-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Untersetzungsgerät für ein langsam
rotierendes Tieflochwerkzeug, und auf Tieflochwerkzeuge, welche
ein Untersetzungsgerät
umfassen.
-
Es
gibt eine Reihe von Situationen, in welchen ein Tieflochgerät mit der
Fähigkeit,
an seinem Ende langsam zu rotieren, für das Durchführen einer Reihe
von verschiedenen Tieflochverfahren sehr nützlich ist. Eine primäre Anwendung
für ein
solches Gerät
ist das Entfernen einer Materialablagerung auf der Innenseite der
Rohrleitungen, Bohrlochverrohrungen, oder Rohranordnungen. Wenn
diese Ablagerungen nicht entfernt werden, können dieselben Rohranordnungen
sowohl fördernde
Bohrlöcher
wie auch Einpreßbohrungen
verstopfen. Pipelines leiden unter ähnlichen Problemen. Wie in
US-Patent 5.484.016 (das 016-Patent) und in US-Patent 5.533.571
(das 571-Patent) aufgeführt,
auf welches wir uns hiermit bezüglich
weiterer Einzelheiten beziehen, ist eine Reihe von gewöhnlichen
Mischungen bekannt, welche solche Ablagerungsprobleme verursachen
können.
Diese Mischungen schliessen Bariumsulfat, Silikate, Kalziumcarbonat,
Kalziumsulfat, Carbonat, Sulfat, Silika, Kesselstein mit Kohlenwasserstoffen,
Koksteer, Koks und dessen Komplexe, Wachs und dessen Komplexe, Paraffin,
Schleime, Schlämme
und Gels ein.
-
Man
verfügt über eine
Reihe von verschiedenen Methoden, welche im Laufe der Zeit für das Entfernen
von Materialablagerungen angewendet wurden. So kann eine Paraffinablagerung
zum Beispiel durch das Anwenden von heissem Öl behandelt werden, welches
das Paraffin schmilzt. Auch heisses Wasser wird oft für das Schmelzen
oder das Entfernen von Paraffin und von Chemikalien, und auch für das Auflösen von
Paraffinablagerungen angewendet.
-
Andere
Methoden für
das Entfernen von Ablagerungen schliessen das Einführen von
Dyna-Drills an Spulenrohren, das Fräsen mit zusammengesetzten Rohranordnungen,
das Auswaschen mit Säure, und
das Aufbrechen mittels einer Drahtleitung ein.
-
Wie
in dem 016-Patent hervorgehoben wird, haben alle diese Methoden
bestimmte Nachteile. Um die mit der Anwendung solcher Methoden assoziierten
Probleme zu vermeiden, wurde die Spülreinigung entwickelt, bei
welcher Flüssigkeiten
unter hohem Druck für
das Abtragen und Entfernen der, Materiale angewendet werden. Im
allgemeinen ist diese Spülreinigung
auf das Entfernen von Schlammkuchen, Paraffin oder gepacktem Sand
beschränkt.
Spülreinigungswerkzeuge
des Typs, welcher für
das Durchführen
solcher Verfahren angewendet wird, werden allgemein aus dickwandigen
mechanischen Rohranordnungen mit einer Reihe von Löchern mit
verschieden grossen Durchmessern gefertigt, welche in einem symmetrischen
Muster um das Werkzeug herum angeordnet sind. Als Reinigungsmittel
wird Wasser angewendet. Das Resultat solcher Arbeiten ist oft unvorhersehbar.
Alle dieser Techniken haben einen begrenzten Erfolg, und es ist
in vielen Fällen
notwendig, das Fördergestänge auszuwechseln.
Demnach besteht ein Bedarf für
ein wirkungsvolles und gründliches
Bereinigen von Materialablagerungen aus Bohrlochverrohrungen oder
Rohranordnungen.
-
Das
Otis System „HYDRA-BLAST®" wurde entwickelt,
um diese Probleme mit Hilfe des Bereitstellens einer wirtschaftlichen
Methode für
das Bereinigen von Ablagerungen aus Tieflochrohranordnungen zu adressieren.
Dieses System verwendet Hochdruck-Flüssigkeitsspültechnologie
zusammen mit der Wirtschaftlichkeit und Wirkungskraft eines Spulenrohres.
Das HYDRA-BLAST® System
beinhaltet ein indexierendes Spülreinigungswerkzeug,
einen Hochdruck-Inline-Filter, eine Oberflächenfiltereinheit, eine Umlaufpumpe
mit Tank, und eine Spulenrohreinheit. Es verwendet ausserdem ein
Computerprogramm für das
Design der eigentlichen Reinigungsaufgabe für eine bestimmte Situation.
Die optimale Düsengrösse und
-azahl, die Einzuggeschwindigkeit und die Anzahl von Waschvorgängen werden
errechnet, um einen erfolgreichen Arbeitsabschluß zu erreichen, und dies ist
besonders wichtig, wenn härtere
Materiale wie zum Beispiel härtere
Bariummischungen entfernt werden sollen. Im allgemeinen kann dieses
System als ein Wasserspülsystem
beschrieben werden, mit welchem Wasserströme unter hohem Druck auf die Ablagerungen
gerichtet werden, um das Material durch die abtragende oder schneidende
Aktion der austretenden Flüssigkeit
zu entfernen.
-
Bei
einer typischen Anwendung des „HYDRA-BLAST®" Systems verwendet
das Betriebspersonal ein Reinigungswerkzeug, welches gewöhnlich einen
abwärtigen
Strom für
das Einschneiden in das Material nutzt, wenn das Werkzeug in die
Rohranordnung herabgelassen wird. Dieser Abschnitt des Werkzeugs
ist nicht besonders gut für
das Entfernen von grossen Mengen von Ablagerungen entlang der Wände adaptiert,
nachdem das Werkzeug sich frei entlang derselben bewegen kann. Das
ursprünglich abwärts spülende Werkzeug
wird deshalb aus dem Bohrloch entfernt, und ein weiteres Verfahren
mit einem seitlich sprühenden
Spülbohrer,
welcher speziell für
diesen Zweck entworfen wurde, d.h. für das auf die Ablagerungen
an den Wänden
der Rohranordnung ausgerichtete Sprühen, wird durchgeführt. Ein Hin-
und Herbewegen des Werkzeugs ist für eine gründliche Reinigung normalerweise
notwendig. Dieses zweistufige Verfahren funktioniert gut für Bereiche
von kurzer oder mittelstreckiger Ablagerung, ist jedoch für extrem
lange Ablagerungsstrecken nicht besonders gut adaptiert, da das
Werkzeug schwer zu rotieren und hin und her zu bewegen ist, um einen solchen
grossen Bereich zu reinigen. Ausserdem wird ohne die Fähigkeit,
das Werkzeug zu rotieren, eine besonders grosse Anzahl von Düsen für eine ausreichende
Deckung erforderlich sein, was aufgrund der Flüssigkeitsreibung wiederum den
Fluß und
den Druckabfall vergrössern
wird. Dies reduziert die Wirkungskraft der Düsen.
