NL9102097A - Samengestelde stator-constructie voor een motor voor het neerwaarts indrijven van boorgaten. - Google Patents

Description

Titel: Samengestelde stator-constructie voor een motorvoor het neerwaarts indrijven van boorgaten.

Achtergrond van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op boormotoren voor hetneerwaarts indrijven van boorgaten, in het bijzonder op eensamengestelde statorconstructie voor de boormotor welkeconstructie het boorvermogen van de motor verbetert door datover en om een stijve stator-vormer een elastomere bekledingis aangebracht. Alternatief kan die elastomere bekleding ookzijn aangebracht op de rotor.

Beschrijving van de stand van de techniek

Motoren voor het neerwaarts indrijven van boorgatenwerken met rechtstreeks snijdend werkzame, in een bepaalderichting borende of diepborende indrijving door het pompen vanboorfluïdum dóór de motor. Het werkzame gedeelte van de motorbevat een buitenste huis met daarin gemonteerd een stator,welke van een aantal afgerond nokvormige uitsteeksels isvoorzien en een binnen in die stator geplaatste eveneens vaneen aantal afgerond nokvormige uitsteeksels voorziene rotor.

Op typerende wijze bevat de rotor één afgerond nokvormiguitsteeksel minder dan de stator om de roterende pompwerk-zaamheid te vergemakkelijken. De rotor en de stator zijn metelkaar in ingrijping ter plaatse van oppervlakken welke degedaante hebben van schroefvormige, afgerond nokvormigeuitsteeksels voor het vormen van een afdichtoppervlak waar hetboorfluïdum op werkzaam is om de rotor binnen in de stator aante drijven. Bij de tot dusverre toegepaste, bekende systemenis hetzij de stator of de rotor vervaardigd uit elastomeermateriaal om de afdichting daartussen te handhaven.

Bij de huidige, bekende statoruitvoering is het elasto¬mere materiaal doorgaand van het binnenste schroefoppervlakuit over een buitenste cilindrisch oppervlak aangebrachtverbonden met het buitenste huis van de motor. Door devariaties in de dikte van het elastomere materiaal bij de tot dusverre bekende statoruitvoeringen moet er, bij de keuze vande fysische eigenschappen van het elastomere materiaal eenkeuze worden gedaan tussen een hoge waarde voor de materiaal-constante om de vorm van de afgerond nokvormige uitsteekselste bewaren onder de tijdens de werking optredende belastingenenerzijds en de noodzaak om een bevredigende afdichting tussenhet binnenoppervlak van de stator en het buitenoppervlak vande rotor te verzekeren. Naarmate de rotor draaiend voort¬schrijdt in het inwendige van de stator komt er een afdichtingtot stand op elk aanraakpunt. Het is echter moeilijk ombevredigende elastomere vormlichamen te vervaardigen welkestijf genoeg zijn om verwringing van het statoroppervlak tevoorkomen. Wanneer het snijdend werkzame boorkoppel groterwordt dan het hydraulische koppel dat ontwikkeld wordt door demotor tijdens het draaien van de boorkolom, gaat de statorover de rotor heen bewegen en beschadigt daardoor hetelastomere materiaal. Voorts wekt een variabele dikte van hetelastomere material warmte op in de kern hetgeen leidt tot eenachteruitgang van de materiaaleigenschappen.

Samenvatting van de uitvinding

Doel van de onderhavige uitvinding is de bezwaren ennadelen van de tot dusverre bekende boormotoren te ondervangendoor het aanbrengen van een stijve stator-vormer waarop eenelastomeer materiaal van gelijkmatige dikte gevormd wordtonder het aldus verbeteren van de afdichteigenschappen van desamenstellende onderdelen enerzijds en het daarbij tevensstijver maken van de stator voor het overbrengen van verhoogdetorsiekrachten.

De boormotor volgens de onderhavige uitvinding isvoorzien van elastomeer materiaal van nominaal gelijkmatigedikte gevormd op hetzij de stator of de rotor van de motor. Opdeze wijze wordt dat elastomere materiaal ruggelings gesteunddoor een stijf oppervlak waardoor verwringing en materiaal-achteruitgang wordt voorkomen zodat een maximaal werkzameprestatie wordt bereikt. Overeenkomstig een voorkeursuitvoe¬ringsvorm is een metalen stator-vormer in het motorhuis opgenomen ter verhoging van het over te brengen koppel zonderafschuivend werkzaam te zijn op het elastomere materiaal enzonder ernstige verwringing van de geometrische gedaante vande stator. Het elastomere materiaal wordt rechtstreeks op destator-vormer in een gelijkmatige dikte daarop gevormd. Dedikte van dat elastomeer materiaal kan afhankelijk van detoepassing variëren. Aanvullend kan de ruimte tussen destator-vormer en het buitenste huis worden opgevuld met extraelastomeer materiaal of een harssoort ter ondersteuning.

