NL8800307A

NL8800307A - Zelfsmerend boorgereedschap en afdichtelementen daarvoor.

Info

Publication number: NL8800307A
Application number: NL8800307A
Authority: NL
Original assignee: Drilex Syst Inc
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1988-09-16
Also published as: NO880855L; DE3805862A1; GB8802030D0; US4793424A; NO880855D0; FR2613417A1; DE3805862C2; GB2201442B; GB2201442A

Description

è --1- VO 1023

Zelfsmerend boorgereedschap en afdlchtelementen daarvoor.

De uitvinding heeft betrekking op gereedschap voor een olieput met middelen om te voorzien in een supplementaire smering van het lager-stelsel en in het bijzonder op een poreus afdichtelement, dat in staat is de stroom boormedia in het lagerstelsel mogelijk te maken, terwijl 5 beschadigende deeltjes worden gefiltreerd.

Afgedichte lagers en smeerstelsels voor gesmeerd gereedschap, zoals snijkoppen en rollenruimers zijn algemeen gebruikelijk om de nuttige levensduur van zulk gereedschap te verlengen. Zonder continue smering zal warmte en wrijving, veroorzaakt door het draaien van het ge-10 reedschap, de lagers beschadigen, hetgeen tot gevolg heeft, dat het gereedschap kan breken. Zonder afdichtingen om het lagerhuis af te sluiten zullen eveneens beschadigende deeltjes in het apparaat komen, terwijl smeermiddel daaruit kan ontsnappen.

In elk geval wordt de nuttige levensduur van het gereedschap em-15 stig beperkt. Zulke draaibare gereedschappen zijn in het algemeen voorzien van een smeermiddelreservoir en afdichtende elementen, teneinde de levensduur van het gereedschap te verlengen.

Een voorbeeld van zulk een afgedicht lagersysteem is Weergegeven in het Amerikaanse octrooischrift No. 4.182.425 dat gericht is op een rui-20 mer met een op druk gecompenseerd, afgedicht lagerstelsel.Gevonden werd echter, dat de lagere constructie met een initiatiale toevoer van smeermiddel de wolfraamcarbide snijelementen spaart en derhalve de mogelijkheid van een supplementaire toevoer van smeermiddel niet noodzakelijk was. Bij een verbetering van de snijelementen, teneinde hun nuttige 25 levensduur te verlengen, zijn ook verbeterde afdicht- en smeersystemen noodzakelijk. Het op druk gecompenseerde smeermiddelreservoir, dat afhangt van de druk in het boorgat, teneinde te voorzien in een continue toevoer van smeermiddel, is duur te verwezenlijken en kan buiten werking treden of uitgeput raken, hetgeen resulteert in beschadiging van het 30 gereedschap.

Andere systemen zijn ontwikkeld, waarbij de eigenschappen van het smeermiddel van het boormedium worden benut. Deze stelsels maken een vrije stroom door het gereedschap mogelijk, teneinde het boormedium voor het smeren van het lagerstelsel te gebruiken. Als gevolg van het forme-35 ren van snijdseldeeltjes, welke optreden in het fluïdum van het boorgat,

£ ί " J

* O i. W

-2- zijn beschadiging en verkeerde werking vaak het eindresultaat van dergelijke systemen.

Zulk gereedschap heeft een korte, nuttige levensduur en vereist veelvuldige vervanging.

5 De onderhavige uitvinding ondervangt de nadelen van de eerder be kende smeersystemen door te voorzien in een zelfsmerende boor voor een olieput waarbij gebruik wordt gemaakt van poreuze afdichtingen, welke de doorstroming van boorfluïdum door het boorgereedschap mogelijk maken, terwijl deze wordt gefilterd en voorkomen wordt, dat grote deeltjes van 10 het snijdsel uit de formatie het gereedschap beschadigen.

Het afdichtgereedschap volgens de uitvinding kan worden gebruikt bij verschillende gereedschappen voor het boren van gaten, waarbij gebruik wordt gemaakt van lageringen en een draaibeweging, teneinde door de koolreserveformatie te snijden. Rollenruimers en conische snijkoppen 15 zijn twee specifieke voorbeelden van dergelijk gereedschap, waarbij gebruik wordt gemaakt van een afdichtsyteem. Het afdichtsysteem bestaat uit poreuze of doorlatende afdichtelementen, welke beschadigende forma-tiedeeltes filtreren, terwijl de vrije doorstroming van boorfluïdum door het lagersysteem van het gereedschap mogelijk blijft, teneinde de lagers 20 te smeren en te koelen. De smeereigenschappen van het boormedium kan worden gebruikt om bestaande smering aan te vullen dan wel als enig smeermiddel.