-
Die
in den 571- und 016-Patenten geoffenbarten Erfindungen adressieren
viele der Nachteile der Methoden des aktuellen Standes der Technik
für das
Entfernen von Ablagerungen, indem sie ein langsam rotierendes Molegerät für die Anwendung
in Bohrlöchern
und Pipelines bieten, welches jedoch immer noch unter bestimmten
Einschränkungen
leidet. Die in dem 571-Patent beschriebene Erfindung bietet eine
Methode und ein Gerät
für das
Reinigen, welche im allgemeinen kein zweites Einführverfahren in
das Bohrloch fordern. Das 571-Patent bezieht sich jedoch nicht auf
ein rotierendes Gerät.
Die in dem 016-Patent beschriebene Erfindung umfasst einen Drehzahlminderer
für das
Bereitstellen eines langsam rotierenden Spülbohreres. Der Drehzahlminderer
verwendet ein Taumelgetriebe, sodass das Getriebe im Verhältnis zu
der Längsachse
des gesamten Gerätes
leicht geneigt ist. Das Taumelgetriebe rotiert und taumelt, und
erzeugt so ein Rotieren und Taumeln des Spülabschnitts. Aufgrund des Taumelgetriebes
würde das
in dem 016-Patent beschriebene Gerät für Anwendungen, für welche
eine reine Rotierung erforderlich ist, nicht nützlich sein.
-
So
könnte
eine solche Anordnung zum Beispiel nicht effektiv angewendet werden,
wenn das Anwenden eines Verlaschungswerkzeugs für das Eingreifen in Bruchstücke erwünscht ist,
welche innerhalb des Bohrloches festsitzen, d.h. für das Entfernen
solcher Bruchstücke
aus demselben. Gleichermaßen
würde die
in dem 016-Patent geoffenbarte Anordnung nicht nützlich sein, wenn eine Rohranordnung
in einem Bohrloch angeschnitten werden soll, d.h. wenn Bruchstücke nicht
einfach entfernt werden können.
Ausserdem kann das angetriebene Zahnrad aufgrund der in dem 016-Patent
beschriebenen Taumelbewegung desselben angetriebenen Zahnrades nicht
effektiv gegen den Körper
abgedichtet werden, welcher die Getriebeflächen beherbergt. Flüssigkeit
aus dem Bohrloch gelangt daher manchmal zusammen mit kleinen Sandkörnern und
anderem Schmutz in den Körper
und verunreinigt denselben Körper.
Sand oder anderer Schmutz, welcher in den Körper eintritt, kann das Getriebe
beschädigen und
einen vorzeitigen Ausfall des Geräts verursachen. Es besteht
daher ein Bedarf für
ein Tieflochgerät,
welches ein langsames Rotieren ohne Taumeln ermöglicht, und welches zum Beispiel
für das
Schneiden von Rohranordnungen oder Rohren in einem Bohrloch angewendet
werden kann, um einen Bereich einer Ablagerung mittels eines einzigen
Einführverfahrens
in das Bohrloch zu besprühen
und zu reinigen, und um in die Bruchstücke einzugreifen und dieselben
aus dem Bohrloch zu entfernen. Der Bedarf besteht ausserdem für ein langsam
rotierendes Tieflochwerkzeug, welches eine effektive Dichtung ermöglicht,
wenn dasselbe Werkzeug rotiert wird.
-
Wir
haben nun ein Untersetzungsgerät
für den
Einschluß in
ein Tieflochwerkzeug erfunden, welches viele der Nachteile von Werkzeugen
des aktuellen Standes der Technik vermeiden, reduzieren, oder überwinden
kann. Die Erfindung umfasst weiter Tieflochwerkzeuge, welche gleichermaßen die
Probleme des aktuellen Standes der Technik vermeiden, reduzieren,
oder überwinden.
-
Gemäß eines
Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Untersetzungsgerät für das Erzeugen
einer Drehzahlminderung, umfassend: eine rotierbare Eingangswelle
mit einem exzentrischen Abschnitt; ein rotierbar um den vorgenannten
exzentrischen Abschnitt der vorgenannten Eingangswelle herum positioniertes
Eingangsgetriebe, wobei das vorgenannte Eingangsgetriebe erste und
zweite Getriebeabschnitte umfasst, welche jeweils erste und zweite äußere Getriebeflächen definieren;
einen Körper,
welcher um die vorgenannte Eingangswelle herum positioniert ist,
wobei der vorgenannte Körper
mit einer inneren Getriebefläche
ausgestattet ist, welche mit der vorgenannten ersten äußeren Getriebefläche in Getriebeeingriff
steht, wobei das vorgenannte Eingangsgetriebe exzentrisch in der
vorgenannten inneren Getriebefläche
rotiert, wenn die vorgenannte Eingangswelle rotiert; ein angetriebenes
Zahnrad, welches in Getriebeeingriff mit der vorgenannten zweiten äußeren Getriebefläche des
vorgenannten Eingangsgetriebes um das vorgenannte Eingangsgetriebe
herum positioniert ist, wobei das vorgenannte Eingangsgetriebe exzentrisch
in dem vorgenannten angetriebenen Zahnrad rotiert, sodass das vorgenannte angetriebene
Zahnrad um seine zentrale Längsachse
rotiert, wenn die vorgenannte Eingangswelle rotiert; und eine Abtriebswelle,
welche mit dem vorgenannten angetriebenen Zahnrad konzentrisch ist
und von demselben rotiert werden kann.
-
Gemäß eines
weiteren Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein rotierendes
Gerät für die Anwendung
während
des Durchführens
von Tieflochverfahren in einem Bohrloch, wobei das Gerät umfasst:
einen Antriebsmotor mit einem Motorgehäuse und einem rotierbaren Element,
welches darin positioniert ist, für das Erzeugen von Rotierung;
einen Körper,
welcher mit dem vorgenannten Motorgehäuse verbunden ist; einen Drehzahlminderer,
welcher in dem vorgenannten Körper
positioniert und mit dem vorgenannten rotierbaren Motorelement verbunden ist,
wobei eine Abtriebsdrehzahl des vorgenannten Drehzahlmindereres
geringer ist als eine Abtriebsdrehzahl des vorgenannten Motors,
wobei der vorgenannte Drehzahlminderer umfasst: eine innere Getriebefläche in dem
vorgenannten Körper;
ein Eingangsgetriebe mit ersten und zweiten Getriebeflächen auf
demselben, wobei die vorgenannte erste Getriebefläche in die
vorgenannte innere Getriebefläche
des vorgenannten Körpers
eingreift, und wobei die vorgenannte innere Getriebefläche einen
Flankendurchmesser aufweist, welcher grösser ist als der Flankendurchmesser
der vorgenannten ersten Getriebefläche an dem vorgenannten Eingangsgetriebe; eine
mit dem vorgenannten rotierbaren Motorelement verbundene Eingangswelle,
wobei die vorgenannte Eingangswelle einen exzentrischen Abschnitt umfasst,
welcher in eine Bohrung eingreift, welche in dem vorgenannten Eingangsgetriebe
definiert ist, sodass das vorgenannte Eingangsgetriebe exzentrisch in
der vorgenannten inneren Getriebefläche rotiert, wenn die vorgenannte
Eingangswelle rotiert wird; und ein angetriebenes Zahnrad, welches
rotierbar in dem vorgenannten Körper
positioniert ist, wobei das vorgenannte angetriebene Zahnrad mit
der vorgenannten zweiten Getriebefläche an der vorgenannten Eingangswelle
in Getriebeeingriff steht, wobei das vorgenannte angetriebene Zahnrad
mit der vorgenannten Abtriebsdrehzahl um seine zentrale Längsachse
rotiert, wenn die vorgenannte Eingangswelle rotiert wird; eine Abtriebswelle,
welche von dem vorgenannten angetriebenen Zahnrad mit der vorgenannten
Abtriebsdrehzahl des vorgenannten Drehzahlmindererabschnitts rotiert
werden kann; und ein Tieflochwerkzeug, welches mit der vorgenannten
rotierbaren Abtriebswelle verbunden ist, für das Durchführen von
Tieflochverfahren in dem vorgenannten Bohrloch.
