DE4120420A1

DE4120420A1 - Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem hohlraum

Info

Publication number: DE4120420A1
Application number: DE4120420A
Authority: DE
Inventors: Russell D Ide
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1992-02-06
Also published as: GB9112873D0; GB2246416A; CA2044996A1; US5048622A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum, insbesondere einen Antrieb mit fortschreitendem Hohlraum für Bohrvorrichtungen.

Die Verwendung von Rotationsvorrichtungen mit fortschrei tendem Hohlraum bzw. Einschrauben-Rotationseinrichtungen sowohl für Pumpen als auch für Antriebsmotoren ist wohlbe kannt. Diese Einrichtungen haben eine einzige Welle in Form von einer oder mehreren Spiralen, die im Hohlraum einer flexiblen Auskleidung eines Gehäuses angeordnet ist. Die erzeugende Achse der Spirale bildet den wahren Mittelpunkt der Welle. Dieser wahre Mittelpunkt der Welle fällt mit ihrer Zentrierspitze zusammen. Charakteristisch hat der ausge kleidete Hohlraum die Form von zwei oder mehr Spiralen (eine Spirale mehr als die Welle) mit der doppelten Steigungslänge der Spirale der Welle. Entweder die Welle oder das Gehäuse ist gegen eine Rotation festgelegt; der nichtfestgelegte Teil rollt in bezug auf den festgelegten Teil. Im vorliegenden Zu sammenhang bedeutet Rollen die Normalbewegung des nichtfest gelegten Teils von Vorrichtungen mit fortschreitendem Hohl raum. Bei diesem Rollen bilden die Welle und das Gehäuse eine Serie von dichten Hohlräumen, die jeweils um 180° voneinander beabstandet sind. Während das Volumen des einen Hohlraums zu nimmt, nimmt das Volumen des Gegenhohlraums um genau den gleichen Betrag ab. Die Summe der beiden Volumina ist daher eine Konstante.

Bei Verwendung als Motor zum Bohren von Bohrlöchern erzeugt der nichtfestgelegte Teil bzw. Rotor eine Antriebsbewegung. Die Antriebsbewegung des Rotors ist insofern recht komplex, als er gleichzeitig dreht und sich in bezug auf den Stator seitlich bewegt. Eine vollständige Umdrehung des Rotors re sultiert in einer Bewegung des Rotors von einer Seite des Stators zur anderen und zurück. Der wahre Mittelpunkt des Rotors dreht sich natürlich mit dem Rotor. Bei einer charak teristischen Konstruktion beschreibt jedoch die Drehung des wahren Mittelpunkts des Rotors einen Kreis, der entgegen gesetzt zu der Drehrichtung des Rotors, jedoch mit der glei chen Geschwindigkeit, fortschreitet (d. h. eine entgegen gesetzte Umlaufbewegung ausführt). Dabei wird wiederum ein optimales Betriebsverhalten erzielt, wenn die Bewegung des Rotors exakt gesteuert ist. Eine vollständige Drehung des Rotors resultiert in einer vollständigen Drehung des wahren Mittelpunkts des Rotors in entgegengesetzter Richtung. Somit ist die Antriebsbewegung des Rotors gleichzeitig eine Dre hung, eine Schwingung und eine Gegenumlaufbewegung. Im Fall von Mehrfach-Drehkolbenmotoren ist die Gegenumlaufbewegung ein Vielfaches der Umdrehungsgeschwindigkeit; wenn beispiels weise ein Dreifach-Drehkolbenmotor verwendet wird, ist die Gegenumlaufbewegung dreimal so groß wie die Umdrehungsge schwindigkeit.

Beispiele von Motor- und Pumpenvorrichtungen mit fortschrei tendem Hohlraum sind wohlbekannt. Der Aufbau und die Funk tionsweise dieser Vorrichtungen ist ohne weiteres ersichtlich aus den US-PS′en 36 27 453 (Clark), 20 28 407 (Moineau), 18 92 217 (Moineau) und 40 80 115 (Sims et al).

Ungeachtet des einfachen Aufbaus von Vorrichtungen mit fort schreitendem Hohlraum ist die Verwendung der Vorrichtungen als Motoren für Antriebs- und Bohreinrichtungen schwierig. Diese Schwierigkeit ergibt sich primär daraus, daß es nicht möglich ist, einen Antriebszug vorzusehen, der die komplexe Antriebsbewegung des Rotors (die vorstehend beschrieben wur de) dauerhaft, zuverlässig und kostengünstig bereitstellen kann. Kupplungen, die den Rotor von Motoren mit fortschrei tendem Hohlraum mit dem Bohrer verbinden, müssen in der Lage sein, in kontaminierter, aggressiver Umgebung zu arbeiten, während sie gleichzeitig in der Lage sein müssen, ein sehr hohes Drehmoment aufzunehmen und die Rotationsausgangslei stung des Rotors ohne die Umlaufbewegung des Rotors zu übertragen.

Es wurde bereits versucht, die komplexe Rotorbewegung in eine Drehbewegung zum Treiben einer Bohrerwelle umzusetzen. Von den Kupplungen, die in Vorrichtungen mit fortschreitendem Hohlraum verwendet werden, ist die bisher erfolgreichste ein Kreuzgelenk, das am treibenden Ende des Rotors befestigt und mit einem an der angetriebenen Bohrerwelle befestigten Kreuz gelenk verbunden ist. Es ist bekannt, daß solche Kreuzgelenke durch eine gleitende Bewegung von Gelenkzapfen in einer Ge lenkanordnung die Umlaufbewegung auflösen oder ihr entgegen wirken. Solche Kreuzgelenke weisen daher charakteristisch Elemente auf, die relativ zueinander gleiten.

Das Prinzip, nach dem ein Kreuzgelenk funktioniert, ist in Fig. 3 gezeigt. Die Welle A ist an ihren Enden zu einer Gabel oder einem Joch geformt, und zwischen den Schenkeln dieser Gabel ist ein Kreuzstück C schwenkbar gelagert. Das Kreuz stück C kann sich daher relativ zu der Welle A um die Achse XX drehen. Die andere Welle B hat ebenfalls an ihrem Ende eine Gabel bzw. ein Joch, und die anderen Arme des Kreuz stücks sind zwischen den Schenkeln dieser Gabel schwenkbar gelagert. Daher kann die Welle B um die Achse YY relativ zum Kreuzstück C schwenken, und da letzteres um die Achse XX relativ zu der Welle A schwenkbar ist, kann die Welle B jede Winkellage relativ zur Welle A annehmen. Daraus folgt, daß bei Lagerung der Wellen A und B in Lagern, deren Achsen unter einem Winkel zueinander verlaufen, die Bewegung auf die Welle B übertragen wird und diese sich um ihre Achse dreht; dabei schwingen die Arme des Kreuzstücks in den Schenkeln der Ga beln.

Die Achsen XX und YY schneiden einander im Punkt 0 und sind zueinander senkrecht. Die Achsen der Arme des Kreuzstücks C sind ebenfalls zu ihren jeweiligen Wellen senkrecht. Die Achsen der Wellen A und B schneiden einander ebenfalls im Punkt 0, der allgemein als der "Mittelpunkt" des Kreuzgelenks bezeichnet wird.

Fig. 3 zeigt zwar eine bestimmte Schwenkverbindung, es spielt aber keine Rolle, wie die Schwenkfunktion erreicht wird. Es ist nur notwendig, daß die Welle B unabhängig um zwei ein ander schneidende senkrecht verlaufende Achsen wie XX und YY relativ zur Welle A schwenkbar ist. Um dieses Ergebnis zu erreichen, gibt es viele bekannte Konstruktionen.

