SE2130146A1

SE2130146A1 - Rotary unit for drilling

Info

Publication number: SE2130146A1
Application number: SE2130146A
Authority: SE
Inventors: Per Gustafsson
Original assignee: Per Gustafsson
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2022-11-29
Also published as: SE544866C2; WO2022250603A1

Abstract

Rotationsenhet för borrning innefattande motor, reducerväxel och utgående axel anordnade i följd med gemensam centrumaxel i ett cylindriskt hölje dimensionerat för att införas i borrhålet. Motorn är en vätskedriven kugghjulsmotor innefattande centralhjul (6) och ett eller flera planethjul (7) vilka står i deplacerande kuggingrepp med centralhjulet, och vari motorns centralhjul är via ett axelparti (11) vridfast förbundet med solhjulet (12) av en efterkopplad planetväxel (13) vars planetbärare (24) står i rotationsöverförande ingrepp, direkt eller indirekt, med den utgående axeln (17).Rotary unit for drilling comprising motor, reduction gear and output shaft arranged in series with common center shaft in a cylindrical housing dimensioned to be inserted into the borehole. The motor is a fluid-driven gear motor comprising central wheel (6) and one or more planet wheels (7) which are in displacing gear engagement with the central wheel, and where the motor's central wheel is via a shaft part (11) rotatably connected to the sun gear (12) by a connected planetary gear (13) ) whose planet carrier (24) is in rotation-transmitting engagement, directly or indirectly, with the output shaft (17).

Description

Rotationsenhet för borrning UPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser en rotationsenhet för borrning innefattande motor, reducerväxel och utgående axel anordnade i följd med gemensam centrumaxel i ett cylindriskt hölje dimensionerat för att införas i borrhålet. Rotary unit for drilling TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a rotary unit for drilling comprising a motor, reduction gear and output shaft arranged in sequence with a common central axis in a cylindrical housing dimensioned to be inserted into the borehole.

BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Uppfinningen hänför sig närmare bestämt till en rotationsenhet för borrning anpassad till den typ av öppna hydrauliska system vilka utnyttjar vatten, eller annan miljövänlig vätska, både som drivmedium och som spolmedium för att transportera bort borrdamm ur borrhålet. En rotationsenhet enligt uppfinningen kan till exempel utnyttjas i samband med borrning eller slagborrning i mark och berg. BACKGROUND AND KNOWN TECHNOLOGY The invention relates more specifically to a rotary unit for drilling adapted to the type of open hydraulic systems which use water, or other environmentally friendly liquid, both as a driving medium and as a flushing medium to transport drilling dust out of the borehole. A rotation unit according to the invention can, for example, be used in connection with drilling or impact drilling in soil and rock.

Det är ett känt problem hos vattendrivna system att avsaknaden av smörjmedel typiskt måste kompenseras genom större spel mellan kontaktytor i rörelse, vilket i sin tur vanligtvis resulterari läckage och en därmed sammanhängande reducerad verkningsgrad. It is a known problem with water-powered systems that the lack of lubricant typically has to be compensated for by greater clearance between moving contact surfaces, which in turn usually results in leakage and an associated reduced efficiency.

UPPFINNINGEN I KORTHET Föreliggande uppfinning syftar till att utforma en av vatten eller annan miljövänlig vätska driven rotationsenhet för borrning på sådant sätt att den levererar både lågt läckage och hög verkningsgrad. THE INVENTION IN BRIEF The present invention aims to design a rotary unit driven by water or other environmentally friendly liquid for drilling in such a way that it delivers both low leakage and high efficiency.

Syftet uppfylls genom en rotationsenhet av inledningsvis nämnt slag, vari motorn är en vätskedriven kugghjulsmotor innefattande centralhjul och ett eller flera planethjul vilka står i deplacerande kuggingrepp med centralhjulet, och vari motorns centralhjul är via ett axelparti vridfast förbundet med solhjulet av en efterkopplad planetväxel vars planetbärare står i rotationsöverförande ingrepp, direkt eller indirekt, med den utgående axeln. The purpose is fulfilled by a rotation unit of the type mentioned at the outset, where the motor is a fluid-driven gear motor comprising a central wheel and one or more planet wheels which are in displacing gear engagement with the central wheel, and where the central wheel of the motor is via a shaft section torsionally connected to the sun wheel of a connected planetary gear whose planet carrier stands in rotationally transmitting engagement, directly or indirectly, with the output shaft.