-
Bei
einer bestimmten Anordnung des rotierenden Gerätes umfasst der Antriebsmotor
einen Rotor, wobei der vorgenannte Rotor in Reaktion auf den Fluß einer
Flüssigkeit
durch den vorgenannten Motor rotiert werden kann; wobei der vorgenannte,
mit dem Antriebsmotor verbundene Körper eine innere Getriebefläche umfasst;
die vorgenannte Eingangswelle ist mit dem vorgenannten Rotor verbunden
und umfasst einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser,
wobei der vorgenannte zweite Durchmesser exzentrisch von dem vorgenannten
ersten Durchmesser ist; ein einteiliges Eingangsgetriebe, welches
eine Bohrung durch dasselbe hindurch definiert und erste und zweite äußere Getriebeflächen umfasst,
wobei das vorgenannte Eingangsgetriebe in dem vorgenannten Körper positioniert
ist, sodass die vorgenannte erste äußere Getriebefläche mit
der vorgenannten inneren Getriebefläche in Getriebeeingriff steht;
und wobei das vorgenannte angetriebene Zahnrad konzentrisch rotierbar
mit dem vorgenannten ersten Durchmesser der vorgenannten Eingangswelle
in dem vorgenannten Körper
positioniert ist, und wobei die vorgenannte zweite äußere Getriebefläche mit
dem vorgenannten angetriebenen Zahnrad in Getriebeeingriff steht,
wobei der vorgenannte zweite Durchmesser in die vorgenannte Eingangsgetriebebohrung
eingreift, sodass das vorgenannte Eingangsgetriebe exzentrisch in
der vorgenannten inneren Getriebefläche und dem vorgenannten angetriebenen
Zahnrad rotiert, wenn die vorgenannte Eingangswelle rotiert, und
das vorgenannte angetriebene Zahnrad rotiert konzentrisch mit dem
vorgenannten ersten Durchmesser der vorgenannten Eingangswelle;
und wobei das vorgenannte Gerät
weiter eine Abtriebswelle umfasst, welche mit dem vorgenannten angetriebenen
Zahnrad rotiert werden kann; und einen Spülbohrer, welcher mit der vorgenannten
Abtriebswelle verbunden ist, wobei Flüssigkeit durch einen von der
vorgenannten Eingangswelle und der vorgenannten Abtriebswelle definierten
länglichen Durchgang
an den vorgenannten Spülbohrer
weiter geleitet wird, wobei der vorgenannte Spülbohrer eine Spülöffnung definiert,
durch welche die vorgenannte Flüssigkeit
gespült
wird.
-
Vorzugsweise
umfasst der vorgenannte Körper
einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt, wobei die vorgenannte
Eingangswelle einen Einlaß für das Weiterleiten
der vorgenannten Flüssigkeit
von dem vorgenannten Motor an den vorgenannten länglichen Durchgang definiert,
wobei der vorgenannte Einlaß in
dem vorgenannten oberen Abschnitt des vorgenannten Körpers positioniert
ist, und wobei der vorgenannte untere Abschnitt des vorgenannten Körpers mit
einer Schmierflüssigkeit
gefüllt
ist, und das Gerät
weiter eine Dichtung umfasst, welche unter dem vorgenannten Einlaß um die
vorgenannte Eingangswelle herum positioniert ist, um abdichtend
in den vorgenannten Körper
und die vorgenannte Eingangswelle einzugreifen, sodass in den vorgenannten
oberen und unteren Abschnitten befindliche Flüssigkeiten voneinander getrennt
sind.
-
Vorzugsweise
erstreckt sich auch die vorgenannte Abtriebswelle durch ein unteres
Ende des vorgenannten Körpers
und greift abdichtend in den vorgenannten Körper ein, um den Eintritt von
in dem Bohrloch vorhandener Flüssigkeit
oder anderem Schmutz durch das untere Ende desselben in den vorgenannten
Körper
zu verhindern.
-
Das
rotierende Gerät
der vorliegenden Erfindung kann für eine Reihe von verschiedenen
Tieflochverfahren wie zum Beispiel das Entfernen von Bruchstücken aus
Bohrlochbohrungen und Pipelines, das Schneiden von Rohranordnungen
oder anderen Rohren in Bohrlöchern,
und das Durchführen
von Verlaschungsverfahren angewendet werden. Das Gerät umfasst
einen Motorabschnitt, welcher Rotierung erzeugt. Ein Drehzahlmindererabschnitt,
wie zum Beispiel derjenige der vorliegenden Erfindung, wird mit
dem Motorabschnitt verbunden, sodass eine Abtriebsdrehzahl des Drehzahlmindererabschnitts geringer
ist als eine Abtriebsdrehzahl des Motors. Ein Spülabschnitt kann an dem Drehzahlmindererabschnitt
befestigt werden. Der Spülabschnitt
umfasst wenigstens eine Spülöffnung,
durch welche die vorgenannte Flüssigkeit
gespült
und in einen Fließdurchgang
in dem Drehzahlminderer weiter geleitet werden kann.
-
Der
Motor kann einen progressiven Hohlraummotor mit einem Rotor umfassen,
welcher rotierbar in einem elastomerischen Stator positioniert ist. Eine
Kupplung kann für
das Verbinden des Rotors und der Eingangswelle des Drehzahlmindererabschnitts
verwendet werden. Der Drehzahlmindererabschnitt umfasst vorzugsweise
eine rotierbare Eingangswelle, welche einen exzentrischen Abschnitt umfasst,
und ein rotierbar um die Eingangswelle an dem exzentrischen Abschnitt
derselben herum positioniertes Eingangsgetriebe. Das Eingangsgetriebe besteht
aus einem einteiligen Getriebe mit ersten und zweiten äußeren Getriebeflächen auf
demselben. Die zweite äußere Getriebefläche verfügt vorzugsweise über einen
kleineren Flankendurchmesser als die erste äußere Getriebefläche. Die
zweite äußere Getriebefläche kann
einen grösseren
Flankendurchmesser aufweisen als die erste äußere Getriebefläche, obwohl
eine solche Anordnung die Richtung des Abtriebs relativ zu dem Eingang
umkehren wird.
-
Der
Drehzahlmindererabschnitt umfasst weiter eine innere Getriebefläche, welche
an einem Drehzahlmindererkörper
definiert ist, welcher die Eingangswelle beherbergt. Die erste äußere Getriebefläche des
Eingangsgetriebes ist in der inneren Getriebefläche, welche von dem Drehzahlmindererkörper definiert
wird, positioniert und steht mit derselben in Getriebeeingriff.