Die oben beschriebene einzelne Kreuzgelenkanordnung hat einen Nachteil, der bei einigen anderen Ausführungsformen der Gelenkanordnung nicht vorhanden ist. Wenn die beiden Wellen durch eine einzelne Kreuzgelenkanordnung miteinander verbunden sind und eine dieser Wellen mit absolut konstanter Geschwindigkeit dreht, dreht die andere Welle nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit, sondern mit einer Geschwindigkeit, die während zwei Teilen jeder Umdrehung geringfügig größer und während der beiden anderen Teile der Umdrehung geringfügig kleiner als die Konstantgeschwindigkeit der ersten Welle ist, d. h. die Geschwindigkeit ändert sich zyklisch. Die Größe dieser Geschwindigkeitsschwankung hängt von dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Wellen ab und ist 0°, wenn dieser Winkel 0° ist, wird jedoch ziemlich groß, wenn der Winkel groß ist. Dieser Nachteil ist in Anwendungs fällen wie etwa beim Bohren von Bohrlöchern von praktischer Bedeutung, weil es hier wesentlich ist, eine konstante Ge schwindigkeit zu unterhalten. Der Nachteil kann dadurch be seitigt werden, daß zwei Kreuzgelenke mit einer Zwischenwelle verwendet werden (wie Fig. 2 zeigt), wobei die Anordnung der Zwischenwelle derart ist, daß zwischen der ersten und der zweiten Ansatzwelle gleiche Winkel gebildet und die Drehach sen der Zwischenwelle parallel zueinander sind. Die durch das eine Kreuzgelenk eingeführte Unregelmäßigkeit wird dann durch die durch das zweite Kreuzgelenk eingeführte, gleiche und entgegengesetzte Unregelmäßigkeit aufgehoben.

Bisherige Versuche der Anwendung von Kreuzgelenken an Motoren zum Abteufen von Bohrungen weisen mehrere Nachteile auf, und zwar insbesondere hinsichtlich der Zuverlässigkeit. Der Hauptgrund liegt dabei darin, daß die in Bohrvorrichtungen mit fortschreitendem Hohlraum eingesetzten Fluide häufig ab tragend sind oder sehr schnell abtragend werden. Diese abtra genden Fluidströme zwischen den relativ zueinander bewegten (gleitenden) Flächen des Kreuzgelenkes führen zu sehr raschem Verschleiß.

Es wurde bereits versucht, die gleitenden Gelenkflächen eines Kreuzgelenkes gegenüber Schmutzstoffen oder starken Vibra tionen zu isolieren. Beispiele solcher Konstruktionen sind in den folgenden US-PS′en angegeben: 27 27 370 (Holland), 32 62 284 (Maxwell-Holroyd), 35 45 232 (Neese et al) und 48 61 314 (Mazziotti). In diesen bekannten Fällen tritt jedoch immer eine Gleitbewegung zwischen der Dichtung und einer der Flächen der Bauelemente des Kreuzgelenkes auf. Auf grund dieser Gleitbewegung ist die Dichtung nicht wirklich hermetisch, und die Bauelemente des Kreuzgelenkes sind nicht vollständig isoliert. Somit besteht die Gefahr einer Ver schmutzung, und zwar insbesondere unter Hochdruck wie etwa beim Bohren von Bohrlöchern.

Ein anderer Typ einer Gelenkanordnung für motorische Antriebe zum Abteufen von Bohrungen ist in der US-PS 47 72 246 (Wenzel) beschrieben. Dort ist eine Druckausgleichsanordnung angegeben, die die Druckdifferenz über die Dichtung signifi kant vermindert. Infolgedessen wird die Gefahr eines Aus tritts von Bohrklein in die Gelenkanordnung verringert.

Ungeachtet dieses Vorteils ist die Konstruktion aber kompli ziert und teuer. Außerdem sind die Bauelemente der Kreuzge lenkanordnung nicht vollständig isoliert, weil die Abdich tung nicht hermetisch ist. Infolgedessen besteht eine gewisse Gefahr der Verschmutzung der Kreuzgelenkanordnung.

Die Notwendigkeit einer gewissen Abdichtung der Bauelemente einer Kreuzgelenkanordnung ist somit zwar erkannt worden, aber die Notwendigkeit für eine vollständige Isolierung die ser Bauelemente und eine zuverlässige Möglichkeit, dies zu erreichen, sind bisher nicht bekannt.

Durch die Erfindung werden die bei bekannten derartigen Vorrichtungen auftretenden Probleme beseitigt unter Bereit stellung einer Antriebsvorrichtung mit einer Einrichtung mit fortschreitendem Hohlraum und einem hermetischen Kreuzgelenk, das die komplexe Bewegung des Rotors in eine einfache Drehbe wegung der Bohrerwelle umsetzt. Die Antriebsvorrichtung ist gegenüber bekannten Antriebsvorrichtungen mit fortschreiten dem Hohlraum kostengünstig, zuverlässig und robust.

Es wurde gefunden, daß ein Kreuzgelenk am zuverlässigsten ist, wenn die gleitenden Teile des Gelenks gegenüber der Umgebung vollkommen isoliert sind. Ferner wurde gefunden, daß es ungeachtet der Relativbewegung zwischen Kreuzgelenkteilen möglich ist, diese Teile in einem Kreuzgelenk, das in einem Antriebszug mit fortschreitendem Hohlraum zum Abteufen von Bohrungen verwendet wird, vollkommen zu isolieren oder herme tisch zu machen. Zum Teil ist die vorliegende Erfindung das Ergebnis der Erkenntnis, daß Kreuzgelenke so gebaut werden können, daß sie die komplexe Bewegung eines Antriebszugs mit fortschreitendem Hohlraum zum Abteufen von Bohrungen ohne große Winkelabweichungen zwischen benachbarten Wellen in der Gelenkanordnung auflösen können. Indem man das Kreuzgelenk ausreichend lang macht, kann die Bewegung des Rotors tatsäch lich durch ein Kreuzgelenk aufgelöst werden, dessen Wellen teile charakteristisch um nicht mehr als 5° versetzt sind.

Das heißt, daß in einem Kreuzgelenk für eine Bohranordnung zum Abteufen von Bohrungen die Bewegung zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen normalerweise kleiner als 1,27 mm (0,05′′) ist. Daraus folgt, daß speziell zum Einsatz auf diesem Gebiet bestimmte Kreuzgelenke nicht die charak teristisch von Kreuzgelenken verlangte Flexibilität aufweisen müssen. Diese Erkenntnis hat es ermöglicht, ein Kreuzgelenk mit begrenzter und doch ausreichender Flexibilität und voll kommen isolierten gleitenden Teilen zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird eine konventionelle doppelte Kreuz gelenkkupplung durch die Anwendung einer abdichtenden und verbindenden Manschette zu einer hermetischen Kupplung ge macht. Allgemein umfaßt diese Manschette einen ersten Teil, der an dem Wellenteil drehbar befestigbar ist, einen zweiten Teil, der an dem Kreuzstück befestigbar ist, und einen Ela stomerteil, der mit dem ersten und dem zweiten Teil haftend verbunden ist und ein begrenztes Verdrehen zwischen den bei den Teilen zuläßt, während gleichzeitig die Abdichtung zwi schen beiden aufrechterhalten bleibt. Das Kreuzstück weist ferner eine Fläche auf, die an der Innenseite des ersten Teils der Manschette gleitet, so daß eine Last zwischen der Welle und dem Kreuzstück direkt durch den ersten Teil über tragen wird. Durch den dichten Anschluß der Manschettenan ordnung befindet sich die im Inneren des ersten Teils glei tende Fläche des Kreuzstücks in einer hermetisch gekapselten Umgebung.

