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Rohrturbine zum Antrieb von Erdtiefbohrern Zum unmittelbaren, Antrieb
von umlaufendem Erdbiefbohrern und auch von Rohrreinigern werden mehrstufige Axialturbinen
verwendet, dlie am unteren Ende des Zuleitungs:rohresi für dIe Bahrloc'hspülflüssigkeit
eingebaut sind und mit der Spülflüssigkeit betrieben werden. An der Turbinenwelle
wird, meist unter Zw ischenschalbung eines Zahnrad'getriebes, dies Bohrgerät befestigt.
Die Welle läuft in einem oberen und einem unteren Lager, jedes in einem Lagerkörper
angeordnet, der im Zuleitungsrohr abgestützt ist. Das untere Lager ist ein einfaches
Querlager, dies gänzlich in der aus der Turbine ablaufenden, Spülflüssigkeit liegt
und keinerlei konstruktive Schwierigkeiten bietet. Das obere Lager dagegen muB neben
den quer zur Welle wirkenden Kräften auch nach hie vom Achsschub der Turbine auf
die Welle ausgeübten Längskräfte aufnehmen und bedarf daher einer besondsorgfähigen
Austführung, für die häufig Wälzlager gewählt werden. Zur Schmierung erhält der
das, Lager ganz umschließende Lagerkörper eine Ölfüllung, die durch einen Druckumsetzer,
aus einem in das obere Ende des Lagerkörpers geschranzbten Zylinder mit darin dichtendem,
frei beweglichen und auf der oberen Seite dem Druck der Spülflüssigkeit ausgesetzten
Kolben bestehend, auf den Druck der Spülflüssigkeit gebracht wir'. Am Austritt-
der Welle deichtet eine Stopfbüchse, für die jede geeignete der bekannten Bauarten
gewählt wenden darf, das untere Ende des Lagerkörpers gegen dies Austreten voll
Öl ab.
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Bei der bisher Üblichen Bauart- der Rohrturbinen ist das erste Leitrad
der Turbine mit. dem Lagerkörper eng zusammengebaut, wobei seine Unterkante
etwa
bündig mit der Unterkante des, Lagerkörpers liegt. Die Spülflüssigkeit hat also:
an, dieser Stelle einen Druck, der um die Geschwindigkeitshöhe der aus den Leitschaufeln
austretenden Flüssigkeit geringer ist als der Zulaufdruck der Spülflüssigkeit und
.damit auch als der Druck der Ölfüllung im Lagerkörper. Der Druckunterschied ist
ziemlich erheblich und erfordert ein sehr scharfes Anziehen der Stopfbüchse, wenn
nicht ein großer Ölverlust 'auf idem Lagerkörper entstehen soll. Um die mit diesem
scharfen Anziehen verbundenen Übelständig zu vermeiden, hat man in bekannter Weise
einen Ausgleich der Drücke am oberem und unteren Ende,des: Lagerkörpers dadurch
zu schaffen gesucht, daß dicht unter der Stopfbüchse eine Ringnut um die Welle angebracht
wurde, die durch Bohrungen mit der Oberseite des Lagerkörpers. verbunden und dadurch
mit Spülflüssigkeit von annähernd dem gleichen Druck, wie er im Zuleitungsrohr und
auch in der Ölfüllung des Lagerkörpers herrscht, gefüllt wird. Die Stopfbüchse hat
nunmehr nur noch gegen einen geringen Druckunterschied abzudichten, so d'aß alle
die' Unannehmlichkeiten, die das scharfe Anziehen der Stopfbüchse mit seich bringt,
vermieden werden können. Die geschilderte Einrichtung für den Druckausgleich hat
aber den Mangel, daß Ringnut und Bohrung sich mit -den Beimengungen der Spülflüssigkeit
sehr leicht zusetzen und damit ihre Wirksamkeit einbüßen können. Das Reinigen derartiger
Bohrungen und Nuten ist sehr schwierig, wird daher gern unterlassen, und das Verderben
der Lagerung ist die Folge.