Ein angetriebenes Zahnrad ist um das Eingangsgetriebe herum in dem
Körper
positioniert, und steht mit der zweiten äußeren Getriebefläche des
Eingangsgetriebes in Getriebeeingriff. Das angetriebene Zahnrad
ist rotierbar in dem Drehzahlmindererkörper positioniert und ist mit
demselben exzentrisch, und teilt daher die zentrale Längsachse
der Eingangswelle. Da das Eingangsgetriebe um den exzentrischen
Abschnitt der Eingangswelle herum positioniert ist, wird das Getriebe
exzentrisch in dem Drehzahlmindererkörper rotieren, wenn die Eingangswelle
um ihre zentrale Längsachse
herum rotiert. Ein Rotieren der Eingangswelle in Richtung des Uhrzeigersinns
wird auch ein exzentrisches Rotieren des Eingangsgetriebes entgegen
den Uhrzeigersinn und um die zentrale Längsachse der Eingangswelle herum
in der inneren Getriebefläche
des Drehzahlmindererkörpers
verursachen.
-
Das
exzentrische Rotieren der zweiten äußeren Getriebefläche in dem
angetriebenen Zahnrad wird weiter ein Rotieren desselben angetriebenen Zahnrades
in dem Drehzahlmindererkörper
mit einer Rotiergeschwindigkeit von weniger als der Rotiergeschwindigkeit
des Rotors verursachen. Eine Abtriebswelle ist mit dem angetriebenen
Zahnrad verbunden und kann von demselben rotiert werden. Ein Spülbohrer
oder ein anderer gewünschter
Bohrer kann an der Abtriebswelle befestigt werden, um Tieflochverfahren
wie zum Beispiel das Bereinigen von Schmutz, das Schneiden, oder
andere gewünschte Verfahren
durchzuführen.
-
Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung beziehen wir uns nun auf die Illustration verschiedener
beispielhafter Ausführungsformen derselben
sowohl wie auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
-
1A–1G Längsquerschnittsansichten
durch eine bevorzugte Ausführungsform
eines langsam rotierenden Gerätes
der vorliegenden Erfindung mitsamt einer bevorzugten Ausführungsform
eines Untersetzungsgerätes
der vorliegenden Erfindung darstellen;
-
2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 2–2 von 1F darstellt;
-
3 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 3–3 von 1F darstellt;
-
4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 4–4 von 1F zeigt;
-
5 Flankendurchmesser
und andere Eigenschaften der Getriebeflächen der vorliegenden Erfindung
schematisch darstellt.
-
Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1A–1G,
wird hier eine bevorzugte Ausführungsform
des langsam rotierenden Gerätes
für das
Durchführen
von Tieflochverfahren offenbart und allgemein mit der Referenznummer 10 ausgezeichnet.
Das Gerät 10 umfasst
allgemein einen Motorabschnitt 15, einen Drehzahlmindererabschnitt 20,
und einen Spülabschnitt 25.
Der Motorabschnitt 15 wird für das Erzeugen eines Drehmomentes
für den
Betrieb des Spülabschnitts 25 angewendet.
Der Drehzahlmindererabschnitt 20 reduziert die Rotiergeschwindigkeit
zwischen Motorabschnitt 15 und Spülabschnitt 25. Obwohl
das Gerät 10 hier
mit einem an einem unteren Ende desselben befestigten Spülabschnitt
für das
Bereinigen von Schmutz dargestellt ist, welcher sich in einer Rohranordnung
oder einem anderen Rohr abgelagert hat, wird es dem Fachmann klar
sein, dass auch andere Tieflochwerkzeuge an einem unteren Ende desselben
befestigt werden können,
wie zum Beispiel ein Spülbohrer, welcher
horizontale Öffnungen
für das
Schneiden der Rohranordnung, einen Verlaschungskopf für das Einschrauben
in und das Entfernen von Bruchstücken aufweist,
welche in einem Bohrloch festsitzen, oder andere Werkzeuge, welche
ein langsames Rotieren fordern oder zusammen mit einem solchen in
einem Bohrloch nützlich
sind.
-
Der
Motorabschnitt 15 besteht aus einem Typ, der dem Fachmann
gut bekannt ist, und wird gewöhnlich
als eine) Schlammpumpe oder -motor bezeichnet, und umfasst allgemein
einen progressiven Hohlraummotor mit einer Statorbaugruppe 28 und
einem rotierbaren Element 30, wie zum Beispiel einen Rotor 30,
welcher rotierbar darin positioniert ist. Der Rotor 30 wird
in den restlichen Zeichnungen 1A–1F anstatt der Querschnittsansicht
in Draufsicht dargestellt. Die Statorbaugruppe 28 umfasst
ein Statorgehäuse
oder Motorgehäuse 32,
welches eine längliche Bohrung 34 durch
denselben hindurch definiert. Ein Stator 36, vorzugsweise
aus einem elastomerischen Material hergestellt, ist in der Bohrung 34 positioniert, und
vorzugsweise abdichtend darin positioniert. Das Motorgehäuse 32 umfasst
vorzugsweise an einem oberen Ende desselben definierte Gewinde 38,
welche mit einer oberen Untereinheit 40 verbunden werden
können,
welche für
das Verbinden mit einer Spulenrohreinheit oder einem anderen Rohr
oder einer Werkzeugkette adaptiert ist.
-
Der
Stator 36 und Rotor 30 definieren eine sich in
Längsrichtung
erstreckende Motorkammer 42, welche auch als eine Antriebskammer 42.
bezeichnet werden kann. Die Motorkammer 42 steht an ihrem oberen
Ende mit einer Einlaßkammer 44 in
dem Motorgehäuse 32 und
einer allgemein ringförmigen
Auslaßkammer 46 an
dem unteren Ende des Motorgehäuses
in Verbindung. Die Innenfläche
des Stators 36 definiert die Motorkammer 42 und
ist gewellt, sodass ein schraubenartiges Gewinde 47 entlang
derselben definiert ist. Die Außenfläche des
Rotors 30 definiert eine gerundete, im wesentlichen schraubenartige
Gewindefläche 48 auf
derselben. Die Interaktion zwischen der Gewinderotorfläche 48 und
der Statorfläche 46 und
der Motorkammer 42 formt eine Reihe von Hohlräumen 50,
welche entlang der Länge der
Pumpenkammer angeordnet sind.
-
Der
Rotor 30 umfasst ein oberes Ende 52 und ein unteres
Ende 54. Das untere Ende 54 des Rotors 30 definiert
einen Rotoradapter 56, welcher an der Gewindeverbindung 60 mit
einem oberen Kupplungsadapter 58 verbunden ist. Der obere Kupplungsadapter 58 ist über eine
Drehbaugruppe 64 mit dem unteren Kupplungsadapter 62 verbunden.
Der obere Kupplungsadapter 58, der untere Kupplungsadapter 62,
und die Drehbaugruppe 64 formen eine U-förmige Kupplungsbaugruppe 66 eines
Typs, welche dem Fachmann bekannt ist.
-
Das
untere Ende des Motorgehäuses 32 ist an
der Gewindeverbindung 69 mit einem Drehzahlmindererkörper 68 des
Drehzahlminderers 20 verbunden. Der Drehzahlmindererkörper 68 definiert eine
längliche Öffnung 67 und
umfasst ein oberes Ende 70, ein unteres Ende 72,
und eine Innenfläche 73.