In het geval dat het de rotor is die met het elastomeremateriaal is bedekt wordt het elastomere materiaal ook op hetbuitenoppervlak van die rotor gevormd in nagenoeg gelijkmatigedikte voor samenwerking met een metalen stator. Evenals hetgeval is bij de stator wordt het elastomere materiaal daarbijondersteund door de daaraan gevormde afgerond nokvormigeuitsteeksels aan de metalen kern van de rotor ter verhogingvan de werkzaamheid. Het elastomere materiaal kan over hetrotorlichaam gevormd of geëxtrudeerd worden. Overeenkomstig deuitvinding is het ook mogelijk, dat oude rotoren wordengerepareerd door daarop een dunne laag elastomeer materiaalaan te brengen om eventuele non-conformiteiten aldus teelimineren.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm kan de met eenelastomere laag beklede rotor of stator worden toegepast in depomp voor het afleveren van fluïda zoals bijvoorbeeld met eenschachtputpomp. De rotor wordt daarbij mechanisch aangedrevenin het inwendige van de stator om fluïdum dóór de kamer teverpompen. Ook hierbij zorgt de bekleding uit elastomeermateriaal op hetzij de rotor of de stator voor een verbeterdafdichtcontact, terwijl de stijve ruggelingse steun welke aanhet elastomere materiaal wordt verleend de afschuifsterkte vande afgerond nokvormige uitsteeksels verbetert.

Verdere oogmerken, bijzonderheden en voordelen overeen¬komstig de uitvinding zullen nader blijken uit de hierondervolgende, gedetailleerde beschrijving van een uitvoerings-voorbeeld onder verwijzing naar de tekening.

Opsomming van de figuren van de tekening

In de tekening is een voorkeursuitvoeringsvorm overeen¬komstig de onderhavige uitvinding weergegeven en onderverwijzing daarnaar zal de uitvinding thans nog nader wordentoegelicht waarbij wordt opgemerkt dat in de beide figuren vande tekening voor overeenkomstige onderdelen dezelfdeverwijzingscijfers zijn gebezigd.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede-met-aanzicht van eenboormotor voorzien van een samengestelde statorconstructieovereenkomstig de onderhavige uitvinding; en fig. 2 is een langsdoorsnede-met-aanzicht van eenalternatieve uitvoeringsvorm van de boormotor voorzien vaneen met elastomeer materiaal beklede rotor.

Voorbeeldbeschriiving

Thans allereerst verwijzend naar fig. 1 is daarin indwarsdoorsnede het aandrijfgedeelte 12 van een neerwaartsindrijvende motor 10 afgebeeld. Overeenkomstig een voorkeurs¬uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt als motor 10 eenvan een aantal afgerond nokvormige uitsteeksels voorziensamenstel toegepast voor het aandrijven van boorgereedschappenen dergelijke door het verpompen van boorfluïdum dóór hetaandrijfgedeelte 12 van.de motor 10. Typerend voor eendergelijke, voor het neerwaarts borend indrijven bestemdemotoren 10 is, dat deze worden toegepast voor het rechtstreeksaandrijven van boorgereedschappen in een bepaalde richting envoor horizontale boorwerkzaamheden. De in het boorgat positiefneerwaarts verplaatste motor 10 volgens de onderhavige uit¬vinding is in staat om een hoog koppel bij naar verhoudinglage draaisnelheden te leveren zonder dat daardoor degeometrische gedaante van de stator/rotor-aandrijving 12 wordtverwrongen. Zoals typerend is voor dergelijke motoren 10 zetde stator/rotor-aandrijving 12 de door het boorfluïdumgeleverde fluïdum-energie om in een roterende en voort¬schrijdende beweging voor het aandrijven van de boorsnijrand.