Die Erfindung betrifft somit eine Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum, wobei die komplexe Rotorbewegung von einer Kreuzgelenkkupplung (die bevorzugt Kreuzgelenke an jedem Kupplungsende aufweist) aufgelöst wird, die so modifi ziert ist, daß die gleitenden Teile durch hermetische Gummi/Elas tomer-Dichtungen vollkommen isoliert sind, die sich zur Aufrechterhaltung der Dichtungsintegrität eher dehnen als gleiten. Das Kreuzgelenk ist von dem Typ, bei dem die Joche benachbarter Wellen durch Kreuzstücke miteinander verbunden sind. Das Kreuzstück umfaßt zwei Gruppen von Zapfenteilen. Die Zapfenteile der einen Gruppe verlaufen quer zu den Zap fenteilen der anderen Gruppe. Eine Gruppe von Zapfenteilen ist in dem Joch einer Welle verschiebbar angeordnet, und die andere Gruppe von Zapfenteilen ist gleichermaßen im Joch einer benachbarten Welle angeordnet. Dichtungen sind sowohl auf dem Zapfen und als auch auf der Welle fest angeordnet. Die Dichtungen können sich dehnen, um eine Bewegung zwischen Welle und Zapfen aufzunehmen. Die übliche Gleit- oder Zapfen verbindungsanordnung, die zu einem Kreuzgelenk mit hohem Drehmoment führt, ist in dem abgedichteten Bereich positio niert und daher hermetisch gekapselt. Bevorzugt wird diese Konstruktion dadurch erhalten, daß das Kreuzstück des Kreuz gelenks und seine jeweiligen Wellenteile miteinander durch eine Manschette mit Dicht- und Verbindungsfunktion verbunden sind. Es ist auch möglich, die Dichtungen direkt mit dem Zapfen und dem Joch zu verbinden; allerdings wird dadurch die Herstellung kompliziert.

Das dichte Kreuzgelenk wird in der Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum gemäß der Erfindung verwendet, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gehäusekonstruktion, einen Stator mit einer Längsachse, einen im Stator angeord neten Rotor mit einem wahren Mittelpunkt, eine erste und eine zweite Ansatzwelle und eine Zwischenwelle, die die Ansatz wellen durch dichte Kreuzstückanordnungen nach Art eines Kreuzgelenks miteinander verbinden.

Der Stator und der Rotor haben zusammenwirkende spiralige Lappen, die an jedem Querschnitt miteinander in Kontakt lie gen. Der Stator hat einen spiraligen Lappen mehr als der Rotor, so daß zwischen Rotor und Stator eine Mehrzahl von Hohlräumen definiert ist. Der Rotor rotiert in dem Stator derart, daß der wahre Mittelpunkt des Rotors um die Stator achse umläuft; die Umlaufbahn hat einen vorbestimmten Radius. Die Umlaufbahn ist konstant und unterliegt keinen Änderungen, so daß die Rotorbewegung exakt steuerbar ist. Die Umlaufbe wegung des Rotors bewirkt ein Fortschreiten der Hohlräume in Richtung der Statorachse.

Die erste Ansatzwelle hat eine Längsachse sowie ein erstes und ein zweites Ende in Längsrichtung; ihr erstes Ende ist mit dem Rotor damit bewegbar verbunden; ihr zweites Ende ist entweder zu einer Gabel bzw. einem Joch mit wenigstens zwei miteinander fluchtenden Öffnungen geformt oder direkt mit einer solchen Anordnung oder einem anderen Gelenkteil ver bunden.

Die zweite Ansatzwelle hat eine mit der Statorachse im we sentlichen kollineare Längsachse sowie ein erstes und ein zweites Ende in Längsrichtung; sie ist im Gehäuse so abge stützt, daß ihre Längsachse feststeht, und sie ist um ihre Längsachse drehbar. Ihr zweites Ende ist entweder zu einer Gabel bzw. einem Joch mit wenigstens zwei miteinander fluch tenden Öffnungen geformt oder direkt mit einer solchen An ordnung oder einem anderen Gelenkteil verbunden.

Die Zwischenwelle ist an jedem Ende entweder mit einer Gabel bzw. einem Joch geformt oder direkt mit einer solchen An ordnung oder einem anderen Gelenkteil verbunden. Jedes Joch hat wenigstens zwei miteinander fluchtende Öffnungen. Die Zwischenwelle ist durch die Gelenkanordnungen in bekannter Weise am einen Ende mit der ersten Ansatzwelle und am andern Ende mit der zweiten Ansatzwelle verbunden, so daß die erste, die Zwischen- und die zweite Welle durch die Gelenkanordnun gen wie im Fall eines doppelten Kreuzgelenks schwenkbar mit einander verbunden sind.

Die Gelenkanordnungen können aus den Jochen, die an den Wellenenden geformt oder daran befestigt sind, und einem Kreuzstück mit zueinander senkrechten Zapfen sein, die einander schneiden, oder die quer verlaufenden Zapfen können versetzt sein, so daß die Verwendung größerer Zapfen zur Erhöhung der Verdrehbarkeit ermöglicht wird.

Aufgrund dieser Ausbildung kann die erste Ansatzwelle um ihre Achse drehen und um die Achse der zweiten Ansatzwelle umlaufen, während gleichzeitig die zweite Ansatzwelle um ihre Längsachse dreht. Auf diese Weise wird die komplexe Rotorbewegung in eine einfache Bewegung zum Antreiben der Bohrvorrichtung zum Abteufen einer Bohrung aufgelöst.

Die Antriebsvorrichtung nach der Erfindung umfaßt also eine Einrichtung mit fortschreitendem Hohlraum und einer hermeti schen Kreuzgelenkkupplung. Die Einrichtung mit fortschreiten dem Hohlraum umfaßt den Stator, den Hohlraum im Stator, den Rotor im Statorhohlraum sowie einen Fluiddurchlaß zum Leiten von Fluiden durch den Stator. Die hermetische Kreuzgelenk kupplung umfaßt die versetzten Ansatzwellen, die Zwischenwel le und die die Ansatzwellen damit verbindenden Kreuzstückan ordnungen.

Im Gebrauch erzeugt ein Fluidstrom durch den Statorhohlraum die komplexe Antriebsbewegung des Rotors. Das hermetische Kreuzgelenk ist an dem aus dem Fluidaustrittsende des Stators herausführenden Ende des Rotors befestigt. Die Kreuzgelenk kupplung bewirkt eine Umwandlung bzw. Auflösung der Rollbewe gung des Rotors in eine Drehbewegung im wesentlichen um eine einzige Achse mit der gleichen Geschwindigkeit.

Durch die Erfindung wird ferner eine verbesserte Bohrvor richtung angegeben mit einem Bohrstrang, einer Einrichtung mit fortschreitendem Hohlraum und einem Bohrer. Die Einrich tung mit fortschreitendem Hohlraum ist an das Unterende des Bohrstrangs angeschlossen und umfaßt einen Stator, einen darin befindlichen Rotor und Mittel zum Leiten von Fluiden durch den Stator, um den Rotor anzutreiben. Die hermetische Kreuzgelenkkupplung hat eine erste Ansatzwelle, eine zweite Ansatzwelle, eine Zwischenwelle und ein Paar von Kreuz stücken. Am einen Ende der ersten Ansatzwelle ist ein Joch mit wenigstens zwei miteinander fluchtenden Öffnungen ausge bildet, und am einen Ende der zweiten Ansatzwelle ist ein ähnliches Joch ausgebildet. Die Zwischenwelle weist an jedem ihrer beiden Enden ein Joch auf. Die Zwischenwelle ist über die Kreuzstücke am einen Ende mit der ersten und am anderen Ende mit der zweiten Ansatzwelle verbunden. Die Verbindung der Wellen über die Kupplungen ist derart, daß die Anordnung als doppeltes Kreuzgelenk wirkt. Der Bohrer hat ein rohr förmiges Gehäuse, das mit dem zweiten Ende der zweiten An satzwelle damit drehbar verbunden ist. Die Kupplung wandelt die komplexe Rotorbewegung in eine Drehbohrbewegung um eine Achse um, die zu der Rotorachse versetzt und dazu parallel ist. Sowohl am Joch als auch an den Zapfen der Kreuzstücke ist eine flexible Dichtung befestigt, um die Gleitflächen der Zapfen und Joche abzudichten.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnittt eine Ansicht des Gesamtauf baus der Vorrichtung nach der Erfindung zum Ab teufen einer Bohrung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der hermetischen Kupplung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer konventionellen Kreuz gelenkanordnung;

