EP1042586A1

EP1042586A1 - Antriebskopf für ein drehantreibbares gestänge, insbes. zum antreiben einer bohrlochpumpe

Info

Publication number: EP1042586A1
Application number: EP99953907A
Authority: EP
Inventors: Horst Harte
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2000-10-11
Also published as: DE19849756A1; CA2316792A1; WO2000025000A1; DE19849756C2; CN1287590A

Abstract

In einem Gehäuse (12), das zwei voneinander abgewandte Durchlässe (24, 26) für ein Gestänge (10) aufweist, ist eine drehantreibbare Hülse (30) gelagert, die einen Abschnitt des Gestänges (10) umschliesst und durch einen Drehantrieb angetrieben werden kann. Das Gestänge (10) ist durch eine Kupplung (40) mit der Hülse (30) verbunden. Eine hydrodynamische Rücklaufbremse (60, 70) zum kontrollierten Abbau von im Gestänge (10) gespeicherter Verdrillungsenergie fördert im Betrieb einen Fluidstrom durch eine Drosselstelle (90). Um zu erkennen, ob im Gestänge (10) Verdrillungsenergie gespeichert ist, die ein Gefahrenpotential darstellen könnte, ist in Verbindung mit der Drosselstelle (90) eine Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) angeordnet, die ein Überwachungssignal abgibt, wenn der Druck des Fluids über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.

Description

Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge, insbes. zum Antreiben einer Bohrlochpumpe

Die Erfindung betrifft einen Antriebskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einem Gestänge, das eine im Verhältnis zu seinem Durchmesser hebliche Länge aufweist, wie dies typischerweise bei einem Bohrlochgestänge der Fall ist, hat jede Belastung mit einem von ,dem Gestänge zu übertragenden Drehmoment die Folge, daß das Gestänge sich elastisch verdrillt und somit elastische Formänderungsarbeit in sich speichert, die plötzlich freiwerden kann, wenn die Belastung mit dem Drehmoment aufhört. Diese Formänderungsarbeit, die auch als Verdrillungsenergie bezeichnet werden kann, ist abhängig von dem eingeleiteten Drehmoment und der Länge des Gestänges. Bei einem Antriebskopf der genannten Gattung wird das Drehmoment beispielsweise von einem Elektromotor über ein Getriebe mit Untersetzungsverhältnis 4 : 1 auf die Hülse übertragen und von dort über das möglicherweise mehr als eintausend Meter lange Gestänge zu einem mit dessen unterem Ende verbundenen Pumpenrotor weitergeleitet. Bei einer Belastung des Gestänges mit dem größten zulässigen Drehmoment kann es vorkommen, daß die Verdrillung des Gestänges von der Hülse bis zum unteren Ende 100 oder mehr Umdrehungen ausmacht. Wird nun der Motor abgeschaltet, oder fällt er wegen eines Defekts aus, so muß dafür gesorgt werden, daß die im Gestänge gespeicherte Verdrillungsenergie nicht schlagartig frei wird. Diese nötige Vorsorge hat dazu geführt, daß gattungsgemäße Antriebsköpfe mit einer ständig betriebsbereiten Rücklaufbremse in Form einer Bremse, z.B. einer Fluidbremse ausgestattet sind.

Bei einem bekannten Antriebskopf der genannten Gattung (DE 196 16 578 Cl) weist die Rücklaufbremse einen hydraulischen Kreislauf mit einer Pumpe und einer Drosselstelle auf. Die Pumpe hat einen Rotor, der über ein Richtungsgesperre nur bei Rücklauf drehmomentübertragend mit der Hülse verbunden ist, über die das Gestänge im normalen Betrieb angetrieben wird. Ein anderer bekannter Antriebskopf der genannten Gattung (DE 196 28 950 AI) hat als Rücklaufbremse einen hydrodynamischen Retarder mit einem Rotorschaufelrad und einem Statorschaufelrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, welcher bei Betrieb stets mit Fluid gefüllt ist. Das Rotorschaufelrad steht wenigstens mittelbar mit einer Antriebsmaschine für das Gestänge in ständiger Triebverbindung. Die Beschaufelung von Rotor- und Statorschaufelrad ist derart geneigt gegenüber einer Trennebene zwischen diesen beiden Schaufelrädern ausgeführt, daß aufgrund der Schaufelrichtung bei von der Antriebsmaschine angetriebenem Gestänge das Rotorschaufelrad im wesentlichen im Freilauf rotiert, hingegen im Fall der Unterbrechung des Kraftflusses von der Antriebsmaschine, beim Auftreten von Rückstellmomenten am Bohrlochgestänge, ein Bremsmoment zwischen Rotorschaufelrad und Statorschaufelrad erzeugt wird.

