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Schutzring aus nachgiebigem Werkstoff für das Gestänge von Tiefbohrungen
Die Verschalungen oder Ausfütterungen von Bohrlöchern für Tiefbohrungen, wie beispielsweise
die Bohrlöcher für (Ölquellen u. dgl., werden häufig dadurch beschädigt, (laß das
lange Gestänge gegen sie anschlägt. Die Erfindung bezieht sich auf eine am Gestänge
anzubringende Schutzvorrichtung, die den Reibungseingriff der Metallteile des Gestänges
auf diese Ausfütterung des Bohrloches verhindert und die Stöße oder Schläge abschwächt,
welche das Gestänge bei seiner Ausschwingung auf diese Verschalung ausübt. Die Schutzvorrichtung
besteht demnach aus einem aus nachgiebigem Werkstoff hergestellten Ring, der durch
Streckung auf einen Teil des Gestänges aufgebracht werden kann und nach seiner Aufbringung
infolge seiner Elastizität in der gewünschten Lage verbleibt. Dieser nachgiebige
Ring hat auf der Innenfläche Aussparungen, in welche beim Anstoß des Ringes gegen
die Ausfütterung des Bohrloches das Material des Ringes gewissermaßen hineingedrückt
wird, so daß die durch diesen Anstoß hervorgerufene Formveränderung des Ringes sich
nicht etwa durch eine Vergrößerung des äußeren Umfangs desselben kundgibt.
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Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar: Abb. i ist ein
Schnitt durch ein solches Bohrloch mit der Ausfütterung und einem Teil des Pump-
oder Bohrgestänges; Abb.2 zeigt einen derartigen Ring teilweise im Schnitt und teilweise
in Ansicht; Abb. 3aist ein Querschnitt durch den Ring und teilweise Draufsicht;
Abb. 4. ist Schnittansicht und Aufriß einer etwas abgeänderten Ausführungsform eines
solchen Ringes, und Abb. 5 ist ein Querschnitt nach Linie 5-5 der Abb. q..
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Bei Bohrarbeiten ist es ganz unmöglich, (las Bohr- oder Pumpgestänge
auf der ganzen Länge des Bohrloches genau in der Achse desselben zu erhalten. Die
Teile reiben sich namentlich bei der Arbeit gegen die Ausfütterung, und diese Reibung
wird noch erhöht, wenn im Bohrloch selbst eine stark mit Sandstein durchsetzte Flüssigkeit
vorhanden ist. Dieser Anstoß des Gestänges gegen die Verschalung führt allmählich
zur Abnutzung der Verschalung oder des Gestänges, so daß die Arbeit unterbrochen
werden muß. Es ist wohl schon vorgeschlagen worden, an dem Gestänge Gummiringe von
verhältnismäßig großem Außendurchmesser in bestimmten Abständen zu befestigen. Solche
Ringe haben sich nicht schlecht bewährt, denn Wasser, das gewöhnlich aus solchen
Bohrlöchern heraustritt, ist ein Schmiermittel für Gummi und
verhindert
also die Abnutzung derselben. Die Außenfläche der Ringe bleibt deswegen glatt und
selbst schlüpfrig, so daß sich Sand oder kleine Steine nicht daran ansetzen und
also selbst bei Reibung der Ringe an der Verschalung eine allmähliche Durchscheuerung
dieser Verschalung kaum zu befürchten ist.
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Dagegen haben diese Gummiringe andere Nachteile. Sie bleiben nämlich.
nicht in jenen Stellen des Gestänges sitzen, auf welche sie aufgebracht worden sind.
Man hat wohl versucht, diese Gummiringe mit einem etwas kleineren Innendurchmesser
herzustellen, .als der Außendurchmesser des Gestänges beträgt, so daß die Ringe
bei der Aufbringung gestreckt werden müssen und nachher infolge ihrer Elastizität
an der gewünschten Stelle verbleiben. Anfänglich geschieht dies wohl auch, jedoch
führt die beständige Streckung der Ringe allmählich dazu, ihren Eingriff auf das
Gestänge aufzuheben, und sie verschieben sich dann darauf.
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Es ist dies wohl darauf zurückzufü%ren, daß Gummi trotz seiner großen
Elastizität kaum zusammendrückbar ist. Der Rauminhalt eines Stückes Gummi kann durch
Druck nicht etwa bedeutend verkleinert werden. Natürlich verändert sich die Gestalt
des Gummis bei Ausübung eines Druckes; der Rauminhalt bleibt aber im wesentlichen
der gleiche.
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Infolge ihrer Reibung an der Verschalung wird auf diese Ringe ein
Druck in Querrichtung ausgeübt. Dadurch verzerren sich die Ringe, und zwar in einer
Richtung quer zur Richtung des Druckes, d. h. in i$rer Achsrichtung, da ja dies
die einzige Richtung ist, in welcher die Ringe nachgeben können. Die Schläge des
Gestänges gegen die Verschalung führen also allmählich zu einer Verzerrung der Gummiringe
in einer Richtung tangential zum Umfang des Gestänges, und gerade infolge dieser
Verzerrung wird allmählich dieser Umfang der Ringe vergrößert, und ihr Eingriff
auf das Gestänge wird gelöst.
