Antriebsmotor und der Wirbel, an dem das Bohrgestaenge aufgehaengt ist, zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 4. DEZEMBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVe 364870 -KLASSE 5 a GRUPPE

(G 53800 VIjsa)

-Idwiffd-Eugene Greve in Bellevue und Samuel Clarke Reed in Pittsburgh, Penns., V. StA.

Drehbohrvorrichtung, bei der der Antriebsmotor und der Wirbel, an dem das Bohrgestänge aufgehängt ist, zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Mai 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 22. Dezember 1919 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Bohren von Bohrlöchern, insbesondere zur Ausführung der Spülbohrung.

Beim Spüldrehbohren von Bohrlöchern ist ein Bohrer am unteren Ende eines Rohrstranges befestigt, der gedreht wird, während

Wasser oder ein Gemisch von Wasser und Schlamm (mud) durch den Rohr strang hindurch zum Bohrer getrieben wird. Das Wasser füllt das Bohrloch an, fließt über und führt das durch den Bohrer gelöste Material mit _ fort.

Bisher war es beim Drehbohren üblich, den Rohrstrang mittels eines Wirbels mit Wasseranschluß an einem Gerüst aufzuhängen, während das Drehen des Rohrstranges durch eine Drehvorrichtung· erfolgt, die am Fuße des Gerüstes angeordnet ist und in der Regel eine motorisch angetriebene Scheite mit einer mittleren öffnung besitzt, durch die das Rohr hindurchgeht, das mit ihr durch geeignete ίο Mittel gekuppelt ist. Das Wasser wird durch den Wirbel eingeführt, der heb- und senkbar am Gerüst aufgehängt ist.

Die vorliegende Erfindung hat nun den Zweck, in einer einheitlichen Konstruktion den Wasseranschlußwirbel und die Antriebsvorrichtung zu vereinigen, so daß die Drehvorrichtung am Fuße des Gerüstes fortfallen kann.

Dementsprechend besteht die Drehbohrvorrichtung aus einem einheitlichen Apparat, der an dem Gerüst aufgehängt ist und einen Antriebsmotor, einen Wasseranschlußwirbel und Mittel zum Verbinden des Bohrgestänges des Motors und des Wirbels umfaßt, wobei die ganze Vorrichtung, wie erforderlich, in senkrechter Richtung beweglich und drehbar aufgehängt ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Abb. ι zeigt die eine Ausführungsform in einer Seitenansicht des Turmes, von dem Teile abgebrochen sind.

Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt in größerem Maßstabe durch die Kombination von Antriebsvorrichtung und Wirtel.

Abb. 3 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Abb. 2 eine andere Ausführungsmöglichkeit. '

In Abb. ι bezeichnet 2 ein Gerüst von der üblichen bekannten Ausführung. Vom Fuße ' des Gerüstes zu seinem oberen Ende führen < zwei parallele Stangen oder Seile 3. Die Bohrvorrichtung ist an einem Flaschenzug 4 mittels Seile in solcher Weise aufgehängt, daß sie gehoben und gesenkt werden kann, wie dies in der Technik bekannt ist.

Zum Antrieb der Bohrvorrichtung dient, wie in Abb. 2 veranschaulicht, ein kleiner hochtouriger Elektromotor. Zwischen diescm und dem Bolzen des Wirbels ist ein Reduktionsgetriebe angeordnet. Unterhalb des letzteren befindet sich der Wasseranschluß. Das Ganze bildet eine einheitliche Konstruktion. Der Wirbel besitzt als feststehenden Teil ein Gehäuse 5, in welchem das Reduktionsgetriebe untergebracht ist und zu dessen oberem Abschluß ein Deckel 6 dient. Der Motor ist in einem Gehäuse 7 enthalten. Zwischen diesem und der Platte 6 liegt ein Zwischenstück 8. Der Körper des Wirbels trägt : seitliche Zapfen 9, mittels deren er in einem , Bügel 10 aufgehängt ist, an dem der Haken und das Seil des Flaschenzuges angreift.