Ein anderer bekannter Antriebskopf für ein drehantreibbares Bohrlochgestänge (GB 2 299 849 A) hat als Rücklaufbremse ebenfalls einen hydrodynamischen Retarder mit einem Rotorschaufelrad und einem Statorschaufelrad; dabei ist das Rotorschaufelrad durch ein mechanisches Richtungsgesperre mit einer das Gestänge umschließenden Hülse derart verbunden, daß das Rotorschaufelrad nur bei Rücklauf angetrieben wird.

Zum schnellen Abbremsen von Massen mit hoher kinetischer Energie eignen sich bekanntermaßen auch Viskobremsen (DE 39 09 231 AI); solche Bremsen sind allerdings, soweit ersichtlich, bisher als Rücklaufbremsen für drehantreibbare Gestänge, insbesondere Bohrlochgestänge, bisher nicht vorgeschlagen worden.

Allen Fluidbremsen ist gemeinsam, daß ihre Bremswirkung mehr oder weniger temperaturabhängig ist. Dies kann bei Verwendung einer Fluidbremse als Rücklaufbremse für ein Bohrlochgestänge zu Problemen führen, da Antriebsköpfe für Bohrlochgestänge häufig bei extremen Temperaturen und bei an manchen Einsatzorten außerordentlich großen Unterschieden zwischen Tag- und Nachttemperatur eingesetzt werden. Dabei kann die Temperaturabhän- gigkeit der für Fluidbremsen üblicherweise verwendeten Fluide dazu führen, daß z.B. ein für durchschnittliche oder hohe Temperaturen geeignetes Fluid bei niedrigen Temperaturen derart zäh wird, daß die Rücklaufbremse nicht imstande ist, in einem Bohrlochgestänge gespeicherte Verdrillungsenergie so weitgehend abzubauen, daß am Antriebskopf gefahrlos gearbeitet werden kann.

Gemäß der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 197 48 907 wird bei einem gattungsgemäßen Antriebskopf der Stator einer Rücklaufbremse durch eine Verriegelung am Drehen gegenüber dem Gehäuse gehindert. Die Verriegelung ist nur lösbar, wenn das Bohrlochgestänge im wesentlichen frei von Verdrillungsenergie ist. Somit läßt sich gefahrlos prüfen, ob die Verdrillungsenergie im wesentlichen abgebaut ist. Diese Prüfung muß manuell erfolgen.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen, insbesondere zum Antreiben einer Bohrlochpumpe geeigneten Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge, der eine Rücklaufbremse aufweist, derart weiterzubilden, daß sich gefahrlos feststellen läßt, ob die Verdrillungsenergie im wesentlichen abgebaut worden ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Sensierung des Fluiddrucks in Verbindung mit der Drosselstelle ermöglicht ein Erkennen des Restdrucks, der durch die hydrodynamische Rücklaufbremse im Fluid erzeugt wird. Dieser Restdruck ist abhängig von der im Gestänge gespeicherten Verdrillungsenergie und ermöglicht daher eine Aussage über ein vom Antriebskopf ausgehendes Gefahrenpotential. Liegt der Druck unter einem vorbestimmten Schwellenwert, so kann davon ausgegangen werden, daß die Verdrillungsenergie nahezu restlos abgebaut ist und keine Gefahr mehr darstellt. Das Überwachungssignal kann z.B. von Wartungspersonal visuell oder taktil wahrgenommen werden. Durch die in Anspruch 2 beschriebene Anordnung kann der Antriebskopf besonders einfach realisiert werden.