Der Drehzahlmindererkörper 68 kann
einen Hauptkörper 74 mit
einem oberen Ende 76 und einem unteren Ende 78 sowohl
wie eine rohrförmige Körpererweiterung 80 mit
einem oberen Ende 82 und einem unteren Ende 84 umfassen.
Die rohrförmige Körpererweiterung 80 ist
an einer Gewindeverbindung 86 mit dem Hauptkörper 74 verbunden.
-
Der
untere Kupplungsadapter 62 ist über eine Gewindeverbindung 92 an
einer verkeilten Außengewindewelle 90 befestigt.
Eine Eingangswelle 94 des Drehzahlmindererabschnitts 20 wird
auf die verkeilte Außengewindewelle 90 aufgeschoben.
Die Eingangswelle 94 umfasst ein oberes Ende 96 und ein
unteres Ende 98. Das obere Ende 96 der Welle 94 umfasst
eine verkeilte Öffnung 100 mit
Keilen 102 innerhalb derselben, welche zu der verkeilten
Außengewindewelle 90 passen.
Die Eingangswelle 94 ist so rotierbar mit der verkeilten
Außengewindewelle 90 verbunden,
sodass die Eingangswelle 94 ebenfalls rotieren wird, wenn
die verkeilte Außengewindewelle 90 über die
Kupplung 64 von dem Rotor 30 rotiert wird.
-
Die
verkeilte Öffnung 100 umfasst
einen einteiligen Boden 104. Die Eingangswelle 94 definiert
einen länglichen
Fließdurchgang 106,
welcher sich von unter dem einteiligen Boden 104 bis an
ein unteres Ende 98 der Welle 96 erstreckt. Radiale Öffnungen 108 erstrecken
sich durch eine Seite der Welle 94 und durchschneiden den
länglichen
Fließdurchgang 106.
-
Eine
untere Kappe 110 ist an einem unteren Ende 72 derselben
an der Gewindeverbindung 112 mit dem Körper 68 verbunden.
Eine Abtriebswelle 114 des Drehzahlminderers 20 ist
in einem Körper 68 an
dem unteren Ende desselben positioniert und erstreckt sich von demselben
Körper 68 durch
die untere Kappe 110. Die Abtriebswelle 114 umfasst
ein oberes Ende 116 und ein unteres Ende 118.
Die Abtriebswelle 114 umfasst einen ersten Außendurchmesser
von 120 an dem oberen Ende 116 derselben, welches
in dem unteren Ende des Drehzahlmindererkörpers 68 positioniert
ist und enganliegend in die untere Kappe 110 empfangen
wird. Der zweite Außendurchmesser 122 ist
von einer geringeren Grössenordnung
als der erste Außendurchmesser 120,
und erstreckt sich durch einen ersten inneren, oder abdichtenden
Durchmesser 126 der unteren Kappe 110. Ein abwärtig ausgerichteter
Ansatz 124 wird von den Durchmessern 120 und 122 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben. Dichtungen 128 werden
in den abdichtenden Durchmesser 126 empfangen und greifen
abdichtend in den zweiten Außendurchmesser 122 der
Abtriebswelle 114 ein. Auf diese Weise wird der Körper 68 abgedichtet,
sodass Bohrlochflüssigkeit
nicht eintreten und den Körper 68 verunreinigen
kann. Die Abtriebswelle 114 ist an ihrem unteren Ende 118 über eine
Gewindeverbindung 130 mit dem Spülbohrer 25 verbunden.
-
Die
untere Kappe 110 definiert einen aufwärtig ausgerichteten Ansatz 132 zwischen
dem abdichtenden Durchmesser 126 und einem zweiten Innendurchmesser 138 derselben.
Ein Paar Druckunterlegscheiben 140 und ein Drucklager 142 sind
zwischen den Ansätzen 124 und 132 positioniert
und ermöglichen
das Rotieren der Abtriebswelle 114. Die Abtriebswelle 114 weist
einen ersten oder oberen Innendurchmesser 144 und einen
zweiten oder unteren Innendurchmesser 146 auf, welche einen
länglichen
Fließdurchgang 148 durch
die Abtriebswelle 114 definieren. Das untere Ende 98 der
Abtriebswelle 94 wird abdichtend in den ersten Innendurchmesser 144 empfangen,
und Dichtungen 150 greifen abdichtend in dasselbe ein.
Auf diese Weise steht der längliche
Fließdurchgang 106 der
Eingangswelle 94 mit dem länglichen Fließdurchgang 148 der
Abtriebswelle 114 in Verbindung, sodass der Drehzahlmindererabschnitt 20 einen
länglichen
Fließdurchgang
durch denselben hindurch umfasst, für das Weiterleiten von Flüssigkeit
an den Spülbohrer 25.
-
Die
in dem Drehzahlmindererkörper 68 positionierte
Eingangswelle 94 umfasst eine Reihe von Außendurchmessern.
Wie in 1F dargestellt wird ein Außendurchmesser 152 hier
als ein erster Außendurchmesser 152 bezeichnet.
Der erste Außendurchmesser 152 ist
rotierbar in dem Drehzahlmindererkörper 68 in einem reduzierten
Durchmesserabschnitt 154 desselben positioniert. Vorzugsweise
ist der erste Außendurchmesser 152 rotierbar
in einem Lager 156 innerhalb des reduzierten Durchmesserabschnitts 154 positioniert.
Der erste Außendurchmesser 152 umfasst
eine zentrale Längsachse 158.
-
Die
Welle 94 definiert einen zweiten Außendurchmesser 160 unter
dem ersten Außendurchmesser 152.
Der zweite Außendurchmesser 160 ist
von einer geringeren Grössenordnung
als der erste Außendurchmesser 152,
und umfasst eine zentrale Längsachse 162.
Die zentrale Längsachse 162 verläuft parallel
zu der zentralen Längsachse 158 des ersten
Außendurchmessers 152 und
ist von derselben versetzt angeordnet. Auf diese Weise wird der zweite
Außendurchmesser 160 exzentrisch
um die zentrale Längsachse 158 rotieren,
wenn die Eingangswelle 94 um die zentrale Längsachse 152 herum
rotiert wird, welche auch als Rotationsachse bezeichnet werden kann.
Der Abschnitt der Eingangswelle 94 mit dem zweiten Außendurchmesser 160 kann
deshalb auch als ein exzentrischer Abschnitt 161 der Eingangswelle 94 bezeichnet
werden. Ein dritter Außendurchmesser 164 wird
von der Eingangswelle 94 unter dem zweiten Außendurchmesser 160 definiert.
Der dritte Außendurchmesser 164 ist
von einer geringeren Grössenordnung
als der zweite Außenmesser 160,
und ist konzentrisch mit dem ersten Außendurchmesser 152,
und verfügt
daher über
die gleiche zentrale Längsachse,
d.h. die Achse 158, wie der erste Außendurchmesser 152. Der
dritte Außendurchmesser
der Eingangswelle 94 wird abdichtend in die Abtriebswelle 114 empfangen.
-
Unter
wiederholter Bezugnahme auf 1D umfasst
die Eingangswelle 94 einen vierten oder äußersten
Durchmesser 166, welcher an dem oberen Ende derselben definiert
ist. Eine verkeilte Öffnung 100 ist
in dem Abschnitt der Eingangswelle 94 mit dem Außendurchmesser 166 definiert.
