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Bei der Abdichtung rohrförmiger Körper, z. B. eines
Bohrlochschiebers, eines Aufsatzes oder eines seitlichen
Auslaßventiles zu einem Bohrlochkopfgehäuse sind während des
Bohrens und nach der Fertigstellung der Bohrung Probleme
aufgetreten. In typischer Weise wurden metallische Dichtungen oder
Dichtungsringe eingesetzt, welche konische Flächen an der
Außenseite des Ringes aufwiesen, um gegenüber konischen
Flächen der Anschlußteile abzudichten. Solche konischen
Dichtungsflächen erfordern normalerweise zumindest ein leichtes
Eindrücken zwischen dein Ring und den Dichtungsflächen der zu
verbindenden Körper, um eine gute Abdichtung zwischen den
beiden zu verbindenden Körpern herzustellen.
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Beim Versuch, das Setzen auf zylindrischen Dichtungsflächen
durchzuführen, wurden die Flächen während der Bohrarbeiten
oft beschädigt, und dies verhinderte eine wirksame Abdichtung
bei der späteren Installation des Aufsatzes auf dem
Bohrlochkopfgehäuse.
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US-A-4 214 763 offenbart eine Dichtung zum Einsatz zwischen
konischen Flächen in Ausnehmungen benachbarter rohrförmiger
Körper und umfaßt einen Dichtungsring mit einer inneren
Bohrung, Endflächen, konischen Dichtungsflächen, die sich nach
außen erstrecken und vom äußeren Teil der Endflächen
aufeinander zulaufen, und einer hinterdrehten Fläche zwischen den
Dichtungsflächen mit einer konischen Ausrichtungsfläche in
der Mitte zwischen den Endflächen.
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US-A-4 471 965 offenbart in Figur 3a ein Dichtungselement,
welches einen Ring mit einer mittleren Bohrung und äußeren
Dichtungsvorsprüngen an jedem Ende des Ringes, die so
angepaßt sind, daß sie mit den Dichtungsflächen der Ausnehmung,
die sich an den inneren Enden der benachbarten rohrförmigen
Körper bilden, zusammenwirken, umfaßt. Figur 2 dieses
Dokumentes
zeigt einen anderen Dichtungstyp, welcher einen Ring
umfaßt, der innerhalb der Bohrungen der aneinandergrenzenden
rohrförmigen Körper, die untereinander verbunden sind, und
obere und untere Dichtungsvorsprünge aufweisen, welche gegen
die Innenseite der rohrförmigen Körper abdichten sollen,
sowie mittlere äußere Vorsprünge, welche zwischen den
zueinander weisenden Flächen der rohrförmigen Körper eingeklemmt
sind.
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US-A-4 766 956 offenbart eine ringförmige Dichtung, welche
Randteile mit äußeren Lippen aufweist, die gekrümmt sind, um
eine konvexe Fläche zur Abdichtung gegenüber den berührten
Dichtungsflächen zu bilden.
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Ein Dichtungsring zur Abdichtung gegenüber zylindrischen
Dichtungsflächen ist in US-A-5 061 923 beschrieben. Der
Dichtungsring nach dieser Anmeldung umfaßt Lippen, die sich
entlang der zylindrischen Flächen erstrecken, und eine
ringförmige Ausbauchung nahe der äußeren Enden der Lippen mit
einer daran befindlichen relativ kurzen flachen
Dichtungsfläche zum Zusammenwirken mit der zylindrischen
Dichtungsfläche aufweisen. Die Lippe umfaßt weiterhin einen
vergrößerten Abschnitt zwischen der Lippenbasis und der
Lippendichtungsfläche.
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Ein anderer austauschbarer Typ eines Dichtungsringes, der in
der schwebenden Patentanmeldung US-07/106 663 offenbart wird,
umfaßt einen Dichtungskörper, der äußere Verjüngungen
zusammen mit einem Randteil aufweist, das sich axial vom Ende
einer der Verjüngungen ausdehnt, welches so angepaßt ist, daß
es mit Preßsitz in eine Ausnehmung paßt, um gegen die Wand
der Ausnehmung unterhalb einer beschädigten konischen Fläche
am inneren Ende eines der rohrförmigen Körper abzudichten.
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US-A-4 214 763 offenbart eine Bohrlochkopfstruktur, in
welcher ein Dichtungsring in einem Bohrlochkopfgehäuse
abdichtet, welcher eine mittlere Bohrung besitzt, deren Oberteil
eine nach unten und innen gerichtete konische Fläche auf
weist, welche in einer nach oben weisenden Schulter endet.
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EP-A-0 117 418 offenbart eine Bohrlochkopfstruktur mit einem
Dichtungsring, welcher mit einer äußeren Senkung versehen
ist.
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WO- 83/03883 offenbart einen Dichtungsring mit einer Senkung,
welche zwischen zwei Dichtungsflächen angeordnet ist, und
Dichtungslippen aufweist, die sich entsprechend oberhalb und
unterhalb der Senkung ausdehnen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine
Bohrlochkopf struktur geschaffen, umfassend ein Bohrlochkopfgehäuse
mit einer durchgehenden mittleren Bohrung, einer oberen
Gegensenkung, die einen größeren Durchmesser als die mittlere
Bohrung aufweist und eine nach oben weisende Schulter bildet,
sowie einer inneren Dichtungsfläche unterhalb der Schulter
mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der
mittleren Bohrung ist, wobei die Dichtungsfläche einen ersten
abgeschrägten Flächenabschnitt, der sich von der Schulter
nach unten und innen erstreckt, und einen zylindrischen
Flächenabschnitt, der parallel zur Achse der mittleren Bohrung
angeordnet ist, aufweist; einen ersten Dichtungsring mit
einer mittleren Bohrung, die im wesentlichen denselben
Durchmesser wie die mittlere Bohrung des Bohrlochkopfgehäuses
aufweist, einer äußeren Senkung mit einer zum Aufsetzen auf die
Schulter des Gehäuses geeigneten und sich darüber hinaus
erstreckenden radialen Abmessung, und oberen und unteren
Dichtungslippen, wobei die obere Dichtungslippe einen
rohrförmigen Abschnitt mit einer Fläche aufweist, die sich axial in
Richtung der Mittelbohrung des Dichtungsringes ausdehnt und
einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des
zylindrischen Oberflächenabschnittes ist, so daß, wenn sie im
Gehäuse angeordnet wird, sich das rohrförmige Teil axial zum
Gehäuse erstreckt um einen wesentlichen Teil des
zylindrischen Oberflächenabschnittes zu schützen, und die obere
Dichtungslippe
eine äußere Kontur zum Abdichten gegen die
Innenseite der Anordnung aufweist, um oberhalb des Gehäuses
verbunden zu werden; und ein zweiter Dichtungsring eine
Mittelbohrung mit im wesentlichen demselben Durchmesser wie die
Mittelbohrung des Bohrlochkopfgehäuses aufweist, und eine
äußere Senkung, die eine zum Aufsetzen auf die Schulter der
Gegensenkung des Gehäuses geeignete Abmessung hat und sich
darüber hinaus erstreckt, sowie obere und untere
Dichtungslippen, wobei die unteren Dichtungslippen eine geeignete
axiale Länge aufweisen, so daß, wenn sie im Gehäuse
angeordnet werden, sich ein rohrförmiger Abschnitt axial zum Gehäuse
ausdehnt und sich innerhalb eines beträchtlichen Teiles des
zylindrischen Flächenabschnittes befindet, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bohrlochkopfgehäuse einen zweiten
abgeschrägten Abschnitt aufweist, welcher vom unteren Ende des
zylindrischen Dichtungsflächenabschnittes nach unten und
innen abgeschrägt ist und an der Mittelbohrung endet; und die
untere Dichtungslippe des ersten Dichtungsringes eine
abgeschrägte Fläche aufweist, die von der äußeren Senkung ausgeht
und so angeordnet ist, daß sie mit dem ersten abgeschrägten
Flächenteil zusammenwirkt; und die untere Dichtungslippe des
zweiten Dichtungsringes eine äußere Dichtungsfläche aufweist,
die von der äußeren Senkung ausgeht und so angepaßt ist, daß
sie dichtend mit dem zylindrischen Flächenabschnitt
zusammenwirkt, und die ersten und zweiten Dichtungsringe austauschbar
am Bohrlochkopf befestigt sind, um gegenüber verschiedenen,
oberhalb befindlichen Strukturen abzudichten.
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Die anliegenden Zeichnungen zeigen:
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Figur 1 ist eine Schnittansicht durch einen Bohrlochkopf
während des Bohrens und zeigt die Abdichtung
zwischen dem Gehäuse, der Bohrlochschieberbaugruppe
und dem Dichtungsring, welcher für die Abdichtung
sorgt und die zylindrischen Dichtungsflächen der
Verbindungs teile schützt.
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Figur 2 ist eine Schnittansicht durch einen Bohrlochkopf
nach der Fertigstellung und zeigt die Abdichtung
zwischen dem Gehäuse, dem Aufsatz und dem
Dichtungsring, welcher für eine Abdichtung mit
Preßsitz gegenüber der zylindrischen Dichtungsfläche
des Verbindungsteiles sorgt.
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Figur 3 ist eine Schnittansicht durch ein
Bohrlochkopfgehäuse mit einem seitlichen Auslaß und einem
darin angeordneten Ventil mit der in Figur 2
dargestellten erfindungsgemäß verbesserten
Verbindung zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem
Ventil.
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Wie in Figur 1 zu erkennen ist, umfaßt die verbesserte
Verbindung 10 zwei Teile mit aufeinander ausgerichteten
Bohrungen. Das untere Teil ist das Bohrlochkopfgehäuse 12 mit einer
mittleren Bohrung 14, und das obere Teil ist die
Bohrlochschieberanordnung 16 mit einer mittleren Bohrung 18, die mit
der mittleren Bohrung 14 des Gehäuses 12 fluchtet. Das obere
Ende des Gehäuses 12 ist am unteren Ende der Anordnung 16
durch eine geeignete (nicht dargestellte) Klemmeinrichtung
befestigt.
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Das obere Ende des Gehäuses 12 umfaßt eine äußere
Anschlußfläche 28, die sich senkrecht zur Achse der mittleren Bohrung
14 erstreckt und in der inneren Ausnehmung 30, welche durch
die zylindrische Schulter 32 und die nach oben weisende
Klemmschulter oder Fläche 34 gebildet wird, endet. Die
abgeschrägte Dichtungsfläche 36 erstreckt sich vom inneren Ende
der Fläche 34 und verläuft schräg nach unten und innen zur
Achse der mittleren Bohrung 14. Eine leichte Abschrägung oder
Abrundung ist zwischen den Flächen 34 und 36, wie
dargestellt, vorgesehen. Die zylindrische Fläche 38 erstreckt sich
axial von dem inneren Ende der Fläche 36 weg und weist einen
Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser, der
mittleren Bohrung 14. Die abgeschrägte Fläche 39 verbindet
das untere Ende der Fläche 38 und das obere Ende der Bohrung
14.
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Das untere Ende der Anordnung 16 umfaßt eine äußere
Verbindungsfläche 40, die sich senkrecht zur Achse der mittleren
Bohrung 18 erstreckt und in einer inneren Ausnehmung 42,
welche durch die zylindrische Schulter 44 und die Klemmflgche 46
gebildet wird, endet. Die abgeschrägte Dichtungsfläche 48
erstreckt sich vom inneren Ende der Fläche 46 und verläuft
schräg nach oben und innen zur Achse der mittleren Bohrung
18. Eine leichte Abrundung ist zwischen den Flächen 46 und
48, wie dargestellt, vorgesehen. Die zylindrische Fläche 50
erstreckt sich axial vom inneren Ende der Fläche 48 weg und
weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der
Durchmesser der mittleren Bohrung 18. Die abgeschrägte Fläche 51
verbindet das obere Ende der Fläche 50 mit dem unteren Ende
der Bohrung 18.
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Der verbesserte Dichtungsring 52 hat eine im wesentlichen
rohrförmige Gestalt und umfaßt eine mittlere Bohrung 54,
welche im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die
mittleren Bohrungen 14 und 18 aufweist, einen äußeren Flansch 56,
welcher so bemessen ist, daß er innnerhalb der Ausnehmungen
30 und 42 aufgenommen wird und mit den Flächen 34 und 46
zusammenwirkt. Die Außenflächen des Ringes 52 umfassen die
abgeschrägten Dichtungsflächen 58 und 60, die sich entsprechend
vom Flansch 56 nach oben und unten erstrecken, und beide nach
innen abgeschrägt sind. Die abgeschrägten Flächen 58 und 60
haben denselben Neigungswinkel wie die abgeschrägten Flächen
36 und 48 an den Enden des Gehäuses 12 und der Anordnung 16,
sie haben jedoch einen etwas kleineren Durchmesser, so daß,
wenn der Flansch 56 des Ringes 52 zwischen den Flächen 34 und
46 eingeklemmt wird, die Flächen 58 und 60 in einen festen
Dichtungseingriff mit den Flächen 48 und 36 gedrückt werden,
was zu einer Verfestigung der entsprechenden Oberflächen
führen kann und jegliche Dichtungsprobleme, welche von Kratzern
auf den Dichtungsflächen oder anderen geringen Deformationen
der Flächen herrühren könnten, vermeidet. Hinterschnittene
oder freie Flächen 59 und 61 sind zwischen den Enden der
Flächen 58 und 60 und den radialen Flchen des Flansches 56
vorgesehen. Die oberen und unteren Enden des Ringes 52
erstrecken sich axial bis zu den Enden der Flächen 58 und 60,
um Schutzränder 62 und 64 zum Schutz eines wesentlichen
Teiles der Zylinderfläche 50 in der Anordnung 16 und der
Zylinderfläche 38 im Gehäuse 12 zu schaffen. Das distale Ende der
Ränder 62 und 64 ist nahe den Enden der Flächen 50 und 38
angeordnet, so daß während des Bohrens und des Durchganges der
Ausrüstung durch die Bohrungen 14 und 18 kein Verkratzen oder
andere Beschädigungen der Flächen 50 und 38 eintreten können.
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Wenn das Bohren oder die anderen Tätigkeiten in der Bohrung
beendet wurden, wird die Bohrlochschieberanordnung 16
entfernt und der Aufsatz 66 wird am oberen Ende des Gehäuses 12,
wie in Figur 2 dargestellt, installiert. Der Aufsatz 66
umfaßt eine mittlere Bohrung 68, und die Form seines unteren
Endes ist dieselbe wie die der Anordnung 16 einschließlich
der äußeren Verbindungsfläche 70, der inneren Ausnehmunng 72,
die durch die zylindrische Fläche 74 und die Klemmfläche 76
gebildet wird, sowie der abgeschrägten Fläche 78, die in der
zylindrischen Dichtungsfläche 80 endet. Der Aufsatz 66 wird
durch eine geeignete Klemmeinrichtung (nicht dargestellt) mit
dem Gehäuse 12 verbunden.
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Der verbesserte Dichtungsring 84 wird in dichtendem Eingriff
zwischen dem Gehäuse 12 und dem Aufsatz 66, wie in Figur 2
dargestellt, angeordnet. Der Dichtungsring 84 hat eine im
wesentlichen rohrförmige Gestalt und umfaßt eine mittlere
Bohrung 86, welche im wesentlichen den gleichen Durchmesser
aufweist wie die mittleren Bohrungen 14 und 68, einen äußeren
Flansch 88, welcher eine Größe hat, die so angepaßt ist, daß
er innerhalb der Ausnehmungen 30 und 72 aufgenommen wird und
mit den Flächen 34 und 76 zusammenwirkt. Die Außenfläche des
Ringes 84 umfaßt die zylindrischen Flächen 90 und 92, die
sich von der Basis des Flansches 88 entsprechend nach oben
und unten erstrecken und einen Durchmesser aufweisen, der
geringer ist als der Durchmesser der inneren Enden der
abgeschrägten Flächen 78 und 36. Verdickungen 94 und 96
erstrecken sich vom Ende der Zylinderflächen 90 und 92 nach
außen und haben einen maximalen Durchmesser, der etwas
geringer ist als die Durchmesser der zylindrischen Flächen 80 und
38, und die Randteile 98 und 100 erstrecken sich von den
Verdickungen 94 und 96 hinweg und sind so geformt, daß sie
ringförmige äußere Ausbauchungen oder Vorsprünge 102 und 104
sowie Enden 106 und 108 aufweisen, welche, wie dargestellt,
nach innen gebogen sind. Die Dichtungsflächen 110 und 112
sind flache Flächen an den Außenseiten der Vorsprünge 102 und
104, welche Preßpassung zu den zylindrischen Flächen 80 und
38 aufweisen und eine ungespannte Form haben, welche die
Flächen 110 und 112 parallel zu den Flächen 80 und 38 liegen
lassen, wenn sie sich mit diesen Flächen in dichtendem
Zusammenwirken befinden. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist,
erstrecken sich die äußeren Enden 106 und 108 nahezu bis zu den
Enden der zylindrischen Flächen 80 und 38.
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Wie in Figur 3 erkennbar ist, kann das Bohrlochkopf gehäuse 12
eine seitliche Öffnung oder Bohrung 114 mit einem
Steuerventil 116, das an der Seite des Gehäuses 12 befestigt ist,
aufweisen, wobei dessen Mittelbohrung 118 mit der Bohrung 114
im Gehäuse 12 fluchtet. Das Gehäuse 12 besitzt eine
Ausnehmung 120 am äußeren Ende der Bohrung 114, in welchem das
Steuerventil 116 mit geeigneten Befestigungsmitteln, z. B.
Schraubbolzen 115 und Muttern 117, befestigt ist. Das Gehäuse
12 ist um das äußere Ende der Bohrung 114 so geformt, daß es
eine konische Fläche 122 und eine zylindrische Fläche 124
aufweist, die einen größeren Durchmesser als die Bohrung 114
haben. Das Steuerventil 116 ist am inneren Ende seiner
Mittelbohrung 118 so geformt, daß es eine konische Fläche 126
und eine zylindrische Fläche 128 aufweist, welche einen
größeren Durchmesser als die Bohrung 118 haben. Der
Dichtungsring 130 ist im wesentlichen mit dem Dichtungsring 84,
welcher in Figur 2 dargestellt ist und als Dichtung gegenüber
den zylindrischen Flächen 124 und 128 fungiert, identisch. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, daß sowohl das Gehäuse 12 als
auch das Ventil 116 konische Flächen 122 und 126 aufweisen,
welche eingesetzt werden können, um eine sichere Abdichtung
zu erreichen, indem ein Dichtungsteil anstelle des
Dichtungsringes 130 verwendet wird, welches mit dem Dichtungsring 52
identisch ist und zu einem Preßsitz führt, welcher durch die
konischen Flächen des Dichtungsringes 52 gewährleistet wird,
die im Durchmesser etwas größer als die konischen Flächen
sind, mit welchen die konischen Flächen des Dichtungsringes
zusammenwirken.
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Es wird darauf hingewiesen, daß eine verbesserte Dichtung die
äußere konische Form der Dichtung des Dichtungsringes 52
zusammen mit der äußeren zylindrischen Form des Dichtungsringes
84 in dem Fall verwenden kann, wenn eine der Dichtungsflächen
verkratzt oder in anderer Weise beschädigt ist. Dies kann
durch Einfügung einer oder beider der äußeren konischen
Flächen, die vom Flansch vorstehen, ausgeführt werden. Infolge
des Sitzes solcher konischer Dichtungsflächen würde ein
Eindrücken der Dichtungsfläche des Gehäuses Probleme mit solchen
Kratzern oder anderen kleinen Oberflächenschäden verhindern,
und somit die Notwendigkeit vermeiden, eine Nachbearbeitung
von Hand durch Polieren einer solchen Fläche einleiten zu
müssen.