Mit der im Anspruch 3 beschriebenen Weiterbildung der Erfindung wird erreicht, daß sich der Antriebskopf wieder in einem Grundzustand befindet, nachdem im Gestänge gespeicherte erdrillungs- energie nahezu vollständig abgebaut worden ist. Beispielsweise kann bei besonders tiefen Temperaturen zähflüssiges Fluid die Drosselstelle zunächst verstopft haben, so daß erst bei Erhöhung der Umgebungstemperatur ein kontrollierter Abbau von im Gestänge gespeicherter Verdrillungsenergie möglich ist. Nach der dann erfolgten Entspannung des Gestänges wird erfindungsgemäß das Überwachungssignal abgeschaltet, so daß sich der Antriebskopf in seiner Grundstellung befindet und selbsttätig wieder anlaufen könnte.

Die Gestaltung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine besonders robuste und zuverlässige Art der Drucksensierung.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht es, einen im Fluidstrom verbleibenden Restdruck durch Wegnehmen eines Anschlags vollständig abzubauen. Hierfür ist insbesondere die Gestaltung gemäß Anspruch 6 zweckmäßig, bei der ein sich vor dem Kolben stauender Fluidstrom in eine Fluidleitung gezielt abgeleitet wird.

Besonders kompakt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 7 ausgeführt werden.

Gemäß Anspruch 8 ist eine Zwangskopplung zwischen dem Überwachungssignal und dem Drehantrieb gewährleistet, so daß ein selbsttätiges Wiederanlaufen des Drehantriebs verhindert ist, solange im Gestänge noch überhöhte Verdrillungsenergie gespeichert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen: Fig.l einen erfindungsgemäßen Antriebskopf in einem senkrechten axialen Schnitt; Fig.2 den vergrößerten Ausschnitt II in Fig.l.

Der in Fig.l dargestellte Antriebskopf dient zum Drehen eines senkrechten Gestänges 10, das sich von der Erdoberfläche aus in ein Bohrloch erstreckt und an seinem unteren Ende mit einem nicht dargestellten Pumpenrotor, beispielsweise einem wendeiförmigen Rotor einer Exzenterschneckenpumpe, verbunden ist. Das Gehäuse 12 umschließt eine Getriebekammer 14, eine im wesentlichen waagerechte Zwischenwand 16, welche die Getriebekammer 14 von einer unter ihr angeordneten Dichtungskammer, 18 trennt, sowie eine Gesperre- und Bremsenkammer 20, die ebenfalls unter der Getriebekammer 14 angeordnet und von der seitlich neben ihr liegenden Dichtungskammer 18 durch eine senkrechte Zwischenwand 22 getrennt ist. Im Gehäuse sind senkrecht übereinander ein unterer Durchlaß 24 und ein oberer Durchlaß 26 ausgebildet, durch die hindurch das Gestänge 10 abgesenkt und angehoben werden kann. Die Getriebekammer 14 und die Gesperre- und Bremsenkammer 20 sind durch einen Öldurchlaß 28 ständig miteinander verbunden und im wesentlichen mit Getriebeöl gefüllt. Die Dichtungskammer 18 enthält ein Sperrfluid, dessen Niveau durch eine nicht dargestellte Überwachungseinrichtung, beispielsweise ein Schauglas oder einen Sensor, überwacht werden kann.

Durch den oberen Durchlaß 26 erstreckt sich von oben her eine Hülse 30 senkrecht nach unten in die Getriebekammer 14 und weiter durch die waagerechte Zwischenwand 16 hindurch in die Dichtungskammer 18. Die Hülse 30 ist in der Zwischenwand 16 mittels eines unteren Radiallagers 32 und unmittelbar darüber mittels eines Axiallagers 34 gelagert und ist ferner im oberen Durchlaß 26 des Gehäuses 12 mittels eines oberen Radiallagers 36 gelagert. Oberhalb des Gehäuses 12 ist die Hülse 30 durch eine Kupplung 40 üblicher Bauart drehmomentübertragend mit dem Gestänge 10 verbunden. Die Kupplung 40 ist lösbar, um das Gestänge 10 zu heben oder zu senken. Ein unterer Endbereich der Hülse 30 ist von einem topfförmigen Einsatz 42 umschlossen, der durch den unteren Durchlaß 24 in das Gehäuse 12 eingesetzt und an diesem festgeschraubt sowie abgedichtet ist. Gegen die Hülse 30 ist der Einsatz 42 durch eine von ihm umschlossene untere Gleitringdichtung 44 abgedichtet. In einem Abstand oberhalb davon ist eine obere Gleitringdichtung 46 angeordnet, welche die Hülse 30 gegen die waagerechte Zwischenwand 16 abdichtet.