Het afdichtsysteem omvat in het algemeen een paar poreuze of doorlatende afdichtelementen, geplaatst aan weerszijden van het inwendi-25 ge lagerstelsel, teneinde de smeerdoorgang te omsluiten. Bij voorkeur hebben de afdichtelementen de vorm van O-ringen met hetzij een rechthoekig of ronde dwarsdoorsnede. De afdichtingen kunnen gelegen zijn in af-dichtgroeven, gevormd hetzij in het stationaire montage-orgaan of het draaibare snijorgaan. Zulke groeven zijn normaliter aanwezig in derge-30 lijke gereedschappen, teneinde de gebruikelijke rubberafdichtingen op te nemen, welke worden gebruikt voor een positieve afdichting van de inwendige smeerkamer. De afdichtelementen kunnen zijn gevormd uit elk poreus of doorlatend materiaal, dat de deeltjesafmeting kan controleren, welke in het lagerstelsel, tezamen met het boorfluïdum binnenstromen.

35 Voorkeursmateriaalsamenstellingen voor de afdichtelementen omvatten netvormig schuim of schuim met open cellen, viltweefsel, gebreide kous, geweven of gebreid metaalgaas en gerold metallisch of synthetisch zeef- . sso r- - i -3- materiaal. De keuze van het materiaal hangt af van het formatiemateriaal, dat tegengekomen wordt en de booromstandigheden. De fluidumstroom door de afdichtingen en het gereedschap wordt vergemakkelijkt door de fluïdum-druk in het boorgat en de stuwende werking van de lagers binnen het ge-5 reedschap.

Andere doeleinden, eigenschappen en voordelen van de onderhavige uitvinding blijken uit de hierna volgende, gedetailleerde beschrijving in samenhang met de bijgaande tekeningen.

De uitvinding zal nu voor een beter begrip worden besproken met 10 verwijzing naar de bijgaande, gedetailleerde beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding in verband met de bijgaande tekeningen, waarin gelijke verwijzingcijfers betrekking hebben op dezelfde onderdelen en waarin: fig. 1 een dwarsdoorshede-aanzicht is van een conische snijkop, 15 waarbij het afdichtsysteem volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruikt; fig. 2 is een dwarsdoorsnede-aanzicht van een rollenruimer, waarbij het afdichtsysteem volgens de onderhavige uitvinding is gebruikt ; 20 en fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van een afdichtelement volgens de onderhavige uitvinding.

De figuren 1 en 2 van de tekening tonen twee voorbeelden van boor-gereedschap, dat wordt gebruikt in het vormen en af werken van boorgaten 25 voor olieputten, waarbij een afdichtelement 10 volgens de onderhavige uitvinding is toegepast. Pig. 1 toont een in hoofdzaak conisch snijkop-stelsel 20, terwijl fig. 2 een rollenruimerstelsel 40 toont. Het is duidelijk, dat deze twee gereedschappen dienen als voorbeeld van soorten boorstelsels, waarbij een afdichtelement 10 volgens de onderhavige uit-30 vinding is toegepast.

Zoals weergegeven in fig. 1 bestaat het afdichtsysteem volgens de uitvinding in hoofdzaak uit ten minste één afdichtelement 10. Het afdichtelement 10 is van het O-ring-type met hetzij een in hoofdzaak rechthoekige dwarsdoorsnede, zoals weergegeven in fig. 3 of een ronde 35 doorsnede, zoals dit normaliter wordt gevonden bij gebruikelijke af- dichtorganen. De dwarsdoorsnedevorm van het afdichtelement 10 is afhan- c c f·· r r r .

