DE69432786T2

DE69432786T2 - Verbesserter rotierender räumer mit rollen

Info

Publication number: DE69432786T2
Application number: DE69432786T
Authority: DE
Inventors: Francis John KENNEDY
Original assignee: Gearhart United Pty Ltd
Current assignee: Gearhart United Pty Ltd
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2014-11-11
Also published as: HU218196B; EP0678150A1; RU2105122C1; DE69432786D1; BG99845A; WO1995013452A1; CA2154285A1; EP0678150A4; HU9502230D0; CA2154285C; EP0678150B1; BG62058B1; HUT72293A; ATE242417T1

Description

Diese Erfindung betrifft einen mit Rollen versehenen, drehbaren Räumer, wie er allgemein in Bohrungen verwendet wird und wie er in dem älteren australischen Patent Nr. 594885 des Anmelders beschrieben und dargestellt ist.
Die Erfindung, die Gegenstand des besagten früheren Patents ist, hat eine Anzahl von Problemen überwunden, die herkömmlichen Räumern anhafteten, und eine der Lösungen zu einem früher beobachteten Problem, dass nämlich Rückhalteschrauben nicht zugänglich waren, wurde überwunden durch die Verwendung von Endblöcken, die durch Keilblöcke zurückgehalten wurden. Dieses System hat sich als sehr erfolgreich herausgestellt und ist auch in dieser Erfindung verkörpert. In dem eben genannten Patent befanden sich Lager- und Spindelanordnungen an den Enden jeder Rolle, und innerhalb der Blöcke, die durch die Keilblöcke zurückgehalten wurden. Dichtungsringe wurden verwendet, um den Eintritt von abreibenden Materialien zu reduzieren, die sich zwischen den Spindeln und den Lagerflächen ablagern konnten. Der Druckunterschied zwischen der Lagerflächen auf der Außenseite eines Bohrstrangs können jedoch sehr beträchtlich werden, wenn die Bohröffnungen ein Räumen erfordern, und zwar aufgrund von sehr hohen Drücken, die in manchen Fällen sogar bis 3000 psi (20000 kPa) betragen können. Wenn sich der Räumer angrenzend an den Bohrer eines Bohrstrangs befindet (wobei dies eine gängige Anforderung ist), ist es erforderlich, in der Nähe des Bodens einer tiefen Bohröffnung zu arbeiten, welche wahrscheinlich Kies oder Schlamm beinhaltet, und es hat sich herausgestellt, dass in der Praxis der Kies und Schlamm in das Lager zwischen der Spindel einer Rolle und der Lagerfläche hineingezwungen wird, und es gab Fälle, in denen die Lager und ihre zugehörigen Dichtungen frühzeitig beschädigt wurden.
Selbst wenn sich der Räumer in einem Abstand oberhalb des Bodens des Bohrstrangs befindet, wird jedoch Spülwasser Kies und Schlamm an dem Räumer vorbeitragen. Die sehr hohen Drücke, die angetroffen werden, beruhen normalerweise auf dem Spülwasser.
GB 2053319 beschreibt eine Bodenbohrvorrichtung mit einer Einheit zum Stabilisieren des Räumers. Die Einheit beinhaltet einen federmontierten Kolben. Die äußeren Drücke auf die Einheit wirken auf den Kolben, welcher, zusammen mit der Feder, um den Kolben und Schmiermittel, das sich vor dem Kolben befindet, in Richtung eines Lagerbereichs zu bewegen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Hauptziel dieser Erfindung ist es, eine bessere Lageranordnung zu schaffen, und dieses Ziel ist erreicht worden durch Verwenden eines Kolbens, der frei in einer zylindrischen Schmiermittelpassage schwimmt und zwischen einer Lagerfläche der Rolle und dem Druckraum außerhalb der Rolle liegt, so dass der Kolben den gleichen Druck auf das Schmiermittel ausüben wird wie der äußere Druck, wodurch der Druckunterschied reduziert wird und das Schmiermittel in dem Lageraufbau zurückgehalten wird.
Aufgrund dieser Verbesserung und des Erfolgs, zu dem die Verwendung von Endblöcken und Rückhaltekeilen geführt hat, war es möglich, zu der früheren Anordnung zurückzukehren, die in dem Patent 594885 als Stand der Technik bezeichnet wurde, mit der um die stationäre Spindel herum sich drehenden Rolle. Dies hat wiederum zu Mitteln geführt, durch welche die Schmierung stark verbessert werden kann und der Eintritt von abreibendem Material stark reduziert werden kann. Außerdem wird es möglich, doppelte Dichtungen an jedem Ende der Lagerflächen zu haben. Aufgrund der verbesserten Dichtung kann die Erfindung Kugel- oder Wälzlager verwenden, um die Aufrechterhaltung einer freien Drehung des Räumers weiter zu unterstützen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden genauer mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine fragmentarische Ansicht eines Räumerkörpers ist, die zwei von drei Rollensätzen zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht durch 1 in einem geringfügig größeren Maßstab; und
3 ist eine gespaltene Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der 2, in einem noch etwas größeren Maßstab.