In einem Abstand parallel zur Hülse 30 ist eine Vorgelegewelle 48 als Bestandteil eines Getriebes 50 angeordnet, über das die Hülse 30, und somit das Gestänge 10, von einem außerhalb des Gehäuses 12 angeordneten, nicht dargestellten Motor, beispielsweise Elektromotor, antreibbar ist. Die Vorgelegewelle 48 ist im Gehäuse 12 mittels eines unteren Lagers 52 und eines oberen Lagers 54 gelagert und weist zwischen diesen beiden Lagern ein an ihr befestigtes oder, wie dargestellt, mit ihr einstückig ausgebildetes Ritzel 56 auf, das mit dem Zahnrad 38 in ständigem Eingriff steht. Die Vorgelegewelle 48 hat einen Wellenzapfen 58, der sich über das untere Lager 52 hinaus nach unten erstreckt und ein Richtungsgesperre 60 trägt.

Zum Richtungsgesperre 60 gehören zwei auf dem Wellenzapfen 58 in axialem Abstand voneinander angeordnete Lager 62, zwischen denen eine mit dem Wellenzapfen 58 zu gemeinsamer Drehung verbundene innere Laufbüchse 64 angeordnet ist. Die innere Lauf- büchse 64 ist in einem radialen Abstand von einer äußeren Laufbüchse 66 umschlossen, die auf den beiden Lagern 62 gelagert ist. Die beiden Laufbüchsen 64 und 66 sind mit der Vorgelegewelle 48 gleichachsig angeordnet und begrenzen einen Ringraum, der drehrichtungsabhängige Klemmrollen 68 enthält. Das so gestaltete Richtungsgesperre 60 wirkt in Betriebsdrehrichtung der Vorgelegewelle 48 als Freilauf, sperrt jedoch und treibt eine hydraulische Pumpe 70, wenn die Vorgelegewelle 48 in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.

Zur Pumpe 70 gehört eine Pumpenwelle 72, die an die äußere Laufbüchse 66 angeflanscht ist und einen Pumpenrotor 74 trägt. Der Pumpenrotor 74 ist mit der Pumpenwelle 72 zu gemeinsamer Drehung verbunden, beispielsweise durch ein Vielnutprofil, und ist von einem Pumpenstator 76 umschlossen. In den Pumpenrotor 74 sind mehrere, z.B. sechs radiale Zylinder 78 in gleichen Winkelabständen eingearbeitet, die je einen Kolben 80 enthalten. Jeder Kolben 80 ist von einer Feder 82 radial nach außen vorgespannt und stützt sich über einen Gleitköprer 84 an einer zum Pumpenstator 76 gehörigen, ringförmig-ovalen Laufbahn 86 ab, so daß der Kolben 80 bei jeder vollen Umdrehung des Pumpenrotors 74 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Gegen den Pumpenrotor 74 ist ein neben ihm angeordneter, axial zu ihm hin federnd vorgespannter Steuerkörper 88 angeordent, der am Pumpenstator 76 gegen Drehen gesichert ist.

Radial außerhalb des Steuerkörpers 88 ist im Pumpenstator 76 eine Drosselstelle 90 angeordnet, die zu einem von der Pumpe 70 gespeisten hydraulischen Kreislauf gehört. Zu diesem Kreislauf gehören ferner ein Einlaßkanal 92, der von der Gesperre- und Bremsenkammer 20 durch den Pumpenstator 76 und den Steuerkörper 88 zum Zylinder 78 führt, sowie ein Auslaßkanal 94, der vom Zylinder 78 durch den Steuerkörper 88 und den Pumpenstator 76 zur Drosselstelle 90 führt. Durch die Drosselstelle 90 gelangt das von der Pumpe 70 geförderte Fluid wieder in die Gesperre- und Bremsenkammer 20. Der Öldurchlaß 28 ermöglicht einen ständigen Fluidaustausch zwischen der Getriebekammer 14 und der Gesperre- und Bremsenkammer 20. Infolgedessen verteilt sich Wärme, die durch die Drosselung entsteht, auf das gesamte Fluid, das im dargestellten Beispiel zu einem erheblichen Teil in der Getriebekammer 14 enthalten ist und das Getriebe 50 schmiert.

Das Richtungsgesperre 60 und die Pumpe 70 sind von unten her durch eine mit einem Deckel 96 verschlossene Öffnung in das Gehäuse 12 eingebaut. Ebenfalls an die Unterseite des Gehäuses 12 ist ein mit dem Gestänge 10 gleichachsiger Adapter 98 angeflanscht, der den gesamten Antriebskopf trägt und ihn gegen Drehen sichert.

In Fig.2 ist die in Fig.l mit II bezeichnete Einzelheit dargestellt. Durch die Drosselstelle 90 strömt im Betrieb der Pumpe 70 gefördertes Fluid vom Auslaßkanal 94 in die Gesperre- und Bremsenkammer 20. Die Drosselstelle 90 wird von einer handelsüblichen Drossel gebildet, die in eine Gewindebohrung 100 in einem Kolben 102 fluiddicht eingeschraubt ist. Der Kolben 102 hat eine Axialbohrung 104, die den Auslaßkanal 94 mit der Drosselstelle 90 fluidleitend verbindet. Der Strömungswiderstand in der Bohrung 104 ist erheblich geringer als der Strömungswiderstand in der Drosselstelle 90.

Der Kolben 102 ist in einer Stufenbohrung 106 im Pumpenstator 76 axial verschiebbar gelagert. Die Stufenbohrung 106 hat eine erste Stufe 108 und eine zweite Stufe 110; der Kolben 102 weist einen im Durchmesser verringerten Absatz 112 auf, der in der in Fig.2 dargestellten Stellung in die Stufenbohrung 106 bis hinter die zweite Stufe 110 eintaucht. Der Durchmesser des Absatzes 112 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Stufenbohrung 106 nach der zweiten Stufe 110; deshalb bildet der Kolben 102 mit diesem Absatz mit dem Pumpenstator 76 einen fluid- dichten Dichtsitz 114.

Auf dem Absatz 112 ist eine Feder 116 aufgeschoben, die sich mit einem Ende am Kolben 102 abstützt und mit dem anderen Ende an einer Stützscheibe 118. Die Feder 116 ist bevorzugt als Tellerfederpaket ausgeführt. Die Stützscheibe 118 stützt sich in der in Fig.2 dargestellten Stellung an der ersten Stufe 108 der Stufenbohrung 106 ab, wobei sich die Feder 116 in einem vorgespannten Zustand befindet. Ein am Umfang des Absatzes 112 angeordneter Sicherungsring 120 verhindert, daß die Feder 116 bzw. die Stützscheibe 118 im nichteingebauten Zustand des Kolbens 102 von diesem entfernt werden können. Der Sicherungsring 120 liegt nicht an der zweiten Stufe 110 der Stufenbohrung 106 an, so daß der Kolben 102 axial bis zum Dichtsitz 114 verschoben werden kann. Zwischen der ersten Stufe 108 und der zweiten Stufe 110 ist quer zur Achse der Stufenbohrung 106 im Pumpenstator 76 eine Ableitung 122 ausgebildet, die die Stufenbohrung 106 fluidleitend mit der Gesperre- und Bremsenkammer 20 verbindet.

Auf seiner dem Absatz 112 axial entgegengesetzten Seite liegt der Kolben 102 an einem Zwischenstück 124 an, das durch eine Mehrzahl Federelemente 126 axial vorgespannt ist. Die Federelemente 126 stützen sich an einem Anschlagstück 128 ab, das mittels eines Flansches 130 am Gehäuse 12 gehalten ist. Die Vorspannung der Federelemente 126 auf das Zwischenstück 124 ist in der in Fig.2 dargestellten Stellung größer als die Vorspannung der Feder 116 auf den Kolben 102. Der Kolben 102 wird daher über das Zwischenstück 124 vom Federelement 126 in der dargestellten Stellung gehalten.

Das Zwischenstück 124 umschließt die handelsübliche Drossel an der Drosselstelle 90 und weist eine Querleitung 138 auf, durch die das Fluid von der Drosselstelle 90 in die Gesperre- und Bremsenkammer 20 gelangen kann. Die Querleitung 138 stellt für das Fluid einen geringeren Strömungswiderstand dar als die Drosselstelle 90. Das Zwischenstück 124 ist radial in einer Bohrung 140 im Anschlagstück 128 geführt und läßt sich in dieser axial verschieben. Ferner weist das Zwischenstück 124 an seinem Umfang einen Ansatz 142 auf, der die axiale Bewegung des Zwischenstücks 124 begrenzt, wenn das Federelement 126 in der Bohrung 140 zusammengedrückt wird, indem er am Anschlagstück 128 zum Anliegen kommt.

Das Anschlagstück 128 durchsetzt den Flansch 130 und ist mit diesem verschraubt. Der Flansch 130 ist wiederum mit dem Gehäuse 12 verschraubt. Die Schnittstellen zwischen dem Gehäuse 12, dem Flansch 130 und dem Anschlagstück 128 sind durch Dichtungen 144, 146, 148 fluiddicht abgedichtet. Das Anschlagstück 128 wird axial von einer Bohrung 150 durchssetzt, in der ein Stift 152 axial verschiebbar gelagert ist. Der Stift 152 ist ebenfalls mit einer Dichtung 154 fluiddicht abgedichtet. Der Stift 152 liegt mit seinem bezogen auf Fig.2 linken Ende am Zwischenstück 124 an und wird an seinem rechten Ende durch einen Schaltstößel 156 eines Schalters 158 in dieser Stellung durch eine Feder 162 vorgespannt. Der Schalter 158 ist an einer Abdeckung 160 befestigt, die mit dem Gehäuse 12 verschraubt ist und kann drei Schaltstellungen 1, 2, 3 annehmen. Die Abdeckung 160 gewährleistet, daß das Anschlagstück 128 sowie der Flansch 130 von außen nicht zugänglich sind, ohne daß die Abdeckung 160 entfernt ist.

In der in Fig. 2 dargestellten Stellung befindet sich der Schalter 158 in der Schaltstellung 2. Dabei dichtet der Kolben 102 am Dichtsitz 114 gegen den Pumpenstator 76 ab. Das Federelement 126 spannt den Kolben 102 in dieser Stellung vor.

In der oben beschriebenen und in Fig.2 dargestellten Stellung befindet sich die erfindungsgemäße Drucksensiereinrichtung in ihrer Ruhestellung. Im störungsfreien Bremsbetrieb verdrängt die Pumpe 70 Fluid in den Auslaßkanal 94, das weiter durch die Leitung 104, die Drosselstelle 90 und die Querleitung 138 in die Gesperre- und Bremskammer 20 strömt. Der Fluidstrom wird dabei an der Drosselstelle 90 abgebremst, so daß die Pumpe 70 die gewünschte Funktion als hydrodynamische Rücklaufbremse erfüllt. Die handelsübliche Drossel an der Drosselstelle 90 ist so ausgewählt, daß die für den entsprechenden Antriebskopf erforderliche Bremsleistung erzielt wird.

Kommt es vor der Drosselstelle 90 zu einem Fluidstau, der beispielsweise durch eine Verstopfung der Drosselstelle 90 verursacht sein kann, so baut sich im Auslaßkanal 94 ein Staudruck auf, der über den Kolben 102 und das Zwischenstück 124 auf die Federelemente 126 wirkt. Die Federelemente 126 werden zusammengepreßt und der Stift 152 durch das Zwischenstück 124 bezogen auf Fig.2 nach rechts verschoben. Der Stift 152 verschiebt den Schaltstößel 156 in die Schaltstellung 3. Beim Umschalten aus der Schaltstellung 2 in die Schaltstellung 3 wird der Drehantrieb des Antriebskopfs so abgeschaltet, daß ein selbsttätiges Wiederanlaufen des Antriebskopfs verhindert ist.

Sinkt der Staudruck im Auslaßkanal 94 wieder ab, was beispielsweise möglich ist wenn sich bei einer erhöhenden Temperatur die Viskosität des Fluids erhöht, so verschiebt das Federelement 126 das Zwischenstück 124 und den Kolben 102 entgegen der Feder 116 bezogen auf Fig.2 wieder nach links. Die Drucksensiereinrichtung befindet sich wieder in ihrer Ruhestellung. Während der Bewegung aus der Ruhestellung in die Schaltstellung 3 wird der Hub des Kolbens 102 durch den Ansatz 142 am Zwischenstück 124 begrenzt. Der Dichtsitz 114 zwischen dem Absatz 112 des Kolbens 102 und dem Pumpenstator 76 bleibt dabei während des gesamten Hubs erhalten. Das Fluid kann außer durch die Drosselstelle 90 nicht abströmen.