Der Motor besitzt einen Anker 11 und Feldwicklungen 12 sowie eine den Anker tragende Welle 13. Diese ragt nach unten aus dem Gehäuse hervor und geht durch die Deckplatte 6 des Wirbelgehäuses 5, innerhalb dessen sie in der Nähe ihres unteren Endes ein Zahnrad 14 trägt. Spurlager 15 und 16 sind am oberen und unteren Ende der Welle 13 angeordnet. Das obere Lager 15 liegt zwischen dem oberen Ende der Welle 13 und einer verschraubbaren Stellkappe 17, während das untere Lager 16 zwischen dem unteren Ende der Motorwelle und dem oberen Ende des Wirbelbolzens 18 angeordnet ist. Der Elektromotor sitzt auf dem oberen Ende des Zwischenstückes 8 und ist mit ihm durch Bolzen 19 verbunden. Das untere Ende des Zwischenstückes 8 steht seinerseits mit der Deckplatte 6 des Wirbelgehäuses 5 in Verbindung. Der Wirbelkörper 5 weist eine Kammer 20 auf, die dazu bestimmt ist, das obere Ende des Wirbelbolzens 18, das untere Ende der Motorwelle sowie deren Zahnrad 14 einzuschließen. In der Kammer 20 sind ferner die Mittel zum Verbinden des Wirbelbolzens mit ' dem Motor untergebracht. Diese bestehen in senkrechten Wellen 21 mit je einem Zahnrad go 22 von größerem Durchmesser als das Zahnrad 14 der Motorwelle, mit dem sie in Eingriff stehen, sowie mit Zahnrädern 23 in der Nähe ihrer unteren Enden, mit denen ein größeres Zahnrad 25 auf dem Wirbelbolzen 18 in Eingriff steht. Durch dieses Getriebe wird die Bewegung der Motorwelle 13 unter Übersetzung ins Langsame auf den Wirbelbolzen übertragen, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, einen verhältnismäßig leichten hochtourigen Motor zum Antrieb des Wirbelbolzens zu verwenden und ihn doch mit der erwünschten, verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit bei verhältnimäßig hohem Drehmoment anzutreiben.

Die Welle 13 kann voll sein, wie dargestellt, oder hohl. In jedem Falle aber wird sie zweckmäßig im gleichen Durchmesser wie der Wirbelbolzen gehalten und gleichachsig mit ihm angeordnet. . no

Am oberen Ende des Wirbelbolzens 18 ist eine aufwärts ragende Hülse 26 befestigt, die etwas über die Welle 13 greift und den Zweck hat, diese Welle in der richtigen Lage zum Bolzen 18 zu halten sowie das Lager 16 in der richtigen Lage zu sichern. Gemäß der Zeichnung ist der Wirbelbolzen auf einem Teil seiner Länge voll, während er am unteren Ende hohl ist. Der hohle Teil des Bolzens erstreckt sich abwärts durch das Gehäuse 5 und eine Bohrung in dem hohlen Ansatz 27 des Gehäuses und ist in diesem Ansatz mit

Bohrungen 28 versehen. Das untere Ende des Bolzens 18" ist bei 29 mit Gewinde versehen und in einen Ring 30 eingeschraubt, der Mitnehmernasen 31 aufweist. Außer den Lagern 15 und 16 für die Ankerwelle 13 sind auch noch ein Rollenlager 32 im Lagerschild 33 des Motorgehäuses und ein Rollenlager 32° in der Platte 6 vorgesehen. Ferner sind Kugellager 34 und 35 für den Kopf 24 des Wirbelbolzens und für das untere Ende der Wellen 31 angeordnet. Schließlich hat der Wirbelbolzen zweckmäßig noch ein Rollenlager 36. Im Betriebe empfiehlt es sich, die Kammer 20 teilweise mit öl anzufüllen und dadurch ein ölbad für den Wirbelkopf, den Wirbelbolzen und das Zwischengetriebe zwischen dem Bolzen und der Motorwelle vorzusehen. Um das Entweichen von öl aus der Kammer zu verhindern, ist in der Deckplatte 6 eine Stopfbüchse 37, 38 und im Boden des Behälters eine Stopfbüchse 39, 40 angeordnet.