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Die Erfindung verbessert die bekannte Ausgleichseinrichtungdadurch,
daß der obere Lagerkörper und das obere Leitrad getrennt voneinander angeordnet
werden, und', zwar s o"da,ß zwischen der Unterkante dies Lagerkörpers und .der Oberkante
des Leitrades ein bis zur Welle reichender axialer Spalt gebiildet wird. In diesen,
Spalt kann ,die Spülflüssigkeit, die hier fast noch den vollen Zuleitungsdruck hat,
eintreten, so daß die Drücke um,den gesamten Lagerkörper herum praktisch von gleicher
Größe sind. Das Öl im Lagerkörper hat ebenfalls etwa den gleichen Druck; somit muß
.die Stopfbüchse am Welleniaustritt nur noch gegen, einen. sehr kleinen Druckunterschied
abdichten. Das Reinigen des Druckausgleichspaltes kann mit leichter Mühe bei dem
ohnehin betriebsmäßig häufiger erforderlich werdendem Auseinandernehmen Ader Turbine
geschehen.
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Die Zeichnung stellt in Abb. i einen Längsschnitt durch den oberen
Teil einer Rohrturbine bisheriger Bauart und Abb. 2 einen solchen durch den oberen
Teil einer Rohrturbine gemäß der Erfindung als Beispiele einer Ausführung diar.
Die unteren Teiile der Turbine werden von, der Erfindung nicht beeiniflußt, sind
daher nicht dargestellt. In dem Zuleitungsrohr i für,die Spülflüssigkeit isst die
Turbine eingebaut. Der obere Teil besteht aus dein Lagerkörper 2 mit dem Wälzlager
3 für Längs- und Querkräfte und der Turbinennvelle q., die durch die Stopfbüchse
5 am Austritt aus dem Lagerkörper :2 abgedichtet wird. In -das obere Ende des Lagerkörpers
2 ist das als Zytinder des Druckumsetzers dienernde Röhr 6 einigesth:raubt, in dem
der frei schwebende Kolben 7 gleitet und den Druck der Spülflüssigkeit auf die Schrnierölfüllung
des Lagerkörpers überträgt.
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Irr Abb. i, Ausführung in bekannter Bauart, ist das obere Leitrad
8 nvit dem Lagerkörper 2 eng, zusammengebaut., die Leitschaufeln g sind von einem
Ring io umgeben, mit dem das Leitraid in seiner Lage gehalten kied. Zum Ausgleich
des Druckes unter der Stopfbüchse 5 mit dem über dem Lagerkörper 2dient ,die diie
WelileÜ 4 umfassende Ringmut i i, die durch, mehrere Biahrungen i 2 mit dem Zuleitungsrohr
verbunden ist. Ohne diesen Ausgleich wurde unter der Stopfbüchse dier Druck im Spalt
13 zwischen dem Leitrad 8 und dem Laufrad 14 herrschen, der um die Geschwindigkeitsstufe
der aus den Leitschaufeln g austretenden, Spülflüssigkeit, also beträchtlich kleiner
ist als der Spülflüssigkevtsdruck.
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In Abb. 2, Aueführunig gemäß der Erfindung, ist das Leitrad r5 mit
seinen Schaufeln 16 und dem Außenkranz 17 unter dem Lagerkörper 2 und durch den
axialen Spalt 18 völlig getrennt von ihm angeordnet. Der Druckausgleich in der Spülflüssigkeit
geschieht nunmehr durch diesen Spalt 18, dessen Reinigung im Gegensatz zu der Nut
i i und dem Bohrungen 12 sehr leicht ausgeführt werden kann, wie überhaupt das Ausieinandernehmen
der Turbine nach der neuen Bauart wesentlich einsfacher ist als das einer solchen
bekannten: Bauart. Die etwas vergrößerte Beulünge fällt,dabei nicht ins Gewicht.