Radiale Öffnungen 108 sind
gleichermaßen
durch den Außendurchmesser 166 hindurch
definiert. Der Außendurchmesser 166 umfasst
ein unteres Ende 167. Die Abtriebswelle 94 definiert
eine allgemeine kreisrunde Kante 168, welche sich von dem
vierten Außendurchmesser 166 an
dem unteren Ende 167 desselben radial nach aussen erstreckt.
Die kreisrunde Kante 168 trennt den vierten Außendurchmesser
von einem fünften
Außendurchmesser 170,
welcher von der Eingangswelle 94 definiert wird. Der fünfte Außendurchmesser 170 ist
von einer kleineren Grössenordnung
als der vierte Außendurchmesser 166.
Ein abwärtig
ausgerichteter Ansatz 172 ist zwischen der kreisrunden
Kante 168 und dem fünften
Außendurchmesser 170 definiert.
-
Eine
Dichtung 174, welche auch als eine schwimmende Dichtung
oder ein schwimmender Kolben 174 bezeichnet werden kann,
ist abdichtend um den fünften
Außendurchmesser 170 herum
positioniert und greift abdichtend in die Innenfläche 73 des Mindererkörpers 68 ein,
um denselben Mindererkörper 68 und
die durch den Drehzahlmindererkörper 68 definierte Öffnung 67 in
einen oberen Abschnitt 176 und einen unteren Abschnitt 178 zu
untertrennen. Die Motorkammer 42 steht mit dem oberen Abschnitt 176 des
Drehzahlmindererkörpers 68 in
Verbindung. Flüssigkeit
aus der Motorkammer 42 wird auf diese Weise durch den oberen
Abschnitt 176 des Drehzahlmindererkörpers 68 und die radialen Öffnungen 108 in
der Eingangswelle 94 in den länglichen Fließdurchgang 106 weiter geleitet.
Der untere Abschnitt 178 des Drehzahlmindererkörpers 68 ist
mit Öl
oder einer anderen Schmierflüssigkeit
gefüllt.
Der schwimmende Kolben 174 umfasst eine Dichtung 180,
welche in die Innenfläche 73 des
Drehzahlmindererkörpers 68 eingreift,
und eine Dichtung 182, welche in an dem fünften Außendurchmesser 170 der
Eingangswelle 94 in dieselbe eingreift. Der schwimmende
Kolben 174 untertrennt auf diese Weise die oberen und unteren
Abschnitte 176 und 178 voneinander und verhindert
das Vermischen der Flüssigkeiten
in den oberen und unteren Abschnitten 176 und 178.
-
Eine
Druckfeder 184 ist zwischen dem Ansatz 172 und
dem schwimmenden Kolben 174 um die Eingangswelle 94 herum
positioniert. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, bietet eine
solche Konfiguration eine einfache Baugruppe, d.h. die Eingangswelle
kann einfach durch ein unteres Ende des Körpers und um die verkeilte
Außengewindewelle 90 herum
eingeführt
werden. Die Baugruppe wird von der unteren Kappe 110 in
Position gehalten.
-
Ein
abwärtig
ausgerichteter Ansatz 188 wird durch den fünften Außendurchmesser 170 und
den ersten Außendurchmesser 152 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben. Ein aufwärtig ausgerichteter Ansatz 190 wird
durch den reduzierten Durchmesserabschnitt 154 des Körpers 68 definiert. Ein
Paar Druckunterlegscheiben 140 und ein Drucklager 142 sind
um den ersten Außendurchmesser 152 und
die Eingangswelle 94 zwischen den Ansätzen 188 und 190 positioniert,
um das Rotieren der Eingangswelle 94 zu ermöglichen.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 und 3 umfasst
der Drehzahlmindererkörper 68 eine
innere Getriebefläche 200 mit
einem darauf definierten Flankendurchmesser 201. Die innere
Getriebefläche 200 kann
durch den Drehzahlmindererkörper
definiert werden, sodass dieselbe integral auf der Innenfläche desselben
geformt wird. Die innere Getriebefläche 200 kann wie bei
der hier veranschaulichten Ausführungsform
auch auf einem feststehenden Antriebsgetriebe 202 geformt
sein. Das feststehende Antriebsgetriebe 202 ist feststehend
in dem Drehzahlmindererkörper 68 positioniert,
sodass dasselbe nicht darin rotieren kann. Ein Eingangsgetriebe 204 ist
rotierbar um die Eingangswelle 94 herum positioniert und,
wie in 1F dargestellt, rotierbar um
den zweiten Durchmesser oder den exzentrischen Abschnitt 160 der
Eingangswelle 94 herum positioniert. Das Eingangsgetriebe 204 und
die Welle 94 können
ein zwischen denselben positioniertes Lager 206 umfassen.
-
Das
Eingangsgetriebe 204 besteht aus einem einteiligen Getriebe
mit einer ersten äußeren Getriebefläche 208 und
einer zweiten äußeren Getriebefläche 210.
Die erste äußere Getriebefläche 208 steht
in Getriebeingriff mit der inneren Getriebefläche 200. Die zweite äußere Getriebefläche 210 weist
vorzugsweise einen Flankendurchmesser 212 auf, welcher
kleiner ist als ein Flankendurchmesser 214 der ersten äußeren Getriebefläche 208.
Der Flankendurchmesser 201 der inneren Getriebefläche 200 ist
grösser
als der Flankendurchmesser 214 der ersten äußeren Getriebefläche 208.
Die erste äußere Getriebefläche 208 umfasst
daher weniger Zähne
als die innere Getriebefläche 200.
-
Da
die standardgemäße Getriebezahnhöhe ungefähr 2,35/P
beträgt,
wobei P die diametrale Ganghöhe
representiert, muss die erste äußere Getriebefläche 208 n
weniger Zähne
umfassen als die innere Getriebefläche 200, wobei n eine
Zahl von mehr als 2,35 repräsentiert.
Vorzugsweise ist n so klein wie möglich, und beträgt daher
vorzugsweise 3, und die Getriebezahnform wird vorzugsweise so formuliert,
dass der Druckwinkel minimiert werden kann, vorzugsweise auf 0,
oder so nah wie möglich
an 0, und sodass der Zahneingriff maximiert werden kann. Wenn n
so klein wie möglich
ist, kann sicher gestellt werden, dass die maximal mögliche Anzahl
von Zähnen
jederzeit zum Eingriff kommt. Eine solche Anordnung minimiert nicht
nur den Druckwinkel, sondern ermöglicht
auch eine höhere
Drehmomentübertragung.
-
Die
Erzeugung eines Zahnprofils kann unter Bezugnahme auf 5 veranschaulicht
werden. Als ein Beispiel repräsentieren
hier die Kreise A und B jeweils die Flankendurchmesser 201 und 214.