Die Spülflüssigkeit, die in der üblichen ; Weise zusammengesetzt sein kann, wird der Vorrichtung von einer beliebigen Quelle aus durch ein Rohr 41 und Stutzen 42 zugeführt. Der Stutzen 42 mündet in eine Kammer 43 des Ansatzes 27 des Wirbelgehäuses 5. Die Flüssigkeit strömt durch den Stutzen 42 in die Kammer 43 und weiter durch die Bohrungen 28 in den hohlen Teil des Wirbelbolzens und von hier in das hohle Bohrgestänge, von dem ein Stück 44 in Abb. 2 dargestellt ist. I Zum Verbinden des Bohrgestänges 44 mit dem unteren Ende des Wirbelbolzens dient ein verschiebbares Kuppelglied 45. Dieses besitzt senkrechte Nuten 46, in welche die Nasen 31 eingreifen. Ein zweites Kuppelglied 47 ist zwischen dem Gestänge 44 und dem Kuppelglied 45 eingefügt. Eine Stopfbuchse 48, 49 ist am oberen Ende des Kuppelgliedes 45 angebracht. Diese Vorrichtung zum Verbinden des Wirbelbolzens mit dem Bohrgestänge gestattet eine Stoßbewegung des Bohrgestänges ohne Rückwirkung auf die Antriebsvorrich- j tung.

Von den Zapfen 9 des Gehäuses 5 erstrekken sich Führungsglieder 50 auswärts, die dazu bestimmt sind, die senkrechten Stangen 3 zu umfassen, wodurch ein Verdrehen des fest- :

stehenden Wirbelteiles während des Bohrens verhindert wird, während anderseits der Wirbel frei gehoben und gesenkt werden kann.

Die Bauart gemäß Abb. 3 ist der gemäß Abb. 2 ähnlich, jedoch wird hier kein Reduktionsgetriebe verwendet und die Motorwelle bildet mit dem durch und durch hohlen Wirbelbolzen ein einziges Stück, so daß die Spülflüssigkeit am oberen Ende oberhalb des Motors, statt wie bei Abb. 2, unterhalb des Wirbels eingeführt werden kann.

Bei dieser Bauart bezeichnet 51 das Ge- ; häuse des Elektromotors, dessen Feldwicklungen mit ζ2, dessen Anker mit 53 und dessen hohle Welle mit 54 bezeichnet sind. Das abwärts ragende untere Ende der Motorwelle ist durch eine Kupplungsvorrichtung, ähnlich der in Abb. 3 dargestellten, mit dem Rohrstrang 58 verbunden. Auf ihr mit Gewinde versehenes Ende ist ein Ring 55 mit Mitnehmernasen ο aufgeschraubt, und die Nasen greifen wiederum in senkrechte Nuten b des auf der Welle 54 längsverschiebbaren Kupplungsteiles 56 ein, der mit dem Rohrstrang 58 durch ein Zwischenstück 57 fest verbunden ist.

In das obere Ende der Hohlwelle 54 ist ein gekrümmtes Rohr 59 eingeschoben, das mit einem biegsamen Schlauch 60 gekuppelt ist, durch den die Spülflüssigkeit zugeführt wird.

Das Gehäuse 51 des Motors weist eine Kammer 61 auf. Diese wird oben durch einen Aufsatz 62 abgeschlossen, der mit dem Motorgehäuse durch Bolzen 63 verbunden ist. Der Aufsatz 62 besitzt eine zentrale Bohrung 64, die das obere Ende der Motorwelle 54 und ein Rollenlager 65 aufnimmt. Um das obere Ende der Welle 54 herum ist eine Stopfbüchse 66, 67 angeordnet. Das gekrümmte Rohr 59 trägt einen auf der oberen Fläche einer auf dem Aufsatz 62 angeordneten Laterne 69. aufruhenden Flansch 68. Über diesem liegt ein Deckring 70. Dieser Deckring und der Flansch 68 sind durch Bolzen 71 mit der Laterne 69 verschraubt. Eine Stopfbüchse 66^a, 6y^a ist ium das obere Ende der Hohlwelle 54 herum angeordnet.

Das Motorgehäuse mit dem Motor ist auf dem Wirbelgehäuse 72 befestigt. Dieses besitzt eine Kammer 73 und eine zentrale Bohrung 74 für die Welle 54, die vollständig hin- ίου durchgeht und einen in der Kammer 73 liegenden Wirbelkopf 75 trägt.

Der Wirbelkopf ist dazu bestimmt, das Gewicht des Bohrgestänges usw. zu tragen. Er stützt sich auf ein Kugellager 76. Zwischen ihm und der Deckplatte 78 des Wirbelgehäuses ist ein weiteres Kugellager 77 angeordnet. Die Platte 78 und das Motorgehäuse 51 werden durch Bolzen 79, die durch einen Flansch 80 am Fuße des Motorgehäuses, die Platte 78 i;o und Flanschen 81 des Wirbelgehäuses 72 hindurchgehen, festgelegt.