Fig. 4 einen Detailschnitt, der die Beziehung zwischen einem Kreuzstück, einem Jochteil und einer Man schette mit Dicht- und Verbindungsfunktion zeigt;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Kreuzstücks von Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht von oben auf das Kreuzstück von Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Ansatzwelle, an deren einem Ende ein Joch gebildet ist;

Fig. 8 eine Draufsicht von oben auf das Joch von Fig. 7;

Fig. 9 eine seitliche Schnittdarstellung der Manschetten anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 10 einen Querschnitt der Manschettenanordnung entlang den Schnittlinien von Fig. 9, wobei Teile wegge brochen sind, um die Ausbildung in verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen; und

Fig. 11 eine teilweise weggeschnittene Darstellung entlang der Längsachse des Kreuzgelenks zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen einem Joch, der Manschetten anordnung und einem Kreuzstück.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Bohrvorrichtung mit der Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum. Die Vor richtung umfaßt einen Bohrstrang 15, eine Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum, eine Bohrer-Antriebswelle 16 und eine Bohrkrone 26. Die Antriebsvorrichtung umfaßt eine Einrichtung mit fortschreitendem Hohlraum und eine hermeti sche Kupplung, die die Bewegung des Rotors der Einrichtung, d. h. die Umlaufbewegung und die Drehbewegung des Rotors, in eine Drehbewegung um eine einzige Achse mit der gleichen Ge schwindigkeit umwandelt.

Wie Fig. 1 zeigt, hat die Einrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum einen Stator, einen Rotor, einen Durchlaß 11 für zwischen den Stator und den Rotor eintretendes Fluid sowie einen Durchlaß 20 zum Fluidaustritt. In der Zeichnung sind das Gehäuse 10 und seine flexible Auskleidung 14 stationär gehalten so daß sie als der Stator der Einrichtung A wirken, während die Welle 12 als der Rotor wirkt. Das Gehäuse 10 ist rohrförmig, und sein Innenraum steht mit dem Einlaß 11 im oberen Teil der Auskleidung 14 in Verbindung unter Bildung eines Durchlasses für Fluid zum Eintritt in die Einrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum. Der Auslaß 20 im unteren Teil der Auskleidung 14 dient zum Fluidaustritt aus der Einrich tung A. Die Welle 12 ist präzise gesteuert, so daß sie in nerhalb der Auskleidung 14 rollt. Die Einrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum ist am Unterende des Bohrstrangs 15 befestigt.

Das Unterende der Rotorwelle 12 hat einen Anschlußteil 18a. Der Anschlußteil 18a ermöglicht die Verbindung des Rotors 12 mit einer Ansatzwelle der Kupplung (nachstehend bechrieben). Die Kupplung befindet sich im unteren Teil des Gehäuses 10 und ist in Fig. 1 nicht zu sehen. Wie bereits gesagt, ist ein Ende der Kupplung mittels eines Gewindes, einer Keilnutver bindung oder dergleichen direkt mit der Rotorwelle 12 verbun den. Charakteristisch weist die Kupplung gesonderte Ansatz wellen auf, die mit der Rotorwelle 12 und der Zwischenwelle 16 verbunden sind, und zwar durch Gewinde, Keilnutverbin dungen und dergleichen. Selbstverständlich könnte an jeder dieser Wellen erwünschtenfalls eine Ansatzwelle integral an geformt (damit verbunden) sein.

Die Antriebswelle 16 für den Bohrer ist mit einer konventio nellen Bohrkrone 26 drehbar verbunden.

Die Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum wirkt als Hydromotor oder Antrieb zum Antreiben der Bohrvorrichtung von Fig. 1. Dabei wird in die Einrichtung mit fortschreiten dem Hohlraum ein Druckfluid, und zwar typischerweise Wasser mit darin suspendierten Teilchen (allgemein als Bohrklein bezeichnet), eingepreßt. Der Rotor 12 erzeugt daraufhin eine Antriebsbewegung, die gleichzeitig ein Drehen, ein Schwingen und eine Umlaufbewegung ist. Die nachstehend beschriebene Kupplung, die am Verbindungspunkt 18a an dem Rotor 12 befe stigt und mit seinem wahren Mittelpunkt 28 ausgerichtet ist, setzt diese Antriebswegung des Rotors in eine Drehantriebs bewegung im wesentlichen um eine einzige Achse um.

Fig. 2 zeigt mehr schematisch den allgemeinen Aufbau der Kupplung, Einzelheiten sind in den übrigen Figuren gezeigt. Nach Fig. 2 hat die Kupplung eine erste Ansatzwelle 30, eine zweite Ansatzwelle 40, eine Zwischenwelle 50 und zwei Kreuz stücke 70. Die Kreuzstücke 70 verbinden die erste Ansatzwelle mit einem Ende der Zwischenwelle 50 und die zweite Ansatz welle 40 mit dem anderen Ende der Zwischenwelle 50.

Jede Ansatzwelle 30, 40 hat einen Verbindungsteil 18b, der eine Verbindung der Ansatzwellen entweder mit dem Rotor 12 oder mit der Bohrer-Antriebswelle 16 in der beschriebenen Weise erlaubt. Dabei ist wohl eine bestimmte Verbindungsein richtung gezeigt, und zwar ein Gewinde auf dem Ende der An satzwelle, aber andere Verbindungsmittel wie etwa Keilnutver bindungen und dergleichen könnten ebenfalls verwendet werden. Außerdem könnten die Ansatzwellen, wie oben gesagt, mit dem Rotor 12 oder mit der Bohrer-Antriebswelle 16 integral ge formt sein.

Die Verbindung zwischen den vorgenannten Kupplungsteilen gleicht derjenigen eines konventionellen doppelten Kreuzge lenks. Insbesondere hat dabei jede Ansatzwelle 30, 40 ein Joch 32, 42 am einen Ende. In Fig. 2 sind die Joche schema tisch dargestellt, um Teile der Kreuzstückanordnung mit der Manschette 80 mit Dicht- und Verbindungsfunktion und dem Kreuzstück 70 zu verdeutlichen. Die Joche haben wenigstens zwei miteinander fluchtende Öffnungen 33, 43 zur Aufnahme der Verbindungsteile der Kreuzstücke 70 (wie weiter unten be schrieben wird).

An jedem Ende der Zwischenwelle 50 ist ebenfalls ein Joch 52 ausgebildet. Jedes Joch hat wenigstens zwei miteinander fluchtende Öffnungen 53 zur Aufnahme der Torsionsverbin dungszapfen der Kreuzstücke 70.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zwischen der ersten Ansatzwelle 30 und der Zwischenwelle 50 verlaufende Kreuzstück 70 identisch mit dem zwischen der zweiten Ansatz welle 40 und der Zwischenwelle 50 verlaufenden Kreuzstück 70. Die Ausbildung der Ansatzwellen ist am besten aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich. Dabei haben die Ansatzwellen und die daran ausgebildeten Joche die charakteristische Konstruktion, wie sie in einer Kreuzgelenkkupplung verwendet wird. Insbesondere hat die Ansatzwelle einen Verbindungsteil 18b, über den sie mit einer anderen Welle wie etwa der Rotorwelle 12 oder der Bohrer-Antriebswelle 16 verbindbar ist. Ferner hat die An satzwelle einen Jochteil 32 mit zwei Ansätzen 32a, 32b, die jeweils eine zylindrische Öffnung 33a, 33b aufweisen. Die Öffnungen fluchten miteinander, wie am besten aus Fig. 8 er sichtlich ist. Die hier gezeigte Jochausbildung ist konven tionell, und selbstverständlich können andere konventionelle Jochausbildungen verwendet werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen am besten die Ausbildung des Kreuz stücks. Ebenso wie im Fall des Jochteils ist die Ausbildung des Kreuzstücks konventionell. Das Kreuzstück 70 hat vier Verbindungszapfen 73. Die Verbindungszapfen 73 sind paarweise angeordnet, und die beiden Paare von Verbindungszapfen 73 verlaufen senkrecht zueinander. Auf diese Weise hat das Kreuzstück 70 die gleiche Grundausbildung wie das Kreuzstück C von Fig. 3. Auch hier können wieder andere Ausbildungen von Kreuzstücken verwendet werden.