In dieser Ausführungsform ist ein mit Rollen versehener drehbarer Räumer 10 ein Räumer, der zum Räumen einer mittels eines Bohrers am Ende eines Bohrstrangs geschnittenen Öffnung verwendet wird. Die Funktionen eines Räumers sind zunächst, die Größe einer Öffnung beizubehalten, wenn Verschleiß dazu führt, dass der wirksame Durchmesser eines Bohrers sich vermindert, und zweitens die Fläche der Bohröffnung zu glätten. Die Anordnung des mit Rollen versehenen drehbaren Räumers gemäß dieser Erfindung erfüllt diese Funktionen.
Der in 1 gezeigte Räumer 10 beinhaltet mehrere Rollen 11 mit jeweils mehreren Tungsten-Karbidknöpfen 12, die in Umfangsrichtung um die Rollen herum angeordnet sind.
In dem oben genannten Patent 594885 war eine Anordnung beschrieben und dargestellt, bei welcher Rückhaltekanten jeweilige Blöcke in Ausnehmungen zurückhielten, die sich axial entlang einer Räumerrolle erstreckten, und die Blöcke in dieser Beschreibung beinhalteten Buchsen mit O-Ringen an jedem Ende. Die Lager befanden sich daher außerhalb der Rollen, und die Montage wurde bei atmosphärischem Druck durchgeführt, aber wenn die Anordnung in eine tiefe Bohröffnung eingetaucht wurde, die Wasser aufwies, gab es einen großen Druckunterschied, der wirksam war, um abreibendes Material an den O-Ringen vorbei und in Kontakt mit den Lagerflächen zu zwingen, und wie gesagt ist es ein Ziel dieser Erfindung, diese Schwierigkeit zu vermeiden.
Da die Keile und Ihre Blöcke einfach entfernt werden können, wird in dieser Ausführungsform die Spindel 13 bezüglich der Blöcke 14 entweder durch Rückhaltebefestiger, hier Gewindestifte 15, zurückgehalten, und diese werden mit den Blöcken 14 zusammen entfernt, so dass sie separat entfernt werden können und es keine Zugangsschwierigkeiten wie beim früheren Stand der Technik gibt.
In die Spindel 13 hinein von ihrem Ende 41, 42 aus verlaufen zentral Durchgänge 19, 33, die teilweise in 2 gezeigt sind, wie sie durch die Wände einer Öffnung geformt werden, die sich von einem Ende her erstreckt, und teilweise durch die Bohrung einer Röhre 20, die sich von dem anderen 40 her erstreckt, wobei die Wand der Röhre 20 als Wärmeübertragungswand dient, um die Oberflächentemperaturen des benachbarten Lagers zu reduzieren. Die Röhre 20 ist so dargestellt, dass sie einen Kolben 21 beinhaltet, der in geeigneter Weise aus elastomerischem Material bestehen kann, und dieser Kolben kann frei innerhalb der Röhre 20 gleiten. Das äußere Ende 40 der Röhre 20 öffnet sich zu einer "Atem"-Öffnung 22 in dem Räumerkörper, und der Kolben, der dann gleitbar ist, prägt den gleichen Druck innerhalb des Durchgangs 19 auf, wie er um den Bohrstrang herum existiert, mit einem sehr geringen Druckunterschied.
Dies macht es wiederum möglich, eine sehr viel bessere Lageranordnung zu verwenden, als in dem vorher genannten Patent. Die Spindel 13 wird wie eben erwähnt zurückgehalten, und die Rolle dreht sich über der Spindel 13 mit einem großen Lagerbereich, wodurch der Lagerdruck auf den Reibflächen verringert wird. Wenn der Räumer nach unten gezwungen wird, besteht ein großer Schub, und dieser ist zuvor absorbiert worden ohne die Vorteile eines vollständig ausgestalteten Schublagers, aber in dieser Ausführungsform wird zumindest ein Teil des Schubes durch eine ringförmige Kugelreihe 24 aufgenommen, die sich zwischen Nuten 25 in der Spindel und 26 in der Innenwand der Rolle 11 befindet. Diese Kugeln können eingesetzt werden, bevor der oberste der Knöpfe 12 eingesetzt wird, wie in 2 dargestellt. Sie dienen daher als Wälzlager mit tiefer Nut, welches im. Betrieb sowohl radialem als auch axialem Schub widerstehen wird.
Das Innere der Rolle wird durch einen Druckstopfen 27 hindurch mit Fett beladen, und dieses Fett wird mittels des Kolbens 21 unter Druck gesetzt, und zwar mit demselben Druck wie dem externen Druck. Es ist möglich, zwei elastische Dichtungen zu verwenden, und die elastischen Dichtungen 28 zwischen der Spindel 13 und der Walze 11 werden mit dem Fett geschmiert und dichten es gegen Austreiben ab, während die elastischen Dichtungen 29, die zwischen dem Block 14, der Spindel 13 und der Walze 11 abdichten, und sie erfüllen die hauptsächliche Funktion, den Eintritt von abreibendem Material in die Dichtungen 28 zu reduzieren und die sekundäre Funktion, teilweise eine Dichtung gegen den Eintritt von Feuchtigkeit zu bewirken.
Um sicherzustellen, dass das Fett zwischen den Reibflächen liegt, ist die Spindel 13 mit zwei ebenen 30 versehen, die mit den Durchgängen 19, 33 durch diametrale Öffnungen 31, 32 verbunden sind, und diese Schmierung ist sehr wichtig in der schwierigen Umgebung einer Bohröffnung, wobei der Fluss des Fettes von der Röhre 20 zu den Ebenen 30 angetrieben wird, und dadurch zu der Lagerfläche 34 der Spindel 13, und zwar durch extern zugeführten Druck.
Aus den oben genannten Gründen schafft die Erfindung, die Gegenstand dieser Beschreibung ist, eine wertvolle Verbesserung bezüglich des vorgenannten australischen Patents 594885 und bezüglich jedes anderen relevanten Standes der Technik, der dem Anmelder bekannt ist.