V» * v - k V_ * -4- % kelijk van de gewenste eigenschappen van het afdichtsysteem en de afmetingen en vorm van de groef, welke gevormd is in het gereedschap, waarin het afdichtelement 10 is gezet.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is het afdicht-5 element 10 vervaardigd uit poreus of doorlatend materiaal, dat een fluï-dumstroom daardoor mogelijk maakt, terwijl snijdseldeeltjes uit de formatie worden gefilterd. Op deze wijze kunnen de smeereigenschappen van het boorgatfluïdum worden gebruikt om het inwendige stelsel van het boorapparaat te smeren en te koelen terwijl beschadigende deeltjes worden 10 verhinderd in het gereedschap te treden. Het gefilterde fluïdum uit de hooromgeving kan worden gebruikt als supplement voor een smeerreservoir, dat bij vele gereedschappen aanwezig is en dat dient om het aanwezige smeermiddel te vervangen, wanneer dit uitgewerkt is of als enig middel voor het smeren van het inwendige stelsel. Het afdichtelement 10 kan 15 zijn vervaardigd uit elk poreus of doorlatend materiaal, dat de doorstroming mogelijk maakt, terwijl deeltjes worden gefilterd. Materiaal ven verschillende dichtheid en porositeit kan worden gebruikt in overeenstemming met de filtereisen, waarin begrepen de viscositeit van het fluïdum en de afmetingen en dichtheid van de deeltjes in het fluïdum 20 uit het boorgebied.

Voorkeursmateriaalsamenstellingen omvatten weefsels of vilt, netvormig schuim of schuim met open cellen, geweven metaalgaas, gebreide kous of gerold metallisch of synthetisch zeefmateriaal. Een zeer geschikt voorbeeld omvat thermisch in netvorm gebracht, flexibel, cellu-25 lair plastic met open poriën, vervaardigd door Scotfoam Corporation onder het ingeschreven handelsmerk Scotfelt en de naam is Customfelt.

Dit netvormige schuim is een samengeperst, flexibel polyester polyure-thaanschuim met een porositeitsgradering, gelegen tussen 100 en 4 poriën per centimeter. Een specifieke porositeit, wélke wordt toegepast, hangt 30 af van de natuurkundige eigenschappen van het fluïdumgebied, dat gefilterd moet worden en de beschikbare groefafmeting voor het opnemen van het afdichtelement 10. Zeer goede resultaten zijn bereikt met een afdichtelement 10 uit netvormig schuim, met een porositeit van 20 poriën/cm dat in staat is deeltjes uit te filteren,kleiner dan 35 micron in afmet- 35 . .

tmg.

Met verwijzing naar het specifiek gebruik van de afdichtelementen e P λ r. 1 , g L υ i* v i

Li . _____ t 'i -δ- ΙΟ toont fig. 1 een in hoofdzaak conisch snijkopstelsel 20, dat wordt gebruikt voor het verbreden van gaten en andere boorwerkzaamheden. Het snijkopstelsel 20 omvat in wezen een schacht of pen 22, waarop coaxiaal een vast mofdeel 24 is gemonteerd. Het vaste deel 24 kan een smeer- of 5 vetkamer 26 bevatten, welke dient om een continue toevoer van smeermiddel naar het lagerstelsel te bevorderen.

In het snijkopstelsel 20 bevat het lagerstelsel rollagers 28 en kogel 30. Draaibaar gemonteerd op het vaste mofdeel 24 is een snijorgaan 32, de mof 24 en het mes 32 aangebracht, welke samenwerken voor het 10 vormen van een doorgang 34 voor het smeermiddel daartussen. Geplaatst binnen de doorgang 34 voor het smeermiddel, welke samenwerkt met de vetkamer 26 is het lagerstelsel aanwezig. De smeermiddeltoevoer in de vetkamer 26 wordt gebruikt om het lagerstelsel te smeren en te koelen. Het continu gebruik van het gereedschap 20 resulteert echter in het uitput-15 ten van het smeermiddel.

Teneinde de smeermiddeltoevoer aan te vullen, zijn afdichtelemen-ten 10 geplaatst aan de overliggende einden van de smeerdoorgang 34, zodat voorfluïdum door het lagerstelsel heen kan treden. Zoals blijkt uit fig. 1 is een stel afdichtelementen 10 met verschillende diameter 20 geplaatst binnen het boorapparaat 20. De afdichtelementen 10 zijn gelegen binnen ringvormige groeven 36, gevormd in het draaibare snijorgaan 32.

Eventueel kunnen de groeven 36 zijn gevormd in het vaste mofdeel 24.