Das Kreuzstück 70 und die Jochteile 32, 42, 52 der Wellen sind wie ein konventionelles doppeltes Kreuzgelenk angeord net, wobei es allerdings eine Ausnahme gibt: Es gibt keinen direkten Kontakt zwischen den Verbindungszapfen 73 des Kreuzstücks 70 und den miteinander fluchtenden Öffnungen 33, 43 und 53 der Wellen. Stattdessen ist in den Öffnungen 33, 43, 53 eine Manschettenanordnung 80 positioniert und umgibt die Zapfenteile 73 und ist damit so verbunden, daß eine her metisch gekapselte Gleitfläche für die nachstehend erläuterte Übertragung von Drehmoment von den Jochen durch das Kreuz stück zu einem weiteren Joch gebildet ist. Aufgrund dieser hermetisch gekapselten Gleitfläche sind die Gleitflächen gegenüber der Umgebung vollkommen isoliert. Die Manschette kann in Verbindung mit dem Kreuzstück als eine Kreuzstück anordnung angesehen werden, und durch das zusätzliche Vor sehen von Wellen mit Jochen kann die Anordnung als eine Kupplung betrachtet werden.

Die Ausbildung der Manschettenanordnung ist am besten aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich. Die Manschettenanordnung 80 umfaßt allgemein einen topfartigen Jochansatzteil bzw. hohlen Topf teil 83, einen flexiblen Elastomer-Torsionsteil 85 und einen zylindrischen Kreuzstückansatzteil bzw. Anschlußbuchsenteil 87. Eine mechanische Verriegelung 851 trägt zur Unterhaltung der Integrität des Gelenks bei. Der Jochansatzteil 83 hat eine Außenfläche 831, die engpassend in die Öffnungen 33, 43 oder 53 eines der Wellenjoche 32, 42 oder 52 einer der Wellen 30, 40 oder 50 paßt. Außerdem ist der Jochansatzteil 83 durch Verkleben oder anderweitig mit dem Jochteil, in den er einge paßt ist, verbunden. Der Elastomer-Torsionsteil 85 hat allge mein zylindrische Konfiguration, weist aber eine mechanische Verriegelung in Form einer Mehrzahl von Verriegelungsansätzen 851 auf, die in Öffnungen einsetzbar sind, die im Jochansatz teil 83 und im Kreuzstückansatzteil 87 gebildet sind, um eine dauerhafte und dichte Verbindung zwischen den Teilen 83, 85 und 87 sicherzustellen. Fig. 10 ist in zwei Ebenen aufge schnitten, um die Verriegelungsansätze 851 zu zeigen. Der Kreuzstückansatzteil 87 weist Mittel wie Keilnuteinrichtun gen, Schrauben oder Klebverbindungen zum unlösbaren Befesti gen an einem Teil des Kreuzstücks 70 auf. Die Verbindung sollte außerdem fluiddicht sein. Bei dem Beispiel nach Fig. 9 weist der Kreuzstückansatzteil 87 Keilnuten 871 auf. Diese Keilnuten gelangen mit gleichartigen Keilnuten, wie sie bei 732 in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, in Eingriff zur Bildung der erforderlichen fluiddichten Verbindung.

Fig. 4 ist eine Teildarstellung eines Kreuzstücks 70, einer Manschettenanordnung 80 und eines Jochs 30 im montierten Zustand. Fig. 11 ist eine Endansicht einer Kupplungsan ordnung, wobei das Joch 32 abgeschnitten ist, um die Kreuz stückanordnung zu zeigen. In diesem montierten Zustand ist der Jochansatzteil 83 der Manschettenanordnung 80 an dem Joch 32 so festgelegt, daß er effektiv einen Teil davon bildet. Daher verläuft das Torsionselement 85 tatsächlich zwischen dem Joch und dem Kreuzstück und ist an jedem dieser Teile festgelegt. Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht, ist somit der Bereich zwischen der Innenfläche 832 des Kreuzstücks und dem Außenumfang der Zapfenteile 73 hermetisch gekapselt.

Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist entweder die Innenfläche 832 der Manschettenanordnung 80 oder die Außen fläche des Zapfenteils 73 so dimensioniert, daß im montierten Zustand gemäß Fig. 4 ein Teil dieser Flächen in Gleitkontakt liegt. Dies kann erreicht werden, indem entweder an der In nenfläche 832 der Manschettenanordnung 80 ein Vorsprung bzw. eine Buchse oder an der Außenfläche des Zapfenteils 73 ein nach radial außen verlaufender Vorsprung bzw. eine Buchse vorgesehen ist. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer vorspringen den Fläche 731, die an den Zapfenteilen 73 geformt ist. Die Vorsprünge brauchen nicht so stark ausgeprägt zu sein, wie Fig. 4 das zeigt. Es ist nur notwendig, daß auf irgendeine Weise ein Gleitkontakt zwischen der Innenfläche der Man schette und dem Außenumfang der Zapfenteile erreicht wird. In jedem Fall ergibt sich im montierten Zustand ein Gleitkontakt zwischen der Innenfläche 832 des als Teil des Jochs wirkenden Jochansatzteils 83 der Manschettenanordnung und dem Kreuz stück. Somit kann zwischen dem Joch und dem Kreuzstück ein Drehmoment in der üblichen Weise übertragen werden. Aufgrund der durch das Torsionselement 85 gebildeten hermetischen Kap selung sind jedoch diese Gleitflächen gegenüber der Umgebung vollkommen isoliert.

Wie am besten aus den Fig. 4, 7 und 8 hervorgeht, ist in dem Joch ein Schlitz 32S vorgesehen, um den Einbau des Kreuz stücks 70 zu ermöglichen. Nach der Positionierung des Kreuz stücks im Joch 32, 42, 52 wird durch die Öffnungen 33, 43, 53 die Manschettenanordnung eingesetzt und in der beschriebenen Weise mit den Jochen und dem Kreuzstück verbunden.

Wenn im Gebrauch die Welle in bezug auf das Kreuzstück ver schwenkt wird, bewegt sich der Jochansatzteil 83 mit der Welle, und der Anschlußbuchsenteil 87 bewegt sich mit dem Kreuzstück. Das Torsionselement 85 dehnt sich zur Aufnahme der Relativbewegung zwischen den Teilen 83 und 87. Das Ausmaß der durch das Torsionselement 85 zugelassenen Verdrehung ist begrenzt, reicht aber aus, um die in einer Kupplung für Bohr geräte zum Abteufen von Bohrungen auftretende Schwenkbewegung aufzunehmen.

Es ist somit ersichtlich, daß die Verwendung der Manschetten anordnung gemäß der Erfindung zwischen dem Joch und dem Kreuzstück ein Gleiten der Flächen eines Kreuzgelenks in einer hermetisch gekapselten Umgebung zuläßt. Dadurch werden die beim Stand der Technik, der mit nichthermetischen Kreuz gelenkanordnungen arbeitet, auftretenden Probleme gelöst.