Claims

Verbesserter, mit Rollen versehener drehbarer Räumer (10) für Bohrlöcher, der einen Körper mit Rollen (11) umfasst, die jeweils in Ausnehmungen enthalten sind, die durch sich entlang eines Körpers des Räumers erstreckende Wände gebildet sind, wobei der Räumer umfasst: Paare von Blöcken (14), Mittel (15) zum Halten der Blöcke an den Enden der Ausnehmungen, jeweils Spindeln (13), die durch die Blöcke jedes Paares geführt sind und sich zwischen den Blöcken (14) jedes Paares erstrecken; Wände, die einen zylindrischen Kanal (19) definieren, der sich in axialer Richtung in jeder Spindel (13) erstreckt, und darüber hinaus Wände, die eine Öffnung (31) definieren, die von dem zylindrischen Kanal (19) zu einer Außenfläche (30) der Spindel verläuft; wobei eine besagte Rolle (11) eine innere Lagerfläche (34) aufweist, die auf der Außenfläche der Spindel (13) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Räumer (10) des Weiteren einen Kolben (21) umfasst, der in dem zylindrischen Kanal (19) zwischen einem äußeren Ende (40) und der Öffnung (31) frei schwimmend beweglich ist und so angeordnet ist, dass der auf eine Außenseite (35) des Kolbens (21) ausgeübte Druck der den Räumer umgebende Umgebungsdruck ist, und durch den Kolben (21) auf ein Schmiermittel, wenn dieses in dem zylindrischen Kanal (19) enthalten ist, übertragen wird, und effektiv in der Lage ist, den Schmiermittelstrom durch die Öffnung (31) zur Lagerfläche (34) zu treiben.
Rollenräumer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Kanal (19) an einem Ende der Spindel (13) offen ist (40) und an diesem Spindelende (41) wände einen Belüftungsraum (22) definieren, der sich von dem Kanal bis zu der Umgebung erstreckt, die den Räumer (10) umgibt, so dass der auf die nach außen weisende Seite des Kolbens (35) ausgeübte Druck dem an der Außenseite des Räumers (10) herrschenden Umgebungsdruck entspricht.
Rollenräumer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Wände, die einen weiteren Kanal (33) definieren, der ein zweiter, sich in axialer Richtung vom anderen Ende (42) der Spindel erstreckender zylindrischer Durchgang ist, sowie Wände, die eine zweite Öffnung (32) definieren, die sich von dem zweiten zylindrischen Kanal (33) zur Außenfläche (30) der Spindel (13) erstreckt, wobei die jeweiligen Öffnungen diametral angeordnet sind.
Rollenräumer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der z weite zylindrische Kanal (33) am anderen Ende (42) der Spindel (13) durch einen Druckstopfen (27) verschlossen sind.
Rollenräumer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein innerhalb der Spindel (13) angeordnetes Rohr (20), wobei der erste Kanal (19) durch eine Innenfläche des Rohres (20) gebildet wird.
Rollenräumer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Spindel (13.) im Wesentlichen zylindrisch ist, aber einen ebenen Abschnitt (30) aufweist, an dem die jeweils diametralen Öffnungen (31, 32) münden.
Rollenräumer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Paare von Dichtungen (28, 29), wobei jeweils ein Paar am Ende oder in der Nähe des Endes der Spindel (13) angeordnet ist und die äußere Dichtung (29) jedes Dichtungspaares zwischen dem Block (14), der Spindel (13) und der Rolle (11) abdichtet und zur Verringerung des Eindringens von abrasivem Material dient, und die innere Dichtung (28) jedes Dichtungspaares als Dichtung zwischen der Spindel (13) und der Rolle (11) vorgesehen ist und das Austreten von Schmiermittel verhindert.
Rollenräumer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Halteschrauben (15), die zwischen den Blöcken (14) und der Spindel (13) wirken, um eine Drehbewegung der Spindel (13) zu verhindern.