Verbleibt die Drucksensiereinrichtung in der Schaltstellung 3, weil die Drosselstelle 90 beispielsweise durch eine sich nicht auflösende Verstopfung verschlossen ist, so kann der im Auslaßkanal 94 verbleibende Staudruck manuell entlastet werden. Dazu wird zunächst die Abdeckung 160 mit dem Schalter 158 vom Gehäuse 12 entfernt. Der Schaltstößel 156 wird dabei durch die Feder 162 in die Schaltstellung 1 gedrängt. In der Schaltstel- lung 1 ist der Drehantrieb des Antriebskopfs ebenfalls abgeschaltet. Es ist gewährleistet, daß das System während der folgenden Arbeiten nicht selbsttätig anlaufen kann. Anschließend wird das Anschlagstück 128 bzw. der Flansch 130 vom Gehäsue 12 entfernt. Dadurch werden die Federelemente 126 entlastet und die Feder 116 verschiebt den Kolben 102 bezogen auf Fig.2 nach rechts. Dieser Hub erfolgt soweit, daß der Dichtsitz 114 geöffnet wird und das sich im Auslaßkanal 94 stauende Fluid durch die Ableitung 122 weiter in die Gesperre- und Bremsenkammer 20 abströmen kann. Nach dem völligen Abbau des Restdrucks im Auslaßkanal 94 und der dabei erfolgenden Entspannung des Gestänges 10, kann der Kolben 102 mit der handelsüblichen Drossel der Drosselstelle 90, der Feder 116, der Stützscheibe 118 sowie dem Sicherungsring 120 als Baueinheit aus der Stufenbohrung 106 entnommen und beispielsweise gereinigt werden. Der Antriebskopf ist erst wieder betriebsbereit, nachdem die gesamte Drucksensiereinrichtung ordnungsgemäß montiert ist und die Abdeckung 160 mit dem Schalter 158 am Gehäuse 12 befestigt ist.

Claims

Patentansprüche

1. Antriebskopf für ein drehantreibbares Gestänge (10) , insbes. zum Antreiben einer Bohrlochpumpe, mit

- einem Gehäuse (12), das Durchlässe (24, 26) für das Gestänge (10) aufweist,

- einem Drehantrieb,

- einer drehantreibbaren Hülse (30) , die einen Abschnitt des Gestänges (10) umschließend im Gehäuse (12) gelagert ist,

- einer Kupplung (40) , die das Gestänge (10) mit der Hülse (30) verbindet, und

- einer hydrodynamischen Rücklaufbremse (60, 70) zum kontrollierten Abbau von im Gestänge (10) gespeicherter Verdrillungsenergie, die im Betrieb einen Fluidstrom durch eine Drossestelle (90) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (90) mit einer Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) in Verbindung steht, die ein Überwachungssignal abgibt, wenn der Druck des Fluids über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.

2. Antriebskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) in Fluidstromrich- tung vor der Drosselstelle (90) angeordnet ist.

3. Antriebskopf nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal nur solange besteht, wie der Druck vor der Drosselstelle (90) einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.

4. Antriebskopf nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensiereinrichtung (102, 124, 126) einen Kolben (102) umfaßt, der in einer Bohrung (106) abdichtend verschiebbar geführt ist und durch ein Federelement (126) entgegen dem Druck des Fluids elastisch vorgespannt ist.

5. Antriebskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (126) auf der dem Kolben (102) entgegengesetzten Seite durch einen wegnehmbaren Anschlag (128) gehalten ist.

6. Antriebskopf nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (106) eine Ableitung (122) mündet, die der Kolben (102) freigibt, wenn der das Federelement (126) begrenzende Anschlag (128) weggenommen ist.

7. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (104) den Kolben (102) im wesentlichen in dessen Bewegungsrichtung durchsetzt und die Drosselstelle (90) innerhalb dieser Leitung (104) angeordnet ist.

8. Antriebskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal ein den Drehantrieb abschaltendes Schaltsignal ist.