En teknisk effekt och fördel som tillhandahålls av den föreslagna kombinationen kugghjulsmotor och planetväxel är att varvtalet hos utgående axel kan reduceras väsentligt trots minimal axiell längd hos aggregatet. A technical effect and advantage provided by the proposed gear motor and planetary gear combination is that the speed of the output shaft can be significantly reduced despite the minimal axial length of the assembly.

Som exempel på detta kan ett utförande av rotationsenheten innefatta en kugghjulsmotor vari varvtalsförhållandet mellan planethjul och centralhjul är 2,5:1, eller med andra ord vari centralhjulet uppvisar 2,5 gånger antalet kuggar hos planethjulet. Detta förhållande kan resultera i en nedväxling från ett varvtal hos planethjulen om 4000 rpm till 1600 rpm hos centralhjulet, t.ex. Om i den efterkopplade planetväxeln solhjul och planeter har inbördes samma antal kuggar erhålls ett varvtalsförhållande om 4:1. Varvtalet hos den utgående axeln är i detta utförande således nedväxlat till 400 rpm. As an example of this, an embodiment of the rotation unit may include a gear motor in which the speed ratio between planet wheel and central wheel is 2.5:1, or in other words where the central wheel has 2.5 times the number of teeth of the planet wheel. This ratio can result in a downshift from a speed of the planet wheels of 4000 rpm to 1600 rpm of the central wheel, e.g. If in the connected planetary gear the sun gear and planets have the same number of teeth, a speed ratio of 4:1 is obtained. In this version, the speed of the output shaft is thus reduced to 400 rpm.

Det skall tilläggas, att genom tillkoppling av en andra planetväxel i serie med den första kan på motsvarande sätt varvtalet hos den utgående axeln reduceras till 100 rpm, t.ex. It should be added that by connecting a second planetary gear in series with the first one, the speed of the output shaft can be correspondingly reduced to 100 rpm, e.g.

En annan teknisk effekt och fördel som tillhandahålls av den föreslagna kombinationen är att aggregatet kan inrymmas i ett omslutande cylindriskt hölje av reducerad axiell längd. En bidragande orsak till aggregatets korta längd är utformningen av kugghjulsmotorn hos vilken centralhjulet drivs av planethjul av väsentligt mindre radie, och som därför kan fördelas runt centralhjulet i en kompakt enhet av minimerad längd med ett bibehållet effektivt och arbetande kuggingrepp, och med en verkningsgrad som motsvarar verkningsgraden hos en betydligt längre, konventionellt utformad kugghjulsmotor. Another technical effect and advantage provided by the proposed combination is that the assembly can be housed in an enclosing cylindrical housing of reduced axial length. A contributing factor to the short length of the unit is the design of the gear motor in which the central wheel is driven by planetary gears of a significantly smaller radius, and which can therefore be distributed around the central wheel in a compact unit of minimized length with a maintained efficient and working gear engagement, and with an efficiency equivalent to the efficiency of a significantly longer, conventionally designed gear motor.

Ett avlopp för drivvätska är anordnat att mynna i utsidan av nämnda axelparti, för att därifrån leda in till en centralt belägen utloppskanal som löper axiellt från axelpartiet, genom solhjulet och den utgående axeln. Axelpartiet mellan kugghjulsmotorns centralhjul och solhjulet av den efterkopplade planetväxeln verkar därför som en svivel vilken sammanför kugghjulsmotorns drivflöden och för in avloppsvattnet i den centrala utloppskanalen. A drain for driving fluid is arranged to open on the outside of said shaft part, to lead from there to a centrally located outlet channel which runs axially from the shaft part, through the sun wheel and the output shaft. The shaft part between the gear motor's central wheel and the sun gear of the connected planetary gear therefore acts as a swivel which brings together the drive flows of the gear motor and brings the waste water into the central outlet channel.

I ett utförande är motorns centralhjul och planethjulen vridbart lagrade, dels i en uppströms belägen motorrumsgavel och dels i en nedströms belägen motorrumsgavel sett i drivvