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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf doppeltwirkende
hydraulische Rüttler zur Verwendung bei Bohreinrichtungen und
insbesondere auf einen verbesserten Mechanismus zur Betätigung
eines doppeltwirkenden hydraulischen Rüttlers, dessen
Größenabmessungen kompakt sind, so daß der Durchmesser einer Bohrung
für Bohrflüssigkeit, die sich durch den Rüttler erstreckt,
vergrößert wird und das mögliche übermäßige Ziehen bei der
Betätigung vergrößert wird.
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Bohrrüttler sind seit langem auf dem Gebiet der
Bohrausrüstungen zum Niederbringen von Bohrungen bekannt. Ein Bohrrüttler
ist ein Werkzeug, das eingesetzt wird, wenn entweder eine
Bohrausrüstung oder eine Förderausrüstung in einem solchen
Maße steckengeblieben ist, daß sie aus der Bohrung nicht mehr
auf einfache Weise entfernt werden kann. Der Bohrrüttler wird
normalerweise im Bohrstrang in der Zone des steckengebliebenen
Gegenstands angeordnet und ermöglicht einer Bedienungsperson
an der Erdoberfläche, über eine Betätigung des Bohrstrangs
eine Reihe von schlagartigen Stößen an den Bohrstrang
weiterzugeben. Man hofft dann, daß diese schlagartigen Stöße an den
Bohrstrang den steckengebliebenen Gegenstand lösen und einen
weiteren Betrieb ermöglichen.
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Bohrrüttler enthalten eine Schiebeverbindung, die eine axiale
Bewegung zwischen einem inneren Dorn und einem äußeren Gehäuse
ermöglicht, ohne eine Drehbewegung zuzulassen. Der Dorn ist
typischerweise mit einem darauf ausgebildeten Hammer versehen,
weährend das Gehäuse einen Amboß beinhaltet, der benachbart
zum Hammer des Dorns angeordnet ist. Wenn daher der Hammer und
der Amboß mit hoher Geschwindigkeit aufeinandergeschoben
werden,
geben sie einen sehr heftigen Stoß an das festsitzende
Bohrgestänge weiter, der oft ausreicht, um das Bohrgestänge
frei zuschlagen.
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Oft wird der Bohrrüttler als Teil der Gestängeanordnung am
Boden des Bohrlochs während des normalen Bohrverlaufs
verwendet.
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Das bedeutet, daß der Bohrrüttler dem Bohrgestänge nicht
hinzugefügt wird, sobald das Werkzeug festsitzt, sondern als Teil
des Gestänges während des gesamten normalen Bohrverlaufs
verwendet wird. Daher ist in dem Falle, daß das Werkzeug in der
Bohrung festsitzt, der Bohrrüttler vorhanden und steht bereit,
um das Werkzeug freizubekommen.
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Wenn der Bohrrüttler allerdings einen Teil des Bohrgestänges
bildet, muß er auch eine Möglichkeit vorsehen, um das
Bohrfluid hindurchzuleiten. Beispielsweise wird Bohrfluid
normalerweise durch eine innere Bohrung, die sich in Längsrichtung
durch das Bohrgestänge erstreckt, durch den Bohrkopf heraus
und dann durch den durch die Bohrung und das Bohrgestänge
gebildeten Ringspalt nach oben zirkuliert. Das Bohrfluid wird
zur Kühlung des Bohrkopfs, zum Entfernen von Bohrmaterial und
zum Verhindern von "blow outs" verwendet. Ein großes Volumen
dieses Bohrfluids wird daher durch die Längsbohrung innerhalb
des Bohrgestänges geleitet. Selbstverständlich kann bei einem
größeren Durchmesser der Bohrung mehr Bohrfluid
hindurchgeführt werden, und das Kühlen und Entfernen von Bohrmaterial
wird wirkungsvoller ausgeführt. Ein Bohrrüttler unterscheidet
sich allerdings hinsichtlich seiner mechanischen Komplexität
erheblich vom übrigen Teil des Bohrgestänges. Diese
mechanische Komplexität führt notwendigerweise zu einer Bohrung mit
reduziertem Durchmesser durch den Bohrrüttler, was wiederum
den Durchfluß von Bohrfluid zum Bohrkopf begrenzt.
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Beispielsweise entspricht das US-Patent 4,361,195 (am 30.
November 1982 für Robert W. Evans erteilt) dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und beschreibt einen doppelt wirkenden Bohrrüttler
mit einer Längsbohrung verringerten Durchmessers. Das Patent
'195 beschreibt insbesondere ein ringförmiges Auslöseventil,
das mit einem Paar von Steuerarmen zusammenwirkt, um diese
Doppeltwirkung zu ermöglichen. Dieser Mechanismus nimmt
allerdings einen erheblichen Durchmesseranteil des Bohrrüttlers ein
und verringert den Durchmesser von dessen innerer
Längsbohrung.
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Weiterhin wirken die Steuerarme gemäß dem Patent '195 mit den
gleichen Steuerflächen des Auslöseventils zusammen, um die
Rüttelwirkung sowohl nach oben als auch nach unten zu steuern.
Demzufolge ist das gleiche Ausmaß an Bewegung zwischen Dorn
und Gehäuse und somit die gleiche zeitliche Verzögerung
vorhanden, um das Rütteln sowohl nach oben als auch nach unten zu
betätigen. In manchen Anwendungsfällen ist es von Vorteil,
eine unterschiedliche zeitliche Verzögerung im Zusammenhang
mit dem Rütteln nach oben als beim Rütteln nach unten zu
haben. Die Vorrichtung nach dem Patent '195 sieht dies nicht
vor.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, eines oder mehrere der
oben angesprochenen Probleme zu lösen oder zu minimieren. Dies
wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils im Anspruch
1 gelöst.
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Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung gehen aus der
folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen hervor, in denen:
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Fig. 1A-C aufeinanderfolgende Abschnitte eines doppelt
wirkenden hydraulischen Bohrrüttlers im Viertelschnitt
zeigt, der sich in seiner neutralen Betriebsstellung
befindet;
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Fig. 2A eine geschnittene Ansicht eines Viertels eines
Auslöseventils in seiner Neutralstellung zeigt;
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Fig. 2B eine Ansicht eines Viertelschnitts des
Auslöseventils in einer ersten, teilweise betätigten, nach
unten gerichteten Rüttelstellung zeigt;
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Fig. 2C eine Ansicht im Viertelschnitt des Auslöseventils in
einer zweiten, teilweise betätigten, nach unten
gerichteten Rüttelposition zeigt;
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Fig. 2D eine Ansicht im Viertelschnitt des Auslöseventils in
einer vollständig betätigten, nach unten gerichteten
Rüttelposition gezeigt;
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Fig. 3A eine Ansicht im Viertelschnitt des Auslöseventils in
einer ersten, teilweise betätigten, nach oben
gerichteten Rüttelposition zeigt;
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Fig. 3B eine Ansicht im Viertelschnitt des Auslöseventils in
einer zweiten, teilweise betätigten, nach oben
gerichteten Rüttelposition zeigt;
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Fig. 3C eine Ansicht im Viertelschnitt des Auslöseventils in
einer vollständig betätigten, nach oben gerichteten
Rüttelpostion zeigt;
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines inneren
Betätigungsmechanismus des Auslöseventils zeigt; und
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines äußeren
Betätigungsmechanismus des Auslöseventils zeigt.
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Während die Erfindung unterschiedlichen Modifikationen
unterworfen sein kann und in alternativen Formen ausgeführt werden
kann, werden spezielle Ausführungsformen beispielhaft in den
Zeichnungen gezeigt und werden nachfolgend im einzelnen
beschrieben. Es ist indessen allerdings selbstverständlich, daß
diese Beschreibung nicht dem Zweck dient, die Erfindung auf
die besonderen, hierin offenbarten Ausführungsformen zu
beschränken, sondern die Erfindung soll im Gegenteil alle
Modfikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den
Bereich der Erfindung fallen, wie er durch die beigefügten
Ansprüche festgelegt ist.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig.
1A bis 1C einschließlich ist ein doppelt wirkender
Hydraulikmechanismus bzw. Bohrrüttler 1 dargestellt, der eine
beträchtliche Länge aufweist, wodurch die Notwendikgeit entsteht, daß
er in drei in Längsrichtung unterbrochenen
Viertelschnittansichten, nämlich Fig. 1A, 1B und 1C, dargestellt ist. Jede
dieser Ansichten ist als Längsschnitt gezeigt, der sich von
der Mittellinie des Rüttlers 1, die als strichpunktierte Linie
dargestellt ist, bis zu dessen äußerem Rand erstreckt. Der
Bohrrüttler 1 beinhaltet im allgemeinen einen inneren
rohrförmigen Dorn 2, der teleskopartig verschieblich innerhalb eines
äußeren rohrförmigen Gehäuses 3 gehalten ist. Der Dorn 2 und
das Gehäuse 3 bestehen jeweils aus einer Anzahl rohrförmiger
Segmente, die vorzugsweise durch mit Gewinde versehene
Anschlüsse miteinander verbunden sind.
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Der Dorn 2 besteht aus einem oberen rohrförmigen Abschnitt 4
mit einem sich in Längsrichtung durch diesen hindurch
erstreckenden Durchlaß 5. Das obere Ende des oberen rohrförmigen
Abschnitts 4 ist erweitert, wie mit 5A angegeben, und ist mit
einem Innengewinde 6 zum Anschluß an einen herkömmlichen
Bohrstrang oder ähnlichem (nicht dargestellt) versehen. Das untere
Ende des oberen rohrförmigen Abschnitts 4 ist mit einer Ansen-.
kung versehen, die in einem inneren Absatz 7 entdet, und ist
mit einem Innengewinde versehen, wie mit 8 angegeben. Ein
Zwischenabschnitt des Dorns 2 besteht aus einem rohrförmigen
Abschnitt 9, dessen oberes Ende mit Gewinde versehen ist, wie
mit 10 bezeichnet, um innerhalb des mit Gewinde versehenen
Abschnitts 9 des oberen rohrförmigen Abschnitts 4
angeschlossen zu werden, wobei der obere Endabschnitt gegen den Absatz 7
stößt. Das untere Ende des rohrförmigen Abschnitts 9 ist mit
einem Außengewinde 11 versehen und weist eine Innenbohrung
bzw. einen Durchlaß 12 auf, der eine Fortführung des
Durchlasses 5 im oberen rohrförmigen Abschnitt 4 ist. Das untere Ende
des Dorns 2 besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt 13, der
mit einer Ansenkung versehen ist, welche in einem Absatz 14
endet und mit einem Innengewinde versehen ist, wie mit 15
bezeichnet. Der rohrförmige Abschnitt 13 ist mittels Gewinde mit
dem unteren Ende des rohrförmigen Abschnitts 9 verbunden,
wobei dessen unteres Ende gegen den Absatz 14 stößt.
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Der untere Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 13 ist mit
einem Gewinde 16 versehen. Ein Hülsenteil 17, das mit
Innengewinde 18 versehen ist, ist auf das untere Ende des
rohrförmigen Abschnitts 13 aufgeschraubt. Der rohrförmige Abschnitt 13
ist mit einem inneren, in Längsrichtung verlaufenden Durchlaß
19 versehen, der eine Verlängerung der Durchlässe 5 und 12
darstellt und in einer mittigen Öffnung 20 des Hülsenteils 17
mündet. Die drei Abschnitte 4, 9 und 13 des Dorns 2 sind wie
dargestellt durch Verschrauben zu einem einteiligen,
rohrförmigen Dorn 2 zusammengefügt, der in Längsrichtung innerhalb
des rohrförmigen Gehäuses beweglich ist.
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Das rohrförmige Gehäuse 3 ist aus Gründen des Zusammenbaus in
mehrere Abschnitte gegliedert, in gewisser Weise ähnlich dem
Dorn 2. Das obere Ende des rohrförmigen Gehäuses 3 besteht aus
einem rohrförmigen Teil 21, das eine glatte Innenbohrung 22
aufweist, die durch ein herkömmliches Lager 22a an dessen
oberem
Ende gebildet wird, in welchem sich die Außenfläche des
oberen, rohrförmigen Dornabschnitts 4 zur in Längsrichtung
verschieblichen Bewegung befindet. Der untere Endabschnitt des
rohrförmigen Teils 21 weist einen Abschnitt mit vermindertem
Durchmesser auf, der einen ringförmigen Absatz 23 bildet und
einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 24 besitzt.
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Das rohrförmige Gehäuse 3 weist einen rohrförmigen
Zwischenabschnitt 25 auf, der an seinem oberen Ende mit einem
Innengewinde 26 zur Schraubverbindung mit dem Gewindeabschnitt 24 des
Rohrabschnitts 21 versehen ist. Das obere Ende des
rohrförmigen Zwischenabschnitts 25 stößt gegen den Absatz 23, wenn die
Gewindeverbindung fest angezogen wird. Der untere Endabschnitt
des rohrförmigen Teils 25 hat einen Abschnitt mit vermindertem
Durchmesser, der einen Absatz 27 bildet und mit Außengewinde
28 versehen ist.
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Der untere Abschnitt des rohrförmigen Gehäuses 3 besteht aus
einem rohrförmigen Teil 29, das an seinem oberen Ende zur
Verbindung mit dem Gewindeabschnitt 28 des rohrförmigen
Zwischenteils 25 mit einem Innengewinde 30 versehen ist. Das obere
Ende des unteren rohrförmigen Teils 29 stößt gegen den Absatz
27, wenn die Gewindeverbindung fest angezogen wird. Das untere
Ende des rohrförmigen Teils 29 ist mit Innengewinde 31
versehen.
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Ein rohrförmiges Teil 29a ist mittels Gewinde an seinem oberen
Ende mit dem Gewindeabschnitt 31 des rohrförmigen Teils 29
verbunden, wobei es gegen den Absatz 27a anstößt. Das untere
Ende des rohrförmigen Teils 29a weist einen mit Gewinde
versehenen Abschnitt 31a auf, der mit einem rohrförmigen
Verbindungsteil 32 in Eingriff gebracht werden kann. Das rohrförmige
Verbindungsteil 32 ist an seinem oberen Ende mit einem
Außengewinde 33 versehen und weist einen Absatz 34 auf, gegen den
das untere Ende des rohrförmigne Teils 29a anstößt, wenn die
Gewindeverbindung 31a, 33 fest angezogen wird. Das rohrförmige
Verbindungsteil 32 hat einen inneren, in Längsrichtung
verlaufenden Durchlaß 35, der eine Fortsetzung der Durchlässe 5, 12,
19 durch den Dorn 2 darstellt. Das untere Ende des
rohrförmigen Verbindungsteils 32 weist einen verkleinerten Durchmesser
auf und ist mit einer mit Außengewinde versehenen Oberfläche
32a zur Verbindung mit dem unteren Abschnitt eines Bohrstrangs
versehen bzw. zur Verbindung mit einem im Bohrloch
verlorengegangenen Teil oder ähnlichem (nicht dargestellt), wenn die
Vorrichtung als Rüttler zum Erfassen eines solchen Teils
eingesetzt wird.
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Wie bereits gesagt, sind der Dorn 2 und das Gehäuse 3 für
Zwecke des Zusammenbaus in Abschnitten ausgebildet. Der Dorn 2
ist zur verschieblichen Bewegung innerhalb des Gehäuses 3
angeordnet. Der Bohrrüttler 1 ist mit einer geeigneten
Arbeitsflüssigkeit, z.B. einem hydraulischen Fluid gefüllt, und es
ist daher notwendig, Dichtungen gegen eine Leckage aus den
Gewindeverbindungen vorzusehen, die an den verschiedenen
Abschnitten des Dorns 2 und des Gehäuses 3 ausgebildet sind, und
auch aus den Bereichen des verschieblichen Zusammenwirkens
zwischen dem Dorn 2 und dem Gehäuse 3.
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Wie vorstehend beschrieben, weist die Außenfläche des oberen
Dornabschnitts 4 einen Schiebesitz in der Bohrung 22 des
oberen rohrförmigen Teils 21 des Gehäuses 3 auf. Das rohrförmige
Teil 21 ist mit wenigstens einer inneren, ringförmigen
Aussparung 38 versehen, in der wenigstens eine Dichtung 39
angeordnet ist, welche den Schiebesitz gegen eine Leckage des
Hydraulikfluids abdichtet. In ähnlicher Weise ist die
Gewindeverbindung zwischen den rohrförmigen Gehäuseteilen 21, 25 mittels
eines 0-Rings 40 oder ähnlichem, der sich in einer äußeren,
auf dem Umfang liegenden Nut 41 im unteren Ende des
rohrförmigen Gehäuseteils 21 befindet, gegen Leckage abgedichtet. Die
Gewindeverbindung zwischen den rohrförmigen Gehäuseteilen 25,
29 ist in ähnlicher Weise mittels eines 0-Rings 42, der sich
in einer auf dem Umfang liegenden Nut 43 im unteren
Endabschnitt des rohrförmigen Gehäuseteils 25 befindet, gegen
Fluidleckage abgedichtet. In entsprechender Weise ist die
Gewindeverbindung zwischen den rohrförmigen Gehäuseteilen 29,
29a mittels eines 0-Rings 42a, der sich in einer auf dem
Umfang liegenden Nut 43a im unteren Endabschnitt des
rohrförmigen Gehäuseteils 29a befindet, gegen Fluidleckage abgedichtet.
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Schließlich ist die Schraubverbindung zwischen dem oberen Ende
des rohrförmigen Gehäuseteils 29a und dem aus mehreren Teilen
bestehenden unteren Teil 32 in ähnlicher Weise mittels eines
0-Rings 46, der in einer auf dem Umfang befindlichen Nut 45 im
oberen Ende des aus mehreren Teilen bestehenden unteren Teils
32 angeordnet ist, gegen Fluidleckage abgedichtet. Ähnliche
Dichtungen sind vorgesehen, um eine Leckage durch die
Schraubverbindungen zu verhindern, die die verschiedenen Abschnitte
des Dorns 2 miteinander verbinden.
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Der Bereich zwischen der Innenbohrung der verschiedenen Teile
des Gehäuses 3 und der Außenfläche des Dorns 2 bildet eine
umschlossene Kammer sowie Durchlässe für die Strömung des
Hydraulikfluids (oder einer anderen geeigneten
Betriebsflüssigkeit) durch den Bohrrüttler 1 hindurch.
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Am oberen Ende des rohrförmigen Gehäuseteils 21 bildet der
Bereich zwischen dessen Innenbohrung 50 und einer Außenfläche
51 des rohrförmigen Abschnitts 4 des Dorns eine Kammer 52. Das
obere Ende der Kammer 52 ist mit einer Gewindebohrung 53
versehen, in die ein mit Gewinde versehenes Stopfenteil 54
eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung 53 ermöglicht die Einleitung
eines Hydraulikfluids (oder eines anderen geeigneten
Betriebsfluids).
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Die Außenfläche des rohrförmigen Dornabschnitts 4 hat an
dessen
unterem Endabschnitt 55 einen geringfügig verminderten
Durchmesser und ist mit einer Anzahl von sich in Längsrichtung
erstreckenden Nuten 56 versehen, die dazwischen Federn bilden.
Der untere Endabschnitt des rohrförmigen Gehäuseteils 21 ist
mit einer Innenbohrung 57 versehen, die eine Anzahl von sich
in Längsrichtung erstreckenden Nuten 59 darin aufweist, die
auf dem Umfang verteilt sind, so daß sie dazwischen eine
Anzahl von Federn bilden, die mit den Nuten und Federn 56 im
oberen rohrförmigen rohrförmigen Dornabschnitt 4
zusammenwirken. Die Nuten 56, 59 im rohrförmigen Gehäuseteil 21 und im
rohrförmigen Dornabschnitt 4 haben eine Tiefe, die größer ist
als die Höhe der in diesen Nuten 56, 59 angeordneten,
gegenüberliegenden Federn. Als Ergebnis hiervon werden in
Längsrichtung verlaufende Durchlässe längs der jeweiligen Nuten 56,
59 im Dornabschnitt 4 und im Gehäuseteil 21 gebildet. Die
durch das Spiel bzw. den Abstand zwischen den Nuten und Federn
56, 59 gebildeten Durchlässe ermöglichen, daß Hydraulikfluid
zwischen der Kammer 52 und den unteren Bereichen des
Bohrrüttlers 1 strömen kann, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
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Weiterhin bildet die Anordnung von sich in Längsrichtung
erstreckenden Nuten und Federn 56, 59 im rohrförmigen
Gehäuseteil 21 und auf dem rohrförmigen Dornabschnitt 4 eine Führung
für eine Längsbewegung des Dorns 2 im Gehäuse 3, ohne eine
Drehbewegung dazwischen zuzulassen.
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Der Spielraum zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 25 und den
Dornabschnitten 4, 9 ist so bemessen, daß eine Hydraulikkammer
63 mit wesentlich vergrößerten Abmessungen bezogen auf die
Hydraulikkammer 52 gebildet wird. Innerhalb dieser
vergrößerten Kammer 63 ist die Rüttelvorrichtung angeordnet, und zwar
insbesondere der Hammer und der Amboß Das untere Ende des
rohrförmigen Gehäuseteils 21 bildet eine obere Amboßfläche 64,
die zum Einsatz kommt, wenn der Bohrrüttler 1 in
Aufwärtsrichtung betätigt wird. Eine innere Fläche 65 des rohrförmigen
Gehäuseteils 25 bildet eine zylindrische Vertiefung, die am
unteren Ende der Hydraulikkammer 63 einen inneren, umlaufenden
Absatz bildet und als Amboß 66 wirkt, wenn der Bohrrüttler in
Abwärtsrichtung betätigt wird.
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Der untere Endabschnitt 67 des rohrförmigen Dornabschnitts 4
ist an seiner Außenfläche 55 mit Gewinde versehen, wie mit 68
angegeben. Ein hohler zylindrischer Hammer 69 mit einem
Innengewinde 70 ist auf dem Gewindeabschnitt 68 des rohrförmigen
Dornabschnitts 4 fest aufgeschraubt und mit einem
Gewindestopfen bzw. einer Feststellschraube 71 versehen, die sich durch
eine Gewindebohrung 72 in eine Aussparung 73 in dem
rohrförmigen Dornabschnitt 4 erstreckt. Der hohle zylindrische Hammer
69 ist daher auf dem unteren Endabschnitt des rohrförmigen
Endabschnitts 4 fest aufgeschraubt und weiterhin durch die
Feststellschraube 71 beim Betrieb gegen Verdrehen gesichert.
Ein oberer Endabschnitt 74 des Hammers 69 kann bei einer
Aufwärtsbetätigung mit der Amboßfläche 64 auf dem Gehäuseteil 21
zusammenwirken. Eine untere Hammerfläche 75 des Hammerteils 69
kann bei einer Abwärtsbetätigung des Bohrrüttlers 1 mit der
Amboßfläche 66 zusammenwirken.
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Der rohrförmige Dornabschnitt 9 ist mit einer Anzahl von in
Längsrichtung verlaufenden Nuten 76 versehen. Die Nuten 76
bilden Strömungsdürchlässe für die Strömung eines
Hydraulikfluids, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Ein
Abstandsring 77 sitzt auf dem rohrförmigen Dornabschnitt 9 und hat
eine Innenfläche 78, die von der Außenfläche des
Dornabschnitts 9 einen Abstand aufweist, um einen ringförmigen
Strömungsdurchlaß 79 zu bilden.
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Der Abstandsring 77 ist mit Öffnungen 80 versehen, die von dem
Durchlaß 79 her in die Hydraulikkammer 63 münden. Das untere
Ende des Durchlasses 79 überlappt auch mit dem oberen Ende der
Nuten oder Durchlässe 76, um eine durchgehende
Strömungsverbindung
zwischen der Hydraulikkammer 63 und den Nuten 76 zu
bilden. Das obere Ende des Abstandsrings 77 stößt gegen das
untere Ende des rohrförmigen Dornabschnitts 4. Gegen das
untere Ende des Abstandsrings 77 stößt seinerseits das obere Ende
eines ersten rohrförmigen Abschnitts 82a, der auf die
Außenfläche des Dornabschnitts 9 aufgepaßt ist, in dem die Nuten 76
ausgebildet sind. Der erste rohrförmige Abschnitt 82a
umschließt daher die Nuten 76 und bildet eine Anordnung von sich
in Längsrichtung erstreckenden Durchlässen. Das untere Ende
eines zweiten rohrförmigen Abschnitts 82b stößt gegen einen
ringförmigen Abstandsring 83, der mit einer Anzahl von
Öffnungen 84 versehen ist, die in die Endabschnitte der Nuten bzw.
Durchlässe 76 münden. Das untere Ende des ersten rohrförmigen
Abschnitts 82a sowie das untere Ende des zweiten rohrförmigen
Abschnitts 82b sind ebenfalls mit einer Anzahl von Öffnungen
bzw. Bohrungen 85 versehen, die durch ein Auslöseventil 95
gesteuert werden, welches nachfolgend sehr detailliert
beschrieben wird.
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Eine Innenfläche 86 des Gehäuseteils 29 und Außenflächen 87a,
87b der Rohrabschnitte 82a, 82b weisen einen gegenseitigen
Abstand auf, um eine Hydraulikkammer 88 zu bilden. Im
allgemeinen widersteht die Hydraulikkammer 88 einer Relativbewegung
zwischen Dorn 2 und Gehäuse 3. Das bedeutet, daß eine
Relativbewegung zwischen Dorn 2 und Gehäuse 3 das Volumen der Kammer
88 verkleinert, wodurch eine bedeutende Erhöhung des
Innendrucks in der Kammer 88 hervorgerufen wird, wodurch eine Kraft
erzeugt wird, um dieser Relativbewegung zu widerstehen. Dieser
Widerstand gegenüber einer Relativbewegung ermöglicht den
Aufbau einer großen statischen Energie. Daher kann durch
schnelles Öffnen der Kammer 88, um den Druck darin schlagartig zu
reduzieren, die statische Energie in kinetische Energie
umgewandelt werden, wodurch der Hammer 89 dazu veranlaßt wird,
sich schnell zu bewegen und mit großer Kraft auf eine der
Amboßflächen 64, 66 zu schlagen.
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Demgemäß sind Mittel vorgesehen, um die Kammer 88 im
wesentlichen abzudichten, damit darin ein Druckaufbau möglich ist. Die
Oberflächen 86, 87a, 87b der Kammer 88 sind glatte
zylindrische Flächen, die eine freie Bewegung eines Paars von
Druckkolben ermöglichen, die dazwischen gehalten sind und die
Kammer 88 festlegen. Am oberen Ende der Hydraulikkammer 88
befindet sich ein ringförmiger Druckkolben 89, der zwischen den
Flächen 86, 87a zur verschieblichen Bewegung dazwischen
angeordnet ist. Der Kolben 89 ist durch O-Ringe 90, 91, die sich
in ringförmigen Nuten 92, 93 befinden, gegen Fluidleckage
abgedichtet. Eine Bewegung des Kolbens 89 wird durch
Zusammenwirken mit dem Dorn 2 und insbesondere mit einem Absatz
bewirkt, der durch das Ende des Abstandsrings 87 gebildet wird.
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Es sei bemerkt, daß wenn die Kammer 88 vollständig gegen
Verlust von Hydraulikfluid abgedichtet wäre, nur eine kleine oder
keine Bewegung zwischen dem Dorn 2 und dem Gehäuse 3 während
des Druckaufbaus in der Kammer 88 auftreten würde. Allerdings
wird eine gewisse Bewegung als Mittel zum Auslösen des
Belüftungs- bzw. Öffnungsvorgangs bevorzugt. Demgemäß wird der
Kolben 89 mit wenigstens einem Durchlaß 94 versehen, um eine
kleine Leckströmung des Hydraulikfluids durch diese Öffnung
hindurch zu ermöglichen. Alternativ kann eine Leckströmung
durch einen losen Sitz des Kolbens 89 innerhalb der Kammer 88
ermöglicht werden, oder aber die Notwendigkeit einer
Leckströmung kann durch Verwendung eines kompressiblen Hydraulikfluids
eliminiert werden. Wie dem auch sei, die Leckströmung
ermöglicht eine beabsichtigte, langsame Bewegung des Dorns 2 in das
Gehäuse 3 hinein. Diese Bewegung wird, wie weiter unten im
einzelnen beschrieben wird, dazu verwendet, das Auslöseventil
95 zu betätigen und die Kammer 88 schnell zu belüften bzw. zu
öffnen.
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Das untere Ende der Kammer 88 ist in ähnlicher Weise durch
einen ringförmigen Druckkolben 111 verschlossen, der im
wesentlichen
entsprechend dem Kolben 89 aufgebaut ist. Da der Kolben
89 so gestaltet ist, daß er für eine ausreichende Leckströmung
sorgt, ist der Kolben 111 im Gegensatz dazu durch ein
herkömmliches Einwege-Rückschlagventil 112 gegenüber einer Strömung
aus der Kammer 88 heraus abgedichtet. Der Kolben 111 kann
durch Zusammenwirken mit dem ringförmigen Abstandsring 83
während einer Bewegung des Dorns 2 nach oben und aus dem Gehäuse
3 heraus aufwärts bewegt werden.
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Das Auslöseventil 95 befindet sich ungefähr in der Mitte der
Kammer 88 und wird durch ein Paar Spiralfedern 118, 119 in
diese zentrale Position gedrückt, so daß es dort bleibt. Die
Spiralfedern 118, 119 befinden sich innerhalb der Kammer 88
und erstrecken sich jeweils zwischen den Druckkolben 89, 111
und dem Auslöseventil 95. Daher wirken die Federn 118, 119 so,
daß sie das Auslöseventil 95 im zentralen Bereich halten und
darüber hinaus so, daß sie die Kolben 89, 111 in Richtung zu
den Endabschnitten der Kammer 88 drücken und das Auslöseventil
95 in seine Schließstellung drücken.
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Das Auslöseventil 95 besteht aus einem Paar getrennt
voneinander bewegbarer Ventilteile 96, 97, die, wenn sie geschlossen
sind, die Kammer 88 von dem Hydraulikdurchlaß 76 trennen. Das
Ventilteil 96 ist ringförmig aufgebaut und greift
verschieblich auf die Außenfläche 87a des ersten rohrförmigen
Abschnitts 82a. Das Ventilteil 97 ist im wesentlichen
entsprechend aufgebaut und greift in gleicher Weise verschieblich auf
die Außenfläche 87b des zweiten rohrförmigen Abschnitts 82b.
Um eine Leckage zwischen den aufeinander gleitenden Flächen
der Ventilteile 96, 97 und der Rohrabschnitte 82a, 82b zu
vermeiden, ist ein Paar O-Ringe 98, 99 in ringförmigen Nuten 100,
101 der Ventilteile 96, 97 angeordnet.
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Auf jedem der Ventilteile 96, 97 ist ein Flansch 102, 103
ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung nach außen
bis zur Innenfläche 86 des rohrförmigen Teils 29. Vorzugsweise
greifen die Flansche 102, 103 in einer verschieblichen
Anordnung auf die Innenfläche 86, sind aber gegenüber dieser nicht
abgedichtet. Stattdessen nehmen die Flansche 102, 103 nur
einen kleinen Umfangsbereich der Kammer 88 ein und bilden
dadurch in Längsrichtung verlaufende Nuten, die eine Strömung
von Hydraulikfluid durch diese hindurch ermöglichen.
Vorzugsweise sind eine Anzahl von Flanschen 102, 103 mit Abstand
zueinander auf dem Umfang der Kammer 83 angeordnet.
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Die Flansche 102, 103 sind dazu da, auf einen Flansch 104 zu
greifen und damit zusammenzuwirken, welcher sich vom
rohrförmigen Teil 29 radial nach innen erstreckt. Vorzugsweise
erstreckt sich der Flansch 104 im wesentlichen um den gesamten
Umfang des rohrförmigen Teils 29, so daß der Flansch 104 die
Flansche 102, 103 unabhängig von deren Umfangsstellung erfaßt
und deren Ventilteile 96, 97 hindert, daran vorbeizugehen. Das
heißt, daß der Außendurchmesser der Flansche 102, 103
wesentlich größer ist als der Innendurchmesser des Flanschs 104.
Daher hat eine Längsbewegung des Auslöseventils 95 das
Zusammenwirken eines der Flansche 102, 103 mit dem Flansch 104 zur
Folge, wodurch die Ventilteile 96, 97 auseinandergedrückt
werden und die Kammer 88 mit dem Durchlaß 76 hydraulisch in
Verbindung setzen.
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Es sei allerdings daran erinnert, daß das Auslöseventil 95 für
eine verschiebliche Bewegung auf dem Rohrabschnitt 82
aufgebaut ist. Daher bewirkt eine Bewegung des Dorns 2 nicht eine
entsprechende Bewegung des Auslöseventils 95. Stattdessen ist
ein Flansch 105, der auf einem inneren, an dem Dornabschnitt
109 befestigten Betätigungsmechanismus 106 ausgebildet ist, so
angeordnet, daß er sich mit dem rohrförmigen Abschnitt 82
bewegt und auf die Betätigungsflächen 107, 108 greift, die auf
den Innenflächen der Ventilteile 96, 97 angebracht sind. Ein
Zusammenwirken des Flanschs 105 mit den Betätigungsflächen
107, 108 hat zur Folge, daß sich das Auslöseventil in
Längsrichtung innerhalb des Dorns 2 bewegt.
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Ein besserer Einblick in die Konstruktion des
Betätigungsmechanismus 106 kann durch Bezugnahme auf Fig. 4 erhalten
werden, in der eine perspektivische Ansicht eines Längsschnitts
des Dornabschnitts 9 dargestellt ist. Der
Betätigungsmechanismus 106 ist aus einer Vielzahl erhabener Abschnitt 122
aufgebaut, die sich über die Nuten 76 hinaus erstrecken und einen
ersten und zweiten, in Längsrichtung weisenden Absatz 123, 124
bilden, die jeweils die rohrförmigen Abschnitte 82a, 82b an
den Absätzen 120, 121 erfassen. Es sei daher darauf
hingewiesen, daß sich die Rohrabschnitt 82a, 82b über den
Dornabschnitt 9 und in Eingriff mit den Absätzen 123, 124
erstrekken, wobei sie die Durchlässe 76 zu den Innenflächen der
Ventilteile 96, 97 hin offenlassen und die Durchlässe 85 bilden.
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Die Flansche 105 sind in Längsrichtung gesehen etwa in der
Mitte des Betätigungsmechanismus 106 jeweils oben auf den
erhabenen Abschnitten 122 ausgebildet. Die Flansche 105
erstrecken sich um einen wesentlichen radialen Abstand über die
Außenseite der erhabenen Abschnitte 122 hinweg. Im
zusammengesetzten Zustand nach Fig. 4 ist insbesondere der
Außendurchmesser des Flanschs 105 größer als der Innendurchmesser des
Auslöseventils 95: Daher führt eine Bewegung des Dorns 2 und
folglich des Betätigungsmechanismus 106 in Längsrichtung zu
einem Kontakt zwischen dem Flansch 105 und einer der
Betätigungsflächen 107, 108.
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Ein besseres Verständnis des Aufbaus des Auslöseventils 95 ist
unter Bezugnahme auf Fig. 2A und 5 möglich, in denen eine
vergrößerte Querschnittsansicht sowie eine perspektivische
Ansicht des Ventilteils 96 dargestellt sind. Das Ventilteil 96
hat im Ganzen einen zylindrischen Aufbau, wobei sich die
Anzahl von Flanschen 102, die einen gegenseitigen Abstand
aufweisen,
davon in radialer Richtung auswärts erstrecken. Eine
Anzahl von Längsschlitzen 125 sind jeweils zwischen den
Flanschen 102 angeordnet und ermöglichen eine relativ freie
Strömung von Hydrauiikfluid an den Flanschen 102 vorbei. Ein
erster Endabschnitt 126 des Ventilteils 96 weist eine
Dichtfläche auf, die darauf ausgebildet ist, um mit dem zweiten
Ventilteil 97 abdichtend zusammenzuwirken.
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Das Ventilteil 97 hat eine Anzahl von Führungsfingern (die
hier nicht dargestellt, aber im US-Patent 4,361,195
beschrieben sind), die die Bewegung des Ventilteils 96 während des
Öffnens und Schließens des Auslöseventils 95 führen. Die
Führungsfinger erstrecken sich vorzugsweise in Längsrichtung vom
Ventilteil 97 an Stellen, die in Umfangsrichtung einen
gegenseitigen Abstand aufweisen. Die Führungsfinger liegen auf
einem Durchmesser innerhalb des Ventilteils 96. Das bedeutet,
daß eine Aussparung 112 in der inneren Ringfläche des
Ventilteils 96 ausgeschnitten ist. Wenn das Auslöseventil 95
geschlossen ist, wird die Aussparung 112 wenigstens teilweise
durch die Führungsfinger eingenommen. Die Führungsfinger
dienen dazu, eine Ausrichtung der Ventilteile 96, 97 beim
Schließen zu gewährleisten, so daß deren Dichtflächen im
wesentlichen in einen fluchtenden Kontakt miteinander gebracht werden,
um die Kammer 88 von den Durchlässen 76 hydraulisch zu
trennen.
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Nochmals auf Fig. 1C Bezug nehmend, ist ein frei beweglicher
bzw. schwimmender Kolben 109 in abdichtender Beziehung
zwischen dem Dornabschnitt 13 und dem Rohrteil 29a angeordnet, um
eine hydraulisch gefüllte Kammer 110 von dem innenliegenden
Durchlaß 35 zu trennen. Die Kammer 110 ist über die Anzahl von
Öffnungen 84 hydraulisch mit den Nuten 76 verbunden. Daher
steht die Kammer 110 in hydraulischer Verbindung mit den
Kammern 52, 63, um ein erhebliches Fluidreservoir zu bilden. Der
schwimmende Kolben 109 bewegt sich in Längsrichtung innerhalb
der Kammer 110, um Druckveränderungen zwischen den Kammern 52,
63, 110 und dem innenliegenden Durchlaß 35 auszugleichen.
Diese Druckänderungen sind gewöhnlich mit Temperaturveränderungen
des umgebenden Arbeitsfeldes verbunden.
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Ein besseres Verständnis der Arbeitsweise des Auslöseventils
95 ist unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis 2D möglich, in denen
vergrößerte Querschnittsansichten des Auslöseventils 95 in
seinen verschiedenen Arbeitspositionen dargestellt sind. Fig.
2A erläutert beispielsweise das Auslöseventil 95, wenn sich
dieses in seiner neutralen oder geschlossenen Stellung
befindet. Das Zusammenwirken und die Bewegung der verschiedenen
Bauteile des Bohrrüttlers 1 wird am besten durch eine
Beschreibung seiner Arbeitsweise während einer tatsächlichen,
auf- bzw. abwärts gerichteten Rüttelbetätigung deutlich. Daher
wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 2B bis 2D die Bewegung
der verschiedenen Teile des Bohrrüttlers 1 während einer
abwärts gerichteten Rüttelbetätigung beschrieben und erläutert.
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Es sei darauf hingewiesen, daß eine entscheidende Funktion,
die im Bohrrüttler 1 auftritt, die Funktion des Auslöseventils
95 ist. Demgemäß wird die Funktion des Auslöseventils 95 im
einzelnen erläutert, wobei auf die Serie von Zeichnungen Bezug
genommen wird, die in Fig. 2B bis 2D dargestellt sind.
Weiterhin ist bereits eine Beschreibung des Auslöseventils 95 in
seiner Neutralstellung gegeben worden und in Bezug auf Fig. 1B
und 2A erläutert worden. Daher beginnt die folgende
Beschreibung der Funktion des Auslöseventils 95 während einer abwärts
gerichteten Rüttelbetätigung in Fig. 2B, wobei der Dorn 2 und
folglich der Betätigungsmechanismus 106 in einer nach unten
gerichteten Bewegung relativ zum Gehäuse 3 und insbesondere
zum Rohrteil 29 dargestellt sind.
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Der Dorn 2 hat sich ausreichend weit abwärts bewegt, so daß
sich der Flansch 105 auf dem Betätigungsmechanismus 106 in
Längsrichtung durch die Aussparung 112 bewegt hat und mit der
Betätigungsfläche 108 des Ventilteils 97 in Kontakt getreten
ist. An diesem Punkt ist keines der Ventilteile 96, 97 des
Auslöseventils 95 durch die Bewegung des Dorns 2 in
Längsrichtung verschoben worden. Die Spiralfedern 118, 119 haben die
Stellung des Auslöseventils 95 an seiner mittigen Position in
der Kammer 88 im allgemeinen beibehalten.
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Nunmehr zu Fig. 20 übergehend, sind der Dorn 2 und der Flansch
105 in einer Stellung dargestellt, in der sie sich weiter
abwärts bewegt haben und dabei das Auslöseventil 95 mitnehmen.
Die Ventilteile 96, 97 haben sich aufgrund der Kraft der
Spiralfedern 118, 119, in Kombination mit dem steigendem
Innendruck in der Kammer 88 nicht voneinander gelöst. Es sei daran
erinnert, daß die Abwärtsbewegung des Dorns 2 den oberen
Kolben 89 mitnimmt, wodurch das Volumen der Kammer 88 verkleinert
wird und folglich der Druck darin erhöht wird. Der Innendruck
der Kammer 88 wirkt gegen die Außenflächen der Ventilteile 96,
97 und drückt sie zusammen, so daß ihre geschlossene Stellung
beibehalten wird.
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In der in Fig. 20 gezeigten Stellung ist das Auslöseventil 95
nach unten bis zu einem Punkt geführt worden, an dem der
Flansch 102 auf dem Ventilteil 96 gerade den Flansch 104 auf
dem Gehäuse 29 erfaßt.
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Daher werden, unter Bezugnahme auf Fig. 2D, bei einer
fortgesetzten Abwärtsbewegung des Dorns 2 und des Flanschs 105 der
Betätigungsmechanismus 106 die Ventilteile 96, 97 in ihre
voneinander getrennte bzw. "offene" Stellung gedrückt. Das obere
Ventilteil 96 wird an einer weiteren Abwärtsbewegung durch das
Zusammenwirken seines Flanschs 102 mit dem Gehäuseflansch 104
gehindert. Eine weitere Abwärtsbewegung des Dorns 2 drückt
hingegen den Flansch 105 gegen die Betätigungsfläche 108 des
unteren Ventilteils 97, wodurch dieses dazu veranlaßt wird,
sich vom oberen Ventilteil 96 zu trennen.
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Da die Kammer 88 mit ihrem relativ hohen Druck nun zu den
Durchlässen 76 hin offen ist, strömt Hydraulikfluid rasch aus
der Kammer 88 und reduziert den darin herrschenden Druck. Wenn
der Druck in der Kammer 88 wesentlich reduziert ist, steht
einer abwärtsgerichteten Bewegung des Dorns 2 relativ zum
Gehäuse 3 keine wesentliche Kraft mehr entgegen. Daher bewegt
sich der Dorn 2 nun innerhalb des Gehäuses 3 schnell nach
unten, was zur Folge hat, daß der Hammer 69 scharf auf die
untere Amboßfläche 66 aufschlägt.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3C wird nachfolgend eine
aufwärts gerichtete Rüttelbetätigung des Bohrrüttlers 1
beschrieben. Wiederum beginnt die nach oben gerichtete
Rüttelbetätigung dadurch, daß der Bohrrüttler 1 zunächst in seiner
Neutralstellung ist, die in Fig. 2A dargestellt ist. Eine nach
oben gerichtete Rüttelwirkung beginnt damit, daß der Dorn 2
nach oben gezogen bzw. aus dem Gehäuse herausgezogen wird.
Eine Aufwärtsbewegung des Bohrrüttlers 2 veranlaßt den Ring 83
dazu, mit dem unteren Kolben 111 zusammenzuwirken und den
Kolben 111 zusammen mit dem Dorn 2 nach oben zu bewegen.
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Diese Bewegung des Kolbens 111 verkleinert selbstverständlich
das Volumen der Kämmer 88, wodurch der Druck darin
beträchtlich ansteigt. Wie zuvor erläutert, ist die Möglichkeit
geschaffen, daß eine kleine Menge Hydraulikfluid aus der Kammer
88 durch den oberen Druckkolben 89 ausfließt, wodurch eine
fortlaufende, allmähliche Bewegung des Dorns 2 nach oben und
aus dem Gehäuse 3 heraus möglich ist.
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Wenn sich der Dorn 2 nach oben bewegt, wird auch der
Betätigungsmechanismus 106 zusammen mit seinem Flansch 105 nach oben
mitgenommen, was dazu führt, daß der Flansch 105 mit der
Betätigungsfläche 107 des Ventilteus 96 in Kontakt kommt, wie in
Fig. 3A dargestellt. An diesem Punkt hat sich das
Auslöseventil 95 in Längsrichtung innerhalb der Kammer 88 nicht bewegt,
sondern verbleibt mittig in der Kammer 88 zwischen den oberen
und unteren Druckkolben 39, 111.
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Eine weitere Aufwärtsbewegung des Dorns 2 relativ zum Gehäuse
3 veranlaßt den Betätigungsmechanismus 106 zu einer weiteren
Aufwärtsbewegung, wobei das Auslöseventil 95 zusammen mit
diesem mitgenommen wird. Das Auslöseventil 95 setzt seine
Aufwärtsbewegung durch die Kammer 88 zusammen mit dem Dorn 2
solange fort, bis es die in Fig. 38 dargestellte Position
erreicht, in der der Flansch 103 auf dem Ventilteil 97 mit dem
Flansch 104 auf dem Rohrteil 29 des Gehäuses 3 in Kontakt
kommt.
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An diesem Punkt bestand die einzige Strömung an Hydraulikfluid
aus der Kammer 88 heraus in der durch den oberen Druckkolben
89, weshalb der Innendruck der Kammer 88 sehr hoch ist und
einer Aufwärtsbewegung des Dorns 2 relativ zum Gehäuse 2 im
wesentlichen widersteht. Demgemäß ist eine erhebliche
potentielle Energie im Bohrstrang gespeichert, die durch die
Belüftungs- bzw. Öffnungswirkung des Ventils 95 ansprechend
auf eine weitere Aufwärtsbewegung des Dorns 2 relativ zum
Gehäuse 3 freigesetzt wird.
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Wie Fig. 3C zeigt, wirkt der Flansch 104 des Gehäuses 3 gegen
den Flansch 103 des Ventilteils 97 und hält das Ventilteil 97
gegen eine weitere Aufwärtsbewegung relativ zum Gehäuse 3
fest. Daher hat eine fortgesetzte Aufwärtsbewegung des Dorns 2
zur Folge, daß der Flansch 105 auf dem Betätigungsmechanismus
106 gegen die Betätigungsfläche 107 des Ventilteils 96 wirkt
und es nach oben und vom Ventilteil 97 wegdrückt. Somit wird
die Kammer 88 in die Durchlässe 76 hinein geöffnet, und der
Druck in der Kammer 88 fällt schlagartig ab. Da der Druck in
der Kammer 88 nun relativ niedrig ist, steht einer weiteren
Aufwärtsbewegung des Dorns 2 keine wesentliche Kraft mehr
entgegen. Daher bewegt sich der Dorn 2 rasch nach oben, was zur
Folge hat, daß der Hammer 69 scharf auf die obere Amboßfläche
64 aufschlägt.
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Aus den vorstehenden Beschreibungen der nach oben bzw. nach
unten gerichteten Rüttelbetätigungen wird ersichtlich, daß
keine der Betätigungsflächen der verschiedenen Flächen 102,
103, 104 und 105 sowohl in der nach oben als auch in der nach
unten gerichteten Rüttelbetätigung zum Einsatz kommen. Mit
anderen Worten sind die nach oben und nach unten gerichteten
Rüttelbetätigungen voneinander unabhängig. Daher können durch
Variieren der Positionen der Flansche 102, 103, 104 und 105 in
Längsrichtung unterschiedliche Zeitverzögerungen bei den nach
oben und nach unten gerichteten Rüttelbetätigungen erzielt
werden.
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Dies ist von Bedeutung, da es in bestimmten Umgebungen im
unteren Bereich des Bohrlochs erwünscht ist, daß die nach unten
gerichtete Rüttelbetätigung bei einer ersten vorgewählten Zeit
auftritt, die größer ist als die Zeitverzögerung, um eine nach
oben gerichtete Rüttelbetätigung auszulösen. Diese
unterschiedlichen Zeitverzögerungen können dadurch erreicht werden,
daß die Position entweder des Flansches 105 oder der Flansche
102, 103 und 104 in Längsrichtung anders angeordnet werden.
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Alternativ kann auch durch Verändern der Breite der
verschiedenen Flansche 102 bis 105 erreicht werden, daß sich die
Zeitverzögerungen verändern. Beispielsweise kommt durch Vergrößern
der Breite des Gehäuseflanschs 104 über seine in Längsrichtung
gesehene Mittellinie hinaus der Gehäuseflansch 104 mit dem
Flansch 102 des Ventilteils nach einer ersten, verkürzten
Zeitverzögerung in Kontakt. Da hingegen die Breite des
Gehäuseflanschs 104 unterhalb seiner in Längsrichtung gesehenen
Mittellinie nicht verändert worden ist, kommt der Flansch 103
des Ventilteils mit dem Gehäuseflansch 104 nach einer zweiten,
unveränderten Zeitverzögerung in Kontakt.
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Schließlich ermöglicht der Aufbau des vorliegenden
Auslöseventils 95, daß während der nach oben bzw. nach unten gerichteten
Rüttelbetätigungen ein erheblicher übermäßiger Zug auf den
Bohrstrang ausgeübt werden kann. Dieser große übermäßige Zug
erzeugt in vorteilhafter Weise wesentlich größere
Rüttelkräfte, ohne daß der Berstdruck des Bohrrüttlers 1 überschritten
wird. Beispielsweise sind die unterschiedlichen Bauteile, die
die Kammer 88 bilden, so ausgelegt, daß sie einen maximalen
Innendruck ertragen können, ohne daß eine Beschädigung wie
etwa Bersten auftritt. Dieser maximale Druck begrenzt die
Kraft, die auf den Bohrstrang während der beabsichtigten,
langsamen Bewegung des Dorns 2 relativ zum Gehäuse 3 ausgeübt
werden kann. Das bedeutet, daß die Kraft nicht so groß sein
sollte, daß sie einen Druck innerhalb der Kammer 88 erzeugt,
der die Dichtkomponenten beschädigen könnte.
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Da allerdings die Außenflächen der Ventilteile 96, 97 dem
hohen Druck innerhalb der Kammer 88 ausgesetzt sind, werden sie
durch eine zusätzliche Kraft zusammengehalten, die dem Produkt
aus der Druckkraft und der Größe der Oberfläche entspricht.
Wenn daher beispielsweise der Bohrrüttler 1 die in Fig. 3C
dargestellte Konfiguration erreicht, bewegt sich der Dorn 2
nicht einfach fortlaufend weiter und drückt das Auslöseventil
95 in die offene Stellung, sondern es muß stattdessen eine
Kraft aufgebracht werden, die ausreichend ist, um die
hydraulische Kraft zu überwinden, die die Ventilteile 96, 97
zusammenhält, um das Auslöseventil 95 aufzudrücken. Wenn
andernfalls die auf den Dorn 2 wirkende Kraft lediglich ausreicht,
um den Dorn 2 zu einer Bewegung zu veranlassen, dann reicht
sie nicht aus, das Ventil zu öffnen, bis genügend Fluid durch
den Kolben 89 ausläuft, um den Druck innerhalb der Kammer 88
auf eine Höhe abzusenken, so daß die auf den Dorn 2 ausgeübte
Kraft mit der Kraft übereinstimmt, die zur Bewegung des Dorns
2 erforderlich ist, plus der Kraft, die erforderlich ist, um
die Hydraulikkraft zu überwinden, die das Auslöseventil 95
geschlossen hält. Demzufolge kann ein erhebliches übermäßiges
Ziehen am Dorn 2 erfolgen, ohne daß dies ein Versagen der
Dichtflächen der Kammer 88 zur Folge hat.