Deze groeven worden echter normaliter ook gevonden op zulk gereedschap voor het opnemen van de gebruikelijke rubber O-ringafdichtingen. De 25 doorlatende afdichtelementen 10 maken de doorstroming van boorfluïdum in elke richting door de smeermiddeldoorgang 34 en het lagerstelsel mogelijk.

De fluidumdruk in het boorgat en de stuwbeweging van de lagers 27 en 30 zullen de fluïdumstroom door de doorgang 34 bevorderen, waarbij uitgewerkt smeermiddel wordt vervangen en gemengd met de rest van het smeer-30 middel. Uiteraard kan het afdichtsysteem volgens de uitvinding als enige smeermiddelafdichting worden gebruikt wanneer het opnemen van een vetkamer ondoelmatig of ongewenst is. Eventueel kan slechts één afdicht-element 10 zijn opgenomen buiten een gebruikelijke afdichting, teneinde de fluïdumstroom slechts in één richting mogelijk te maken. In elk geval 35 maken de afdichtelementen 10 het mogelijk, dat een stroom boorfluïdum in het lagerstelsel kan treden, terwijl vaste deeltjes, welke de lagers 28 en 30 zouden beschadigen en de nuttige levensduur van het gereedschap 20 .6 6 0 1 * -6- <« bekorten, uitgefilterd worden.

Met verwijzing naar fig. 2 blijkt, dat het afdichtsysteem volgens de uitvinding kan worden gebruikt in ander boorgereedschap, zoals een rollenruimerstelsel 40. De rollenruimer 40 omvat in hoofdzaak een vast 5 montage-orgaan of spil 42 en een draaibaar snijorgaan 44, dat coaxiaal op de spil 42 gemonteerd is. Het snijorgaan 44 wordt in zijn stand gehouden door vaste eindbussen 46. De rollenruimer 40 heeft een paar af-dichtelementen 10, geplaatst aan overliggende einden van het ruimersnij-orgaan 44. De afdichtelementen 10 zijn gelegen in ringvormige groeven 48, 10 gevormd in het draaibare snijorgaan 44 en normaliter gebruikt voor het opnemen van gebruikelijke afdichtingen. Eventueel kunnen de ringvormige groeven ook gevormd zijn in de spil 42 of aan de einden van de bussen 46. Op deze wijze wordt een doorgang 50 voor smeermiddel gevormd tussen het snijorgaan 44 en het vaste orgaan 42 en kan zich uitstrekken voor 15 het vormen van een spleet tussen de bussen 46 en het snijorgaan 44 door het afdichtelement 10 daartussen te plaatsen. Gefiltreerd boorfluïdum kan in elke richting door de afdichtelementen 20 stromen naar de doorgang 50, zodat wrijvingsslijtage tussen de rollen 44 en de spil 42 wordt verminderd. De druk in het boorgat en de stuwende werking van het draaiende 20 snijorgaan 44 bevorderen de fluïdumstroom door de doorgang 50.

Het afdichtsysteem volgens de uitvinding voorziet in middelen voor het aanvullen van de smeermiddeltoevoer van een boorapparaat door de stroom gefilterd boorfluïdum in het lagerstelsel te leiden of de contactvlakken van het gereedschap. Eventueel kan het gefilterde boor-25 fluïdum worden gebruikt als enig smeermiddel voor samenwerkende vlakken.

De voorgaande, gedetailleerde beschrijving dient slechts ter verduidelijking en begrip voor de uitvinding en bepaalde modificaties zijn mogelijk zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

.88C Ciw

Claims

1. Afdichtsysteem voor een apparaat, dat kan boren in een vloeistof-omgeving voor het boren van een gat, welk apparaat een lagerstelsel heeft, waarbij het afdichtsysteem omvat: ten minste één doorlatend afdichtelement, geplaatst binnen.het faoorappa-5 raat, welk afdichtelement in staat is de stroom boorvloeistof door het apparaat te leiden, terwijl vaste deeltjes uit de boorvloeistof gefilterd worden.

2. Afdichtsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het afdichtsysteem een paar afdichtelementen omvat met aan overliggende zijden 10 van het lagerstelsel één van die afdichtelementen, waarbij het boorfluïdum door één van die afdichtelementen heen beweegt, door het lagerstelsel en door het andere afdichtelement.

3. Afdichtsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het boorapparaat ten minste één ringvormige groef heeft voor het opnemen 15 van een afdichtelement, waarbij één van de afdichtelementen gelegen is binnen die ringvormige groef van het boorapparaat.