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Diesem Übelstand wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch vorgebeugt,
daß an dem Innenumfang der Ringe Aussparungen passender Größe und passender Verteilung
angeordnet sind. Wird dann ein Druck von außen auf den Ring ausgeübt, so wird das
Material des Ringes einfach in diese Aussparungen hineingedrückt, und das Bestreben
des Ringes, sich als Ganzes zu strecken, wird bedeutend verringert. Solche Aussparungen
können auch so angeordnet werden, daß sie gewissermaßen als Saugnäpfe arbeiten und
dadurch zur Aufrechterhaltung der Ringe in der gewünschten Lage am Gestänge beitragen.
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Die Ringe i i bestehen aus verhältnismäßig weichem, jedoch sehr elastischem
Gummi und sind innerhalb weiter Grenzen streckbar. Ihre Endkreiskanten sind gebrochen
oder abgerundet, wie bei z2 angedeutet, so daß sie sich nicht etwa bei der Einsenkung
des Gestänges in das Bohrloch oder bei der Entfernung des Gestänges aus demselben
an etwaigen Vorsprüngen leicht fangen können. Die Außenfläche der Ringe ist glatt
und ununterbrochen, damit eine möglichst große Anzahl von Flächeneinheiten für Abnutzung
zur Verfügung steht. - Die Innenflächen werden natürlich bei Abnützung nicht beansprucht,
und an diesen Innenflächen können deshalb Aussparungen angeordnet sein, die bei
Verzerrung des Ringes Platz für den Eintritt des Materials gewähren, sobald der
Ring einem solchen Druck von außen ausgesetzt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 und 3 sind mehrere solcher Aussparungen
13 an der Innenfläche angeordnet. Sie haben rechteckigen Umfang Lind sind gleichmäßig
an der Innenfläche verteilt, wobei die Aussparungen in jeder Reihe mit Bezug auf
die der benachbarten Reihe versetzt sind. Solche Aussparungen arbeiten als Saugnäpfe,
wenn das Material des Ringes von außen her etwas in diese Saugnäpfe eingedrückt
wird und nachher bei der Rückführung des Ringes auf seine ursprüngliche Gestalt
wieder aus diesen Aussparungen zurücktritt.
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Eine etwas einfachere Anordnung dieser Aussparungen im Innern des
Ringes ist in Abb. i, 4 und 5 gezeigt, da bei dieser Ausführungsform die Aussparungen
als einfache Kreisnuten 14 erscheinen. Diese Nuten gestatten den Eintritt einer
größeren Masse des Materials von der Außenseite her gegen die Innenseite, wenn ein
Außendruck ausgeübt wird; jedoch üben sie nicht die gleiche Saugwirkung auf das
Gestänge bzw. den Ring aus wie die Aussparungen 13 der erstbeschriebenen
Ausführungsform.
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Gleichgültig, welche Ausführungsform auch gewählt wird, der Innendurchmesser
der Ringe ist gewöhnlich bedeutend kleiner als der Durchmesser der Teile 15 des
Bohr- oder Pumpgestänges, auf das sie aufgebracht werden. Ihr Außendurchmesser nach
ihrer Aufbringung ist jedoch bedeutend größer als der Außendurchmesser dieses Gestänges
und auch größer als der Außendurchmesser der Kupplungsmuffen 16 für die einzelnen
Teile 15 des Gestänges und auch bedeutend größer als Bünde 17, die auf den
einzelnen Stangen 15 angeordnet sind, um Befestigung anderer Stangen zu gestatten.
Werden die Ringe durch Streckung auf die einzelnen Stangen 15 aufgebracht, so umgreifen
sie dieselben sehr dicht. Dieser Eingriff kann auf bedeutend längere Zeit gesichert
werden, als dies bei den
bekannten Ringen der Fall ist, gerade weil
an der Innenfläche der Ringe Aussparungen angeordnet sind, die dem Werkstoff den
Durchtritt bei Verzerrung, herbeigeführt durch einen Druck in Querrichtung, gestatten.
Dieser Druck wird immer dann eintreten, wenn die Ringe gegen die Verschalung oder
Ausfütterung 18 anschlagen.
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Während die Außenfläche der Ringe infolge ihrer glatten Ausbildung
einer verhältnismäßig geringen Beanspruchung ausgesetzt ist, da sich ja die Beanspruchung
auf eine größere Fläche gleichmäßig verteilen kann, und da andererseits die Aussparungen
an der Innenfläche der Ringe eine Einbringung des Materials möglich machen, so wird
dadurch den bekannten Schutzteilen gegenüber ein bedeutender Vorteil erreicht.