Claims

1. Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum, gekennzeichnet durch eine Gehäusekonstruktion (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen im Stator angeordneten Rotor (12) mit einem wahren Mittelpunkt;
wobei Stator und Rotor jeweils zusammenwirkende spiralige Lappen aufweisen, die in jedem Querschnitt in Kontakt mit einander liegen, und der Stator einen spiraligen Lappen mehr als der Rotor hat, so daß zwischen Rotor und Stator eine Mehrzahl von Hohlräumen definiert ist, und der Rotor in dem Stator so rotiert, daß sein wahrer Mittelpunkt um die Stator achse umläuft, wobei die Umlaufbahn einen vorbestimmten Radius hat und die Umlaufbewegung des Rotors ein Fortschrei ten der Hohlräume in Richtung der Statorachse bewirkt;
eine erste Ansatzwelle (30) mit einer Längsachse und einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei ihr erstes Ende mit dem Rotor damit bewegbar verbunden ist und ihr zweites Ende ein Joch (32) aufweist;
eine zweite Ansatzwelle (40) mit einer mit der Statorachse im wesentlichen kollinearen Längsachse, wobei die zweite An satzwelle in der Gehäusekonstruktion um ihre Längsachse dreh bar angeordnet ist und ihr zweites Ende ein Joch (42) auf weist;
eine dichte Kreuzstückanordnung, die das Joch an der ersten Ansatzwelle (30) mit dem Joch (42) an der zweiten Ansatzwelle (40) verbindet und aufweist:
ein Kreuzstück (70) mit einem zentralen Hauptteil und zwei Gruppen von davon ausgehenden Zapfenteilen (73), wobei jede Gruppe von Zapfenteilen zwei Zapfenteile mit zusammenfallen den Achsen umfaßt und die Zapfenteile der einen Gruppe senk recht zu den Zapfenteilen der anderen Gruppe verlaufen; und
eine an jedem der Zapfenteile des Kreuzstücks befestigte Manschette (80), die aufweist:
einen Anschlußbuchsenteil (87), der am Zapfenteil (73) des Kreuzstücks (70) befestigt ist, einen mit dem Anschlußbuch senteil haftend verbundenen flexiblen Elastomerteil (85) und einen mit dem Elastomerteil (85) haftend verbundenen Jochan satzteil (83), der das Ende des Zapfenteils (73) umschließt;
wobei jeder Jochansatzteil (83) eine Innen- und eine Außenfläche hat und ein Abschnitt der Innenfläche in Gleit kontakt mit dem von der Manschette umschlossenen Zapfenteil steht und das Äußere des Jochansatzteils an einem Joch (32, 42, 52) befestigt ist;
und wobei der Elastomerteil (85) der Manschette für eine Formänderung ausreichend flexibel ist, um ein Verschwenken des Zapfenteils (73) und des Anschlußbuchsenteils (87) in bezug auf den Jochansatzteil (83) und das Joch zuzulassen, und der Anschlußbuchsenteil (87) mit dem Zapfenteil (73) dichtend verbunden ist, so daß das Innere des Jochansatzteils hermetisch gekapselt ist;
wodurch die dichte Kreuzstückanordnung die erste und die zweite Ansatzwelle (30, 40) so miteinander verbindet, daß die erste Ansatzwelle (30) um ihre Achse drehen und um die Achse der zweiten Ansatzwelle (40) umlaufen kann, während gleich zeitig die zweite Ansatzwelle (40) um ihre Längsachse dreht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ansatzwelle (30) mit dem Rotor (12) integral verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bohrkrone (26), die mit der zweiten Ansatzwelle (40) funktionsmäßig verbunden und davon angetrieben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an dem Kreuzstück nahe jedem Zapfenteil (73) ausgebildete Keilnuten (732); und an der Innenfläche des Anschlußbuchsenteils (87) der Man schette ausgebildete komplementäre Keilnuten (871); so daß die Manschetten an den Zapfenteilen (73) des Kreuz stücks (70) durch Ineinandergreifen der komplementären Keilnuten fluiddicht befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zylindrische vorspringende Fläche (731) an jedem der Zapfenteile (73), die mit der Innenfläche des Jochansatzteils (83) der Manschette (80) in Gleitkontakt liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nach radial innen verlaufende Fläche an der Innenseite des Jochansatzteils (83) der Manschette, wobei diese Fläche mit einer Fläche des Zapfenteils (73), den sie umschließt, in Kontakt liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerteil (85) der Manschette einen Elastomerring umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (85) ferner wenigstens einen längs oder radial verlaufenden Elastomeransatz (851) aufweist, wobei die Ansätze in Abschnitte des Anschlußbuchsenteils (87) und des Jochansatzteils (83) verlaufen und sicherstellen, daß der Elastomerring (85) an dem Anschlußbuchsenteil und dem Joch ansatzteil der Manschette sicher befestigt ist.

9. Bohrvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Bohrstrang;
eine mit dem Unterende des Bohrstrangs verbundene Ein richtung mit fortschreitendem Hohlraum, die einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse, einen im Stator angeordneten Rotor (12) mit einem wahren Mittelpunkt und einen Durchlaß zum Lei ten von Fluiden durch den Stator aufweist, um den Rotor so anzutreiben, daß sein wahrer Mittelpunkt rotiert und um die Statorachse umläuft;
eine dichte Kupplung mit einem ersten und einem zweiten Ende, einer ersten Ansatzwelle (30) am ersten Ende und einer zweiten Ansatzwelle (40) am zweiten Ende, wobei am einen Ende der ersten Ansatzwelle (30) ein Joch (32) und am einen Ende der zweiten Ansatzwelle (40) ein gleichartiges Joch (42) gebildet ist;
eine dichte Kreuzstückanordnung, die das Joch (32) der ersten Ansatzwelle (30) mit dem Joch (42) der zweiten Ansatz welle (40) verbindet und die aufweist:
ein Kreuzstück (70) mit zwei Bolzen (73), von denen jeder zwei Enden hat, wobei die Bolzen quer zueinander verlaufen; und
eine an jedem Bolzen (73) des Kreuzstücks (70) befestigte Dichtung, die aufweist: einen ersten Teil (87), der an jedem Ende eines Bolzens (73) des Kreuzstücks (70) befestigt ist, einen flexiblen zweiten Teil (85), der am ersten Teil be festigt ist, und einen das Ende des Bolzens (73) umschlie ßenden dritten Teil (83), wobei der dritte Teil an einem Joch befestigt ist;
und der zweite Teil (85) der Dichtung flexibel ist, so daß er verformbar ist und ein Verschwenken des Bolzens (73) in bezug auf das Joch zuläßt, während das Innere des Jochansatz teils (83) hermetisch gekapselt bleibt;
wobei die erste Ansatzwelle (30) der dichten Kupplung an dem Rotor (12) befestigt ist und ihre Achse mit dem wahren Mittelpunkt des Rotors zur Rotation damit fluchtet; und
mit der zweiten Ansatzwelle (40) der dichten Kupplung eine Bohrkrone (26) mit rohrförmigen Gehäuse zur Rotation mit der zweiten Ansatzwelle verbunden ist;
so daß die dichte Kupplung die Umlauf- und Drehbewegung des Rotors in eine Drehbohrbewegung um eine von der Rotor achse versetzte und dazu parallele Achse umwandelt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil der Dichtung ein Elastomerring (85) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung vollständig aus Elastomer besteht.

12. Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum zur Verwendung in einer Bohrvorrichtung zum Abteufen von Bohrungen, gekennzeichnet durch
eine Gehäusekonstruktion (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen im Stator angeordneten Rotor (12) mit einem wahren Mittelpunkt;
wobei Stator und Rotor jeweils zusammenwirkende spiralige Lappen aufweisen, die in jedem Querschnitt miteinander in Kontakt liegen, und der Stator einen spiraligen Lappen mehr als der Rotor hat, so daß eine Mehrzahl von Hohlräumen zwi schen Rotor und Stator definiert ist, und der Rotor in dem Stator so rotiert, daß sein wahrer Mittelpunkt um die Statorachse umläuft, wobei die Umlaufbewegung des Rotors ein Fortschreiten der Hohlräume in Richtung der Statorachse bewirkt;
eine erste Ansatzwelle (30) mit zwei entgegengesetzten Enden in Längsrichtung, wobei das erste Ende der ersten Ansatzwelle an dem Rotor (12) damit bewegbar befestigt ist;
eine erste Kreuzgelenkanordnung mit zwei entgegengesetzten Enden in Längsrichtung, die in bezug aufeinander um zwei quer verlaufende Achsen schwenkbar sind, wobei die Enden der Kreuzgelenkanordnung in Längsrichtung an der ersten An satzwelle (30) damit bewegbar befestigt sind;
eine Zwischenwelle (50) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei ihr erstes Ende an dem zweiten Ende der ersten Kreuzgelenkanordnung damit bewegbar befestigt ist, so daß die erste Kreuzgelenkanordnung die erste Ansatz welle (330) mit der Zwischenwelle (50) um die beiden Achsen schwenkbar verbindet;
eine zweite Kreuzgelenkanordnung mit zwei entgegenge setzten Enden in Längsrichtung, die in bezug aufeinander um zwei Achsen schwenkbar sind, wobei das erste Ende der Kreuzgelenkanordnung an dem zweiten Ende der Zwischenwelle (50) damit bewegbar befestigt ist;
eine zweite Ansatzwelle (40) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei ihr erstes Ende mit dem zweiten Ende der zweiten Kreuzgelenkanordnung damit bewegbar verbunden ist, so daß die zweite Kreuzgelenkanordnung die Zwischenwelle (50) mit der zweiten Ansatzwelle (40) um die beiden Achsen schwenkbar verbindet;
eine Bohrer-Antriebswelle (16), die um eine vorbestimmte Achse drehbar gelagert und mit der Bohrkrone (26) der Bohr vorrichtung zum Abteufen von Bohrungen zum Antrieb der Bohr krone funktionsmäßig verbunden ist, wobei diese Antriebswelle (16) ein erstes und ein zweites Ende in Längsrichtung hat und ihr erstes Ende mit der zweiten Ansatzwelle (40) zur Rotation damit verbunden ist;
wobei jede der beiden Kreuzgelenkanordnungen ein Kreuz stück (70) und eine Manschette (80) aufweist und das Kreuzstück einen zentralen Hauptteil und zwei Gruppen von davon ausgehenden Zapfenteilen (73) hat, wobei jede Gruppe von Zapfenteilen zwei Zapfenteile mit zusammenfallenden Achsen hat und die Zapfenteile der einen Gruppe senkrecht zu den Zapfenteilen der anderen Gruppe verlaufen und die Man schette (80) an jedem Zapfenteil des Kreuzstücks (70) befestigt ist und die Manschette (80) aufweist:
einen Anschlußbuchsenteil (87), der den Zapfenteil (73) des Kreuzstücks (70) umschließt und dichtend daran befestigt ist, einen an dem Anschlußbuchsenteil befestigten flexiblen Elastomerteil (85) und einen an dem Elastomerteil (85) dich tend befestigten Jochansatzteil (83), der das Ende des Zapfenteils (73) umschließt, wobei jeder Jochansatzteil (83) eine Innen- und eine Außenfläche hat und ein Teil der In nenfläche mit dem von dem Anschlußbuchsenteil umschlossenen Zapfenteil (73) in Gleitkontakt liegt und das Äußere des Jochansatzteils (83) an einem Joch befestigt ist;
wobei der Elastomerteil (85) der Manschette (80) flexibel und verformbar ist, um ein Verschwenken des Zapfenteils (73) und des Anschlußbuchsenteils (87) relativ zu dem Jochansatz teil (83) und dem Joch zuzulassen, und der Anschlußbuchsen teil (87) mit dem Zapfenteil (73) dichtend so verbunden ist, daß das Innere des Jochansatzteils (83) hermetisch gekapselt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch an dem Kreuzstück nahe jedem Zapfenteil (73) ausgebildete Keilnuten (732); und an der Innenfläche des Anschlußbuchsenteils (87) der Man schette ausgebildete komplementäre Keilnuten (871); so daß die Manschetten an den Zapfenteilen (73) des Kreuz stücks (70) durch Ineinandergreifen der komplementären Keilnuten fluiddicht befestigt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine zylindrische vorspringende Fläche (731) an jedem der Zapfenteile (73), die mit der Innenfläche des Jochansatzteils (83) der Manschette (80) in Gleitkontakt liegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine nach radial innen verlaufende Fläche an der Innenseite des Jochansatzteils (83) der Manschette, wobei diese Fläche mit einer Fläche des Zapfenteils (73), den sie umschließt, in Kontakt liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerteil (85) der Manschette einen Elastomerring umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (85) ferner wenigstens einen längs oder radial verlaufenden Elastomeransatz (851) aufweist, wobei die Ansätze in Abschnitte des Anschlußbuchsenteils (87) und des Jochansatzteils (83) verlaufen und sicherstellen, daß der Elastomerring (85) an dem Anschlußbuchsenteil und dem Jochan satzteil der Manschette sicher befestigt ist.

18. Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum zum Antreiben einer Bohrer-Antriebswelle zum Abteufen von Boh rungen um eine einzige Achse, gekennzeichnet durch
eine Gehäusekonstruktion (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen im Stator angeordneten Rotor (12) mit einem wahren Mittelpunkt, wobei Stator und Rotor in bezug aufeinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen eine Mehrzahl von Hohl räumen definiert ist, und der Rotor in dem Stator so rotiert, daß die Hohlräume zwischen Rotor und Stator in Richtung der Statorachse fortschreiten;
eine in dem Gehäuse um eine vorbestimmte Achse drehbar angeordnete Bohrer-Antriebswelle (16) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei ihr zweites Ende mit einer Bohrkrone funktionsmäßig verbunden ist, um ein Drehen der Bohrkrone um eine vorbestimmte Achse zu bewirken;
eine flexible Kupplung mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei das erste Ende mit dem Rotor (12) und das zweite Ende mit dem ersten Ende der Bohrer- Antriebswelle (16) verbunden ist und die flexible Kupplung aufweist: eine erste Ansatzwelle (30) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, eine zweite Ansatzwelle (40) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung und eine Zwischenwelle (50) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, wobei das zweite Ende der ersten Ansatzwelle (30) mit dem ersten Ende der Zwischenwelle (50) um zwei quer zueinander verlaufende Achsen schwenkbar verbunden ist und das erste Ende der zweiten Ansatzwelle (40) mit dem zweiten Ende der Zwischenwelle (50) um zwei quer zueinander verlaufende Achsen schwenkbar verbunden ist; und
wobei die Schwenkverbindung zwischen der ersten Ansatz welle (30) und der Zwischenwelle (50) sowie der zweiten An satzwelle (40) und der Zwischenwelle (50) durch eine Kreuz gelenkanordnung gebildet ist, die eine am zweiten Ende der ersten Ansatzwelle (30), am ersten Ende der zweiten Ansatz welle (40) und an beiden Enden der Zwischenwelle (50) be festigte Kreuzstückanordnung aufweist, die umfaßt:
ein Kreuzstück (70) mit einem zentralen Hauptteil und zwei davon ausgehenden Gruppen von Zapfenteilen (73), wobei jede Gruppe von Zapfenteilen zwei Zapfenteile mit zusammenfal lenden Achsen hat und die Zapfenteile der einen Gruppe quer zu den Zapfenteilen der anderen Gruppe angeordnet sind; und eine an jedem Zapfenteil (73) des Kreuzstücks (70) befe stigte Manschette (80), die umfaßt:
einen an dem Zapfenteil (73) des Kreuzstücks befestigten Anschlußbuchsenteil (87), einen an dem Anschlußbuchsenteil befestigten flexiblen Elastomerteil (85) und einen an dem Elastomerteil (85) befestigten und das Ende des Zapfenteils (73) umschließenden Jochansatzteil (83), wobei jeder hohle Jochansatzteil (83) eine Innenfläche und eine Außenfläche hat und ein Teil der Innenfläche mit dem von dem Jochansatzteil umschlossenen Zapfenteil in Gleitkontakt liegt und das Äußere des Jochansatzteils an einem Joch (32, 42, 52) befestigt ist;
wobei der Elastomerteil (85) der Manschette (80) ausrei chend flexibel ist, um ein Verschwenken des Zapfenteils (73) und des Anschlußbuchsenteils (87) relativ zu dem Jochan satzteil (83) und dem Joch zuzulassen, und der Anschlußbuch senteil (87) mit dem Zapfenteil (733) abdichtend verbunden ist, so daß das Innere des Jochansatzteils hermetisch ge kapselt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch an dem Kreuzstück nahe jedem Zapfenteil (73) ausgebildete Keilnuten (732); und an der Innenfläche des Anschlußbuchsenteils (87) der Manschette ausgebildete komplementäre Keilnuten (871); so daß die Manschetten an den Zapfenteilen (73) des Kreuz stücks (70) durch Ineinandergreifen der komplementären Keilnuten fluiddicht befestigt sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine zylindrische vorspringende Fläche (731) an jedem der Zapfenteile (73), die mit der Innenfläche des Jochansatzteils (83) der Manschette (80) in Gleitkontakt liegt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine nach radial innen verlaufende Fläche an der Innenseite des Jochansatzteils (83) der Manschette, wobei diese Fläche mit einer Fläche des Zapfenteils (73), den sie umschließt, in Kontakt liegt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerteil (85) der Manschette einen Elastomerring umfaßt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (85) ferner wenigstens einen längs oder radial verlaufenden Elastomeransatz (851) aufweist, wobei die Ansätze in Abschnitte des Anschlußbuchsenteils (87) und des Jochansatzteils (83) verlaufen und sicherstellen, daß der Elastomerring (85) an dem Anschlußbuchsenteil und dem Joch ansatzteil der Manschette sicher befestigt ist.

24. Antriebsvorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum zum Drehen einer Bohrer-Antriebswelle um eine einzige Achse, gekennzeichnet durch
eine Gehäusekonstruktion (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen in dem Stator angeordneten Rotor (12) mit einem wah ren Mittelpunkt, wobei Stator und Rotor jeweils zusammen wirkende spiralige Lappen haben, die in jedem Querschnitt in Kontakt miteinander liegen, und der Stator einen spiraligen Lappen mehr als der Rotor hat, so daß zwischen Rotor und Stator eine Mehrzahl von Hohlräumen definiert ist und der Rotor in dem Stator so rotiert, daß sein wahrer Mittelpunkt um die Statorachse umläuft, wobei die Umlaufbahn einen vor bestimmten Radius hat und die Umlaufbewegung ein Fortschrei ten von Hohlräumen in Richtung der Statorachse bewirkt;
eine erste Ansatzwelle (30) mit einer Längsachse und einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung, deren erstes Ende mit dem Rotor damit bewegbar verbunden ist und deren zweites Ende ein Joch (32) aufweist;
eine Zwischenwelle (50) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung und einem Joch (52), das jeweils an ihren Enden gebildet ist;
eine Kreuzstückanordnung, die zwischen dem Joch (52) an der Zwischenwelle (50) und dem Joch (32) an der ersten An satzwelle (30) verläuft und aufweist: ein Kreuzstück (70) mit einem zentralen Hauptteil und zwei davon ausgehenden Gruppen von Zapfenteilen (73), wobei jede Gruppe von Zapfenteilen zwei Zapfenteile mit zusammenfallenden Achsen aufweist und die Zapfenteile der einen Gruppe senkrecht zu den Zapfen teilen der anderen Gruppe verlaufen; und
eine an jedem Zapfenteil (73) des Kreuzstücks befestigte Manschette (80), die aufweist: einen an dem Zapfenteil (73) des Kreuzstücks befestigten Anschlußbuchsenteil (87), einen an dem Anschlußbuchsenteil befestigten flexiblen Elastomer teil (85) und einen an dem Elastomerteil (85) befestigten und das Ende des Zapfenteils (73) umschließenden Jochansatzteil (83), wobei jeder hohle Jochansatzteil (83) eine Innenfläche und eine Außenfläche hat und ein Teil der Innenfläche mit dem von dem Jochansatzteil umschlossenen Zapfenteil in Gleit kontakt liegt und das Äußere des Jochansatzteils an einem Joch (32, 42, 52) befestigt ist; wobei der Elastomerteil (85) der Manschette (80) ausreichend flexibel ist, um ein Ver schwenken des Zapfenteils (73) und des Anschlußbuchsenteils (87) relativ zu dem Jochansatzteil (83) und dem Joch zuzu lassen, und der Anschlußbuchsenteil (87) mit dem Zapfenteil (73) abdichtend verbunden ist, so daß das Innere des Joch ansatzteils hermetisch gekapselt ist;
eine zweite Ansatzwelle (40) mit einem ersten und einem zweiten Ende in Längsrichtung und einer mit der Statorachse im wesentlichen kollinearen Längsachse, wobei die zweite Ansatzwelle in der Gehäusekonstruktion um ihre Längsachse drehbar angeordnet ist und ihr zweites Ende mit der Bohrer- Antriebswelle (16) zum Antreiben derselben um eine vorbe stimmte Achse funktionsmäßig verbunden ist und ihr zweites Ende ein Joch (42) aufweist;
eine Kreuzstückanordnung, die das Joch (42) an der zweiten Ansatzwelle (40) und das Joch (52) am zweiten Ende der Zwi schenwelle (50) miteinander verbindet und aufweist: ein Kreuzstück (70) mit einem zentralen Hauptteil und zwei davon ausgehenden Gruppen von Zapfenteilen (73), wobei jede Gruppe von Zapfenteilen zwei Zapfenteile mit zusammenfallenden Ach sen aufweist und die Zapfenteile der einen Gruppe senkrecht zu den Zapfenteilen der anderen Gruppe verlaufen; und eine an jedem Zapfenteil des Kreuzstücks befestigte Manschette (70), die aufweist: einen an dem Zapfenteil (73) des Kreuzstücks (70) befestigten Anschlußbuchsenteil (87), einen an dem An schlußbuchsenteil befestigten flexiblen Elastomerteil (85) und einen an dem Elastomerteil (85) befestigten und das Ende des Zapfenteils (73) umschließenden Jochansatzteil (83),
wobei jeder Jochansatzteil eine Innenfläche und eine Außen fläche hat und ein Abschnitt der Innenfläche mit dem von dem Jochansatzteil umschlossenen Zapfenteil in Gleitkontakt liegt und das Äußere des Jochansatzteils (83) an einem Joch be festigt ist;
wobei der Elastomerteil (85) der Manschette (80) ausrei chend flexibel ist, um ein Verschwenken des Zapfenteils (73) und des Anschlußbuchsenteils (87) relativ zu dem Jochansatz teil (83) und dem Joch zuzulassen, und der Anschlußbuchsen teil (87) mit dem Zapfenteil (73) dichtend so verbunden ist, daß das Innere des Jochansatzteils hermetisch gekapselt ist und sämtliche bewegten Teile der Kupplung gegenüber der Umgebung vollkommen isoliert sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch an dem Kreuzstück nahe jedem Zapfenteil (73) ausgebildete Keilnuten (732); und an der Innenfläche des Anschlußbuchsenteils (87) der Man schette ausgebildete komplementäre Keilnuten (871); so daß die Manschetten an den Zapfenteilen (73) des Kreuz stücks (70) durch Ineinandergreifen der komplementären Keilnuten fluiddicht befestigt sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine zylindrische vorspringende Fläche (731) an jedem der Zapfenteile (73), die mit der Innenfläche des Jochansatzteils (83) der Manschette (80) in Gleitkontakt liegt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine nach radial innen verlaufende Fläche an der Innenseite des Jochansatzteils (83) der Manschette, wobei diese Fläche mit einer Fläche des Zapfenteils (73), den sie umschließt, in Kontakt liegt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerteil (85) der Manschette einen Elastomerring umfaßt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (85) ferner wenigstens einen längs oder radial verlaufenden Elastomeransatz (851) aufweist, wobei die Ansätze in Abschnitte des Anschlußbuchsenteils (87) und des Jochansatzteils (83) verlaufen und sicherstellen, daß der Elastomerring (85) an dem Anschlußbuchsenteil und dem Joch ansatzteil der Manschette sicher befestigt ist.