Het aandrijfgedeelte 12 van de motor 10 omvat eenbuitenste huis 14 waarin een stijve stator-vormer 16 is aangebracht. Die stator-vormer 16 is van een configuratie meteen aantal afgerond nokvormige uitsteeksels. Anders dan de totdusverre bekende statorconstructies, waarbij die stator geheelis gevormd uit een elastomeer materiaal, is de stator-vormer16 overeenkomstig de onderhavige uitvinding gevormd uit stijfmateriaal, zoals metaal ter verhoging van de sterkte enstevigheid. De stijve stator-vormer 16 heeft een gelijkmatigedikte waardoor schroefvormige ruimtes 18 tussen het omhullendehuis 14 en de stator-vormer 16 worden gevormd. Overeenkomstigeen uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding kunnende schroefvormige ruimtes 18 worden gevuld met een elastomeermateriaal of een andere harssoort om aanvullende steun voor destator-vormer 16 te leveren. Die stator-vormer 16 is zodanigin het huis 14 bevestigd, dat het boorfluïdum door die stator-vormer 16 heen stroomt.

In het inwendige van die stator-vormer 16 is een van eenaantal afgerond nokvormige uitsteeksels voorziene, schroef¬vormige rotor 20 aangebracht voor het in die stator-vormeruitvoeren van een draaiende beweging wanneer boorfluïdum dóórde stator-vormer 16 wordt gepompt voor het aandrijven van hetsnijdend werkzame boorgereedschap. Die rotor 20 is van één vandergelijke afgerond nokvormige uitsteeksels minder voorziendan de stator-vormer 16 om een voortschrijden in het bijzonderrotatief voortschrijden van de rotor 20 in het inwendige vande motor 10 mogelijk te maken. Evenals het geval is met destator-vormer 16 is ook de rotor 20 gevormd door de werkingvan metaal ter verkrijging van de van het aantal afgerondnokvormige uitsteeksels voorziene configuratie.

Om te zorgen voor de nodige afdichting tussen de statoren de rotor om stromingskamers te creëren, waar het boor¬fluïdum doorheen wordt gepompt voor het aandrijven van derotor 20, moet hetzij de stator-vormer 16 of de rotor 20 zijnvoorzien van een elastomere bekledingslaag om te zorgen voorde afdichtend werkzame ineengrijping. Overeenkomstig eeneerste uitvoeringsvorm is een binnenoppervlak 22 van destator-vormer 16 voorzien van een laag elastomeer materiaal 24 van nominaal gelijkmatige dikte welke afdichtend tot ingrij-ping komt met de rotor 20 bij het draaien van die rotor in hetinwendige van de stator. Anders dan de gehele uit elastomeermateriaal gevormde statorlichamen overeenkomstig de relevantestand van de techniek waarbij de dikte van dat elastomeremateriaal varieert overeenkomstig de geometrische gedaante vandie stator, zorgt de gelijkmatige dikte van de elastomerebekledingslaag 24, welke wordt ondersteund door het metalenstator-vormerlichaam 16 overeenkomstig de onderhavige uitvin¬ding, voor een betere warmteverspreiding en afvoer. Tevensverschaft het stator-vormerlichaam 16 een ondersteuning voorde elastomere laag 24 waardoor zachter elastomeer materiaalkan worden toegepast met dienovereenkomstig verbeterdeafdichtende werkzaamheid ten opzichte van de rotor 20. Destijfheid van de stator-vormer 16 zorgt echter voor hetbehouden van de vorm van de afgerond nokvormige uitsteekselsaan de stator een en ander zodanig dat een groter koppel kanworden overgebracht zonder dat afschuifwerkzaamheid op dieafgerond nokvormige uitsteeksels 26 wordt uitgeoefend ofernstige verwringing van de inwendige geometrie van een enander wordt teweeggebracht. Dienovereenkomstig kan de samen¬gestelde stator danook niet zodanig verbuigen dat de rotor 20over de afgerond nokvormige uitsteeksels 26 heen kan bewegenin het geval dat het borend werkzame boor-snijkoppel groterzal worden dan het hydraulische koppel dat wordt ontwikkelddoor de motor 10 bij het draaien van de boorkolom.

Bij de alternatieve uitvoeringsvorm is, in plaats van opde stator-vormer 16 te zijn aangebracht, de elastomere laagaangebracht op het schroefvormige buitenoppervlak 28 van derotor 20, zoals aangegeven in fig. 2. Ook hierbij wordt deafdichtende ineengrijping tussen rotor 20 en stator 16verkregen wanneer de rotor 20 in het inwendige van de motor 10in een draaiende beweging is. De van afgerond nokvormigeuitsteeksels voorziene geometrie van de rotor 20 verschaft eenondersteuning voor de elastomere laag waardoor verwringing vandie rotor wordt voorkomen. Het aanbrengen van de elastomere laag over een rotorlichaam 20 kan worden toegepast voor hetopnieuw uitrusten voor gebruik van versleten of beschadigderotoren door een dunne gelijkmatige elastomere laag erop aante brengen.

Overeenkomstig de uitvinding is erin voorzien dat deelastomere laag hetzij op de rotor 20 of op de stator-vormer16 aangebracht op willekeurig geschikte wijzen met inbegripvan het extruderen van het elastomere materiaal rechtstreeksop het metaaloppervlak of door het vormen van een elastomeremof welke wordt gehecht aan het betrokken oppervlak. Ookandere, aanvullende methoden voor het aanbrengen kunnenmogelijkerwijs op geschikte wijze worden toegepast voor hetaanbrengen van elastomeer materiaal in een laag van gelijk¬matige dikte.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding is erinvoorzien, dat de samengestelde rotorconstructie of stator-vormerconstructie kan worden toegepast voor boormotoren maarook voor pompen voor het afleveren van fluïda. In een pomp kanhetzij de stator of de rotor het aandrijvende element zijn omde fluïdum-pompkamer te vormen. Het elastomere materiaal datis aangebracht op de stijve stator-vormer danwel op de rotorzorgt daarbij voor de afdichtende en pompende werkzaamheidterwijl de stijfheid van de genoemde onderdelen in staat stelttot het opnemen van hogere torsiekrachten waardoor een hogerfluïdumdebiet kan worden afgeleverd.

Uit het voorgaande zal het duidelijk zijn dat degedetailleerde beschrijving slechts bedoeld is ter verduide¬lijking en beter begrip van de uitvinding doch dat daarmeegeenszins enigerlei beperking wat betreft de strekking van deuitvinding bedoeld is, zodat de modificaties zoals deze vooreen deskundige op het onderhavige gebied voor de hand liggenmede dienen te worden gezien als vallend binnen de bescher-mingsomvang voor de onderhavige uitvinding, voor zovergedefinieerd in de hieronder volgende conclusies.

Claims (13)

1. Boormotor voor neerwaarts borend indrijvende boor-gereedschappen, omvattende: - een huis met een inlaat- en een uitlaateinde, waarboorfluïdum voor het activeren van die boormotor doorheenwordt gepompt; - een samengestelde stator met een inlaat- en eenuitlaat, in verbinding staande met de genoemde inlaat- enuitlaateinden van het genoemde huis, welke stator een stijvestator-vormer van schroefvormige configuratie bevat en eenelastomeer materiaal, aangebracht op een binnenoppervlak vandie stator-vormer, om een binnenste afdichtoppervlak voor diestator-vormer te vormen; en een schroefvormige rotor, welke draaibaar in die samen¬gestelde stator is aangebracht en afdichtend in ingrijping ismet het genoemde elastomere oppervlak van de genoemde stator-constructie om ten minste één fluïdumruimte te vormen, waarboorfluïdum doorheen wordt gepompt, om die rotor, rotatiefbinnen in de samengestelde stator aan te drijven en daardoortevens het genoemde boorgereedschap aan te drijven.

2. Boormotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hetgenoemde elastomere matèriaal op het genoemde binnenoppervlakvan de genoemde stator-vormer in gelijkmatige dikte langs datbinnenoppervlak aangebracht is, waarbij de stator-vormer destijve ondersteuning voor de elastomere laag vormt.

3. Boormotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat eenaantal schroefvormige ruimtes gevormd wordt tussen de genoemdestator-vormer en het genoemde huis.

4. Boormotor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat degenoemde schroefvormige ruimtes tussen stator-vormer en huiszijn opgevuld met een elastomeer materiaal voor extra onder¬steuning van de genoemde, samengestelde stator.

5. Boormotor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat degenoemde, gelijkmatige elastomere laag is gevormd als schroef¬ vormige mof aangebracht op het genoemde binnenoppervlak van degenoemde stator-vormer.

6. Boormotor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat degenoemde, gelijkmatige elastomere laag is geëxtrudeerd overhet genoemde stator-vormer-binnenoppervlak.

7. Boormotor voor neerwaarts borend indrijvende boorgereed-schappen, omvattende: - een huis met een inlaat- en een uitlaateinde, waarboorfluïdum voor het activeren van die boormotor doorheenwordt gepompt; - een stijve stator-vormer van schroefvormige configura¬tie met een schroefvormig binnenoppervlak, welke stator-vormeris bevestigd in het inwendige van dat huis waarbij boorfluïdumwordt gepompt dóór die stator-vormer; en - een rotor met schroefvormig buitenoppervlak, aan¬gebracht in de genoemde stator-vormer om daarin een draaiendebeweging uit te voeren naarmate boorfluïdum dóór dat huis voorhet aandrijven van het genoemde boorgereedschap stroomt; en - waarbij op hetzij het schroefvormige binnenoppervlakvan de genoemde stator-vormer of op het genoemde schroef¬vormige buitenoppervlak van de genoemde rotor elastomeermateriaal in gelijkmatige dikte is opgebracht voor hetafdichtend tot ingrijping komen op telkens het andere van diegenoemde oppervlakken van enerzijds de genoemde rotor enanderzijds de genoemde stator-vormer; welke afdichtendeineengrijping ten minste één fluïdumruimte vormt waar boor¬fluïdum doorheen wordt gepompt voor het rotatief aandrijvenvan de genoemde rotor in het inwendige van die stator-vormerdaarbij het genoemde boorgereedschap aandrijvend.

8. Boormotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat hetgenoemde elastomere materiaal een schroefvormige mof vormt,welke is gehecht aan hetzij het genoemde schroefvormigebinnenoppervlak van de genoemde stator-vormer danwel hetschroefvormige buitenoppervlak van de genoemde rotor.

9. Boormotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat hetgenoemde elastomere materiaal is geëxtrudeerd over hetzij het genoemde schroefvormige binnenoppervlak van de genoemdestator-vormer danwel het genoemde schroefvormige buiten¬oppervlak van de genoemde rotor.

10. Boormotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat eenaantal schroefvormige ruimtes is gevormd tussen de genoemdestator-vormer en het huis welke genoemde schroefvormigeruimtes zijn gevuld met een elastomeer materiaal voor hetondersteunen van de genoemde stator-vormer.

11. Boormotor voor het neerwaarts borend indrijven vanboorgereedschappen van de soort omvattende een huis met eeninlaat- en een uitlaateinde waar boorfluïdum voor hetactiveren van de genoemde boormotor doorheen wordt gepompt,een stijve stator-vormer van schroefvormige configuratie meteen schroefvormig binnenoppervlak, welke stator-vormer zodanigin het inwendige van het huis is bevestigd dat boorfluïdumdóór die stator-vormer wordt gepompt, en een schroefvormigerotor in het inwendige van die stator-vormer voor het daarinuitvoeren van een draaibeweging, welke rotor is voorzien vaneen schroefvormig buitenoppervlak, met het kenmerk, dat een elastomeer materiaal op hetzij het genoemde schroefvormigebinnenoppervlak van de stator-vormer of het schroefvormigebuitenoppervlak van de genoemde rotor zodanig is opgebrachtdat een afdichtende ineengrijping wordt gevormd tussen hetoppervlak van dat elastomere materiaal en het telkens anderevan de beide genoemde schroefvormige oppervlakken waarbij doordie rotor ten minste één fluïdumruimte wordt gevormd waarboorfluïdum doorheen wordt gepompt voor het rotatief aan¬drijven van de genoemde rotor in het inwendige van het huisvoor het aldus aandrijven van het genoemde boorgereedschapwaarbij dat elastomere materiaal een in hoofdzaak gelijkmatigedikte heeft voor het vormen van een schroefvormig afdicht-oppervlak.

12. Boormotor volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat eenaantal schroefvormige ruimtes is gevormd tussen de genoemdestator-vormer en het genoemde huis, welke schroefvormigeruimtes zijn gevormd met elastomeer harsmateriaal voor het verschaffen van extra ondersteuning voor de genoemde stator-vormer.

13. Boormotor volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat hetgenoemde elastomere materiaal een schroefvormige mof vormt,welke is gehecht aan hetzij het genoemde, schroefvormigebinnenoppervlak van de genoemde stator-vormer danwel aan hetgenoemde, schroefvormige buitenoppervlak van de genoemderotor.