Im Betrieb enthält zweckmäßig die Kammer 73 so viel öl, daß der Wirbelkopf und seine Lager vollständig davon bedeckt sind. Um zu verhindern, daß Öl in das Motorgehäuse aufsteigt, ist eine Stopfbüchse 82, 83 vorgesehen. Im Wirbelgehäuse unterhalb des Wirbels ist ferner ein Rollenlager 84 angeordnet. Eine Stopfbüchse 85, 86 verhindert das Herausfließen von öl aus der Kammer 73.

Die ganze Vorrichtung wird ähnlich wie bei

der Ausführung gemäß Abb. 2 aufgehängt. Zu diesem Zwecke trägt das Wirbelgehäuse 72 seitliche Zapfen 87, an denen der Aufhängebügel 88 angreift. An den Zapfen sind ferner Führungsösen 89 angebracht, durch die die Führungsseile oder -stangen 3 hindurchgehen, wodurch die Vorrichtung am Drehen gehindert wird, während sie sich frei heben und senken kann.

ίο Der Motor erteilt der Bohrwelle die Drehbewegung, während der Wasseranschluß des Wirbels die Zuführung der Spülflüssigkeit ermöglicht. In jedem Falle ist die Vorrichtung am Wirbelgehäuse unterhalb des Motors aufgehängt, so daß der Motor nicht den Beanspruchungen unterworfen ist, die sich aus dem Gewicht des die Bohrwelle bildenden aufgehängten Rohrstranges ergeben.

Selbstverständlich sind noch andere Aus-

ao führungsmöglichkeiten denkbar, wie auch Einzelheiten geändert werden können. Insbesondere kann zum Antrieb ein anderes Mittel als ein Elektromotor benutzt werden.

Claims (10)

Patent-Ansprüche:

1. Drehbohrvorrichtung, bei der der Antriebsmotor und der Wirbel, an dem das Bohrgestänge aufgehängt ist, zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (18, Abb. 2; 54, Abb. 3) des Wirbels einerseits mit der Motorwelle, anderseits mit dem Bohrgestänge verbunden ist und die Einführung der Spülflüssigkeit in das Bohrgestänge vermittelt.

2. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbolzen an das Bohrgestänge durch eine Gleitkupplung (45, Abb. 2; 56, Abb. 2) angeschlossen ist, die eine unabhängige senkrechte Bewegung des Gestänges gegenüber dem Wirbelbolzen zuläßt.

3. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor auf dem Wirbelkörper (5, Abb. 2; 72, Abb. 3) gelagert ist, der auch die zum Aufhängen dienenden Vorrichtungen trägt.

4. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, der der Wirbelbolzen und die Motorwelle ein einheitliches Ganzes (54, Abb. 3) bilden, mit dem das Bohrgestänge verbunden ist.

5. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbolzen und die Motorwelle durch ein einheitliches Rohr gebildet werden, das einen Anschluß (59, Abb. 3) zum Zuführen der Spülflüssigkeit aufweist.

6. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbolzen (18, Abb. 2) von der Motorwelle (13) unabhängig, aber mit ihr verbunden und nur in seinem unteren Teile hohl ist.

7. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle untere Teil des Wirbelbolzens (18) mit einer mit Lochungen (28) versehenen Stelle innerhalb einer durch einen hohlen Fortsatz (27) des Wirbelkörpers (5) gebildeten Kammer (43) Hegt, die den Anschluß (42) für die Flüssigkeitszuleitung aufweist.

8. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbolzen (18, Abb. 2) mit der Motorwelle (13) durch ein vom Wirbelkörper (5) getragenes Reduktionsgetriebe verbunden ist.

9. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die am Bohrgerüst aufgehängte Gesamtanordnung durch an ihr und am Gerüst angeordnete Teile (50, 3 Abb. 2; 89, 3, Abb. 3) derart geführt ist, daß sie gehoben und gesenkt werden, sich aber nicht drehen kann.

10. Drehbohrvorrichtung nach Anspruch ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkörper (5, Abb. 2; 72, Abb. 3) als Ölbehälter ausgebildet ist, um einen Teil des Wirbelbolzens und das etwa vorhandene Zwischengetriebe zwischen ihm und der Motorwelle in ein Ölbad zu setzen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.