Die Kreise C und D repräsentieren
jeweils Grundkreise für das
interne Getriebe (d.h. innere Getriebefläche 200 auf Körper 68)
und das externe Getriebe (d.h. äußere Getriebefläche 208 auf
Eingangsgetriebe 204). Wie hier dargestellt sind die Grundkreise
C und D im Verhältnis
zueinander tangent positioniert, um den Druckwinkel gleich 0 zu
gestalten, und tangent zu den Flankendurchmessern 201 und 214,
und ihre Grösse
wird mit Hilfe der folgenden Gleichung gewählt: rc =,9 * (1+ n/p) + n/p rD = ,9 * n/p
-
In
dieser Gleichung repräsentiert
rc den Radius des Grundkreises C, rD ist der Radius des Grundkreises D, n ist
der Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen auf der äußeren Getriebefläche 208 und derjenigen
auf der inneren Getriebefläche 200,
und P ist die diametrale Ganghöhe.
Vorausgesetzt, dass die Getriebefläche 200 zum Beispiel 41 Zähne, eine diametrale
Ganghöhe
von 32, und einen Flankendurchmesser von 1,28125 aufweist, und weiter
vorausgesetzt, dass die Fläche 208 achtunddreißig Zähne, eine
diametrale Ganghöhe
von 32, und einen Flankendurchmesser von 1,1875 aufweist, ist rc = ,09229 und rD =
,08438. Mit Hilfe der Grundkreise kann eine Involute erstellt werden,
wie es gewöhnlich für das Erzeugen
des Zahnprofils geschieht. Der Rest der Zahnausmaße (d.h.
Dicke, Höhe,
usw.) wird mit Hilfe von Standardformeln bestimmt.
-
Ein
angetriebenes Zahnrad 216 mit einem Getriebeabschnitt 218 und
einem angetriebenen Getriebewellenabschnitt 220 ist rotierbar
in dem Drehzahlmindererkörper 68 positioniert
und steht mit der zweiten äußeren Getriebefläche 210 des
Eingangsgetriebes 204 in Getriebeeingriff. Der Getriebeabschnitt 218 des
angetriebenen Zahnrads 216 umfasst eine innere Getriebefläche 222 mit
einem Flankendurchmesser 224. Der Flankendurchmesser 224 ist grösser als
der Flankendurchmesser 214 der zweiten äußeren Getriebefläche 210.
Die zweite äußere Getriebefläche 210 weist
daher weniger Getriebezähne auf
als die innere Getriebefläche 222.
Da die ersten und zweiten äußeren Getriebeflächen 208 und 210 fest
miteinander verbunden sind, muss der Unterschied zwischen der Anzahl
von Zähnen
zwischen den Flächen 210 und 222 der
gleiche sein als der vorgewählte
Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen der inneren Getriebefläche 200 und
der ersten äußeren Getriebefläche 208.
Wenn Getriebeflächen 208 und 210 nicht
fest miteinander verbunden sind, und wenn unterschiedliche Exzentritäten verwendet werden,
muss der Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen der Getriebeflächen 210 und 222 nicht unbedingt
der gleiche sein wie der Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen der
Getriebeflächen 200 und 208.
-
Die
Zahnkonfiguration sollte wie weiter oben beschrieben formuliert
werden, um den Druckwinkel zu minimieren und den Zahneingriff zu
maximalisieren. So kann das Zahnprofil unter wiederholter Bezugnahme
auf 5, wobei A und B jedoch nun die Flankendurchmesser 224 und 212,
und die Kreise C und D jeweils die Grundkreise für die Zähne auf den Getriebeflächen 222 und 210 repräsentieren,
mittels der vorhergehenden Gleichungen bestimmt werden. Vorausgessetzt,
dass die Fläche 222 zweiunddreißig Zähne und
einen Flankendurchmesser von 1,000 aufweist, und dass die Fläche 210 neunundzwanzig Zähne und
einen Flankendurchmesser von ,90625 aufweist, gleicht rc =
,09229 und rD = ,08438. Die Involute für den Zahn
kann auf die typische An und Weise gezeichnet werden, und das Zahnprofil
kann mittels derselben bestimmt werden.
-
Unter
wiederholter Bezugnahme auf 1F ist
der Wellenabschnitt 220 des angetriebenen Zahnrades 216 rotierbar
in dem Körper 68 positioniert,
und ist in der dargestellten Ausführungsform in einem oberen
Ende der Kappe 110 positioniert. Ein Lager 226 ist
zwischen dem Wellenabschnitt 220 und der Kappe 110 positioniert
und ermöglicht
das Rotieren des Wellenabschnitts 220. Der Wellenabschnitt 220 ist
konzentrisch mit dem ersten Durchmesser 152 der Eingangswelle 94,
und teilt daher die gleiche zentrale Längsachse 158.
-
Wie
in 4–4 dargestellt
umfasst ein unteres Ende 230 des angetriebenen Zahnrades 216 eine
Reihe von Nasen 232, welche sich von demselben hinweg erstrecken.
Die Nasen 232 sind für
das Einpassen derselben in eine Reihe von Nasen 234 adaptiert,
welche mit dem oberen Ende der Abtriebswelle 114 verbunden,
sind und sich von derselben hinweg erstrecken. Die Abtriebswelle 114 ist
daher rotierbar mit dem angetriebenen Zahnrad 216 verbunden
und kann von demselben rotiert werden.
-
Bei
der hier dargestellten Ausführungsform ist
der Spülbohrer 25 an
dem unteren Ende der Abtriebswelle 114 befestigt. Der Spülbohrer 25 definiert eine
zentrale Bohrung 236 durch denselben, welche mit dem Fließdurchgang 148 der
Abtriebswelle 114 in Verbindung steht. Eine Reihe von Spülöffnungen 238 ist
in dem Spülbohrer 25 definiert
und steht mit der zentralen Bohrung 236 in Verbindung.
Die Anzahl von Spülöffnungen 238 und
die Position von Spülöffnungen 238 kann
wie gewünscht
variiert werden. Die zentrale Bohrung 236 steht durch eine
längliche Öffnung 235,
welche in den Spühlbohrern 25 definiert ist,
mit dem Fließdurchgang 148 der
Abtriebswelle 114 in Verbindung.
-
Für das Anwenden
des rotierenden Gerätes 10 der
vorliegenden Erfindung wird das Gerät an einer Rohranordnung oder
einem anderen Bohrgestänge
in ein Bohrloch herabgelassen, bis es sich an einem Punkt befindet,
wo das Spülverfahren
beginnen soll. Das Spülen
kann durchgeführt
werden, um Schmutz zu bereinigen, und es können wenn erwünscht nur
horizontale Öffnungen
angewendet werden, um Verrohrungen oder andere Rohre in einem Bohrloch
zu durchschneiden. Eine Flüssigkeit
wie zum Beispiel Wasser oder ein Sand oder ein anderes Material
beinhaltender Schlamm kann unter Druck durch die Rohranordnung in
das Gerät 10 eingepumpt
werden, wobei die Flüssigkeit
jedoch nicht auf diese beschränkt
ist. Die Flüssigkeit
wird zum Durchfluß durch
die Motorkammer 42 gezwungen und erzeugt das Rotieren des
Rotors 30 innerhalb des Stators 36. Das Rotieren
des Rotors 30 resultiert in einem Rotieren der U-förmigen Baugruppe 66,
welche wiederum die Eingangswelle 94 durch die verkeilte Außengewindewelle 90 rotiert.
Das Rotieren der Eingangswelle 94 resultiert in einer reduzierten
Rotiergeschwindigkeit des angetriebenen Zahnrades 216, und
daher der Abtriebswelle 114.
-
Das
Reduzieren der Rotiergeschwindigkeit kann auch wie folgt beschrieben
werden. Wenn die Eingangswelle 94 um die zentrale Längsachse 158 des
ersten Außendurchmessers 152 rotiert,
rotiert der exzentrische Abschnitt 161 der Eingangswelle 94 exzentrisch
um die Achse 158. Das exzentrische Rotieren des exzentrischen
Abschnitts 161 in dem Eingangsgetriebe 204 erzeugt
ein exzentrisches Rotieren des Eingangsgetriebes 204 in
der inneren Getriebefläche 200.
Die zweite äußere Getriebefläche 210, welche
in Getriebeeingriff mit der inneren Getriebefläche 222 des angetriebenen
Zahnrades 216 steht, wird exzentrisch in der inneren Getriebefläche 222 rotieren.
Die Rotierrichtung der Eingangswelle 94 in Richtung des
Uhrzeigersinns wird wiederum ein exzentrisches Rotieren der ersten
und zweiten äußeren Getriebeflächen 208 und 210 entgegen
des Uhrzeigersinns erzeugen. Gleichermaßen wird ein Rotieren der Eingangswelle 94 entgegen
den Uhrzzeigersinn ein Rotieren des Eingangsgetriebes 204 in
Richtung des Uhrzzeigersinns erzeugen.
-
Unter
Voraussetzung einer Rotierung der Eingangswelle 94 in Richtung
des Uhrzeigersinns wird ein Rotieren des Eingangsgetriebes 204 in
dem angetriebenen Zahnrad 216 entgegen den Uhrzeigersinn
ein Rotieren des angetriebenen Zahnrades 216 erzeugen,
da das angetriebene Zahnrad 216 rotierbar in dem Körper 68 positioniert
ist. Das Rotieren des angetriebenen Zahnrades 216 wird
ein Rotieren der Abtriebswelle 114 über die Nasenverbindung zwischen
dem angetriebenen Zahnrad 216 und der Abtriebswelle 114 verursachen,
und das Rotieren der Abtriebswelle 114 wird ein Rotieren
des Spülabschnitts 25 erzeugen.
-
Die
Rotierrichtung kann wie gewünscht
sein. Die Drehzahlminderung kann mit Hilfe der folgenden Gleichung
bestimmt werden:
-
-
Bei
dieser Gleichung ist r die Reduzierung, No die Anzahl von Zähnen auf
der Abtriebsseite des Eingangsgetriebes 204, d.h. der Getriebefläche 210, Ni
die Anzahl von Zähnen
auf der Eingangsseite des Eingangsgetriebes, d.h. der Getriebefläche 208,
und n der Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen der inneren Getriebefläche 200 des
Körpers
und der äußeren Getriebefläche 208.
Beispielhafterweise setzen wir auch hier wieder voraus, dass die
innere Getriebefläche 200 des
Körpers 68 über 41 Zähne und
einen Flankendurchmesser von 1,28125 verfügt. Die äußere Getriebefläche des
Eingangsgetriebes 204 verfügt über 38 Zähne, und hat daher einen Flankendurchmesser
von 1,1875.
-
Die
innere Getriebefläche 222 des
angetriebenen Zahnrades 216 kann daher einen Flankendurchmesser
von 1,00 und 32 Zähne
aufweisen. Der Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen auf
der zweiten äußeren Getriebefläche 210 und
der inneren Getriebefläche 222 des
angetriebenen Zahnrades 216 muss der gleiche sein wie der
Unterschied zwischen der Anzahl von Zähnen auf der inneren Getriebefläche 200 des
Körpers 68 und
der ersten äußeren Getriebefläche 208 des
Eingangsgetriebes 204. Die zweite äußere Getriebefläche 210 muss
daher 29 Zähne
aufweisen und verfügt über einen
Flankendurchmesser von ,90625. Die Drehzahlminderung von der Eingangswelle
auf die Abtriebswelle ist:
-
-
Die
Abtriebswelle würde
für eine
Motorrotierung von 1000 upm daher mit 2.22 upm rotieren. Wenn eine
geringere Reduzierung erwünscht
ist, kann die Anzahl von Zähnen
auf der zweiten äußeren Getriebefläche 210 auf
weniger als 32 Zähne
herabgesetzt werden, um den Unterschied zwischen der Anzahl von
Zähnen
auf der ersten äußeren Getriebefläche 208 und
der zweiten äußeren Getriebefläche 210 zu
steigern. Wie aus der Gleichung ersichtlich ist, kann die Reduzierung
ganz einfach durch ein Herabsetzen des Unterschieds zwischen der
Anzahl von Zähnen
auf den Flächen 208 und 210 gesteigert
werden. Wenn die zweite äußere Getriebefläche 210 mehr
Zähne aufweist
als die erste äußere Getriebefläche 208,
so dass der Flankendurchmesser der Getriebefläche 210 grösser ist
als der Flankendurchmesser der Getriebefläche 208, wird die
Abtriebswelle 114 in die der Rotierung der Eingangswelle 94 entgegen
gesetzte Richtung rotieren, und kann wie erwünscht hohe oder niedrige Reduzierungen
erzeugen.
-
Flüssigkeit
für das
Antreiben der Welle 94 fließt von der Pumpe durch radiale Öffnungen 108 und
längliche
Fließdurchgänge 106 und 148 jeweils in
die Eingangs- und Abtriebswelle 94 und 114 ein. Die
Flüssigkeit
fließt
dann durch den Spülabschnitt 25 und
durch Spülöffnungen 238 hindurch,
um Schmutz zu bereinigen, Rohranordnungen zu schneiden, oder andere
Tieflochverfahren durchzuführen.
Es ist daher klar, dass das Gerät
der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines Untersetzungsgerätes ultrahohe
Drehzahlminderungen erzeugt, und auf diese Weise ein Tieflochgerät bieten
kann, welches allgemein eine Abtriebsgeschwindigkeit relativ zu
einer Eingangsgeschwindigkeit reduzieren kann, und weiter eine Abtriebsrotierung
in die gleiche oder die der Eingangsrotierung entgegen gesetzte
Richtung erzeugen kann.
-
Obwohl
die hier beschriebene Erfindung auf eine progressive Hohlraumpumpe
und einen Spülbohrer
bezogen wurde, kann ein beliebiger Motortyp für das Erzeugen der Rotierung
angewendet, und ein beliebiger Bohrer oder ein beliebiges Werkzeug
an der Abtriebswelle 114 befestigt und an derselben rotiert
werden, um gewünschte
Tieflochverfahren wie zum Beispiel Reinigen, Schneiden, Verlaschen,
oder andere Verfahren durchzuführen.
-
Der
Fachmann wird daher erkennen, dass das langsam rotierende Gerät der vorliegenden
Erfindung sowohl für
das Erfüllen
der hier aufgeführten Aufgabe
und das Erzielen der Vorteile wie auch von denjenigen adaptiert
ist, die darin inhärent
sind Obwohl die zurzeit bevorzugte Ausführungsform des Gerätes hier
aus Veranschaulichungsgründen
geoffenbart wurde, sind zahlreiche Änderungen der Anordnung und
Konstruktion der Komponenten durch den Fachmann möglich. Alle
dieser Änderungen
liegen innerhalb des Umfangs und des Geistes der beiliegenden Ansprüche.