4. Afdichtsysteem volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het afdichtelement is vervaardigd uit een netvormig schuimmateriaal, dat dient voor het daardoorheen leiden van de fluïdumstroom, terwijl vaste deel- 20 tjes uit het boorfluïdum worden gefilterd.

5. Afdichtsysteem volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het afdichtelement is vervaardigd uit viltweefselmateriaal, dat dient voor het daardoorheen leiden van de fluïdumstroom, terwijl vaste deeltjes uit het boorfluïdum worden gefilterd.

6. Afdichtsysteem volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het af dichtelement is vervaardigd uit geweven metaalgaasmateriaal.

7. Afdichtsysteem voor een apparaat voor het boren van een gat en dat werkt in de omgeving van een boorfluïdum met een vast montage-orgaan en snijorgaan, dat draaibaar is ten opzichte van het montage-30 orgaan, waarbij het montage-orgaan en het snijorgaan samenwerken voor het daartussen vormen van een doorgang voor smeermiddel, welk afdichtsysteem omvat: . 8 8 G [:; v. -8- ten minste één doorlatend afdichtelement, dat geplaatst is binnen de doorgang voor het smeermiddel tussen het snijorgaan en het montageorgaan van het boorapparaat, welk afdichtelement het daardoorheen leiden van boorfluïdum naar de doorgang voor smeermiddel mogelijk maakt, terwijl 5 vaste deeltjes uit het boorfluïdum, dat stroomt door dat afdichtelement, worden gegfilterd.

8. Afdichtsysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het af-dichtsysteem een stel afdichtelementen omvat, geplaatst aan overliggende einden van de doorgang voor smeermiddel, waarbij boorfluïdum via die af- 10 dichtelementen in de doorgang voor smeermiddel kan stromen.

9. Afdichtsysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat één van de vaste organen en het snijorgaan ten minste één ringvormige groef heeft voor het opnemen van dat afdichtelement.

10. Afdichtsysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het boor-15 apparaat een lagerstelsel heeft, geplaatst in de doorgang voor het smeermiddel, waarbij het boorfluldum, dat door die afdichtelementen stroomt, het lagerstelsel smeert.

11. Afdichtsysteem volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat voorzien is in een bepaalde toevoer van smeermiddel, door de doorgang voor 20 smeermiddel, waarbij het boorfluïdum de toevoer van smeermiddel tijdens het werken van het boorapparaat lean aanvullen.

12. Afdichtsysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het afdichtelement is vervaardigd uit een poreus materiaal met open cellen.

13. Afdichtsysteem volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het af-25 dichtelement is vervaardigd uit netvormig schuimmateriaal.

14. Afdichtsysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het afdichtelement is vervaardigd uit viltweefselmateriaal.

15. Afdichtsysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het afdichtelement is vervaardigd uit geweven metaalgaas.

16. Afdichtelement voor een boorgat voor een boorapparaat, dat werkt in de omgeving van een boorfluïdum en met een vast montageorgaan, dat samenwerkt met een draaibaar snijorgaan voor het daartussen vormen van een doorgang voor smeermiddel, welke smeermiddeldoorgang een lager stelsel daarbinnen omvat, welk afdichtsysteem omvat: 35 een stel doorlatende afdichtelementen, geplaatst binnen de doorgang voor smeermiddel aan weerskanten van het lagerstelsel, welke afdichtelementen . 8 8 0 0 S 0/ ΐ -9- de doorstroming van boorfluldum daardoorheen naar de doorgang voor smeermiddel mogelijk maken voor het smeren van het lagerstelsel, terwijl vaste deeltjes uit het boorfluidum, dat door die afdichtelementen heen stroomt, worden gefilterd.

17. Afdichtsysteem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat één van de vaste montageorganen en het snijorgaan een stel ringvormige groeven bevat, waarbij één van de afdichtelementen in elke groef is opgenomen, welke afdichtelementen zowel samenwerken met het montage-orgaan als het snijorgaan voor het omsluiten van de doorgang voor smeermiddel.

18. Afdichtsysteem volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het af- dichtelement is vervaardigd uit netvormig schuimmateriaal.

19. Afdichtorgaan volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het netvormige schuimelement een porositeit heeft in de orde van grootte van 100 poriën tot 4 poriën per centimeter. • 88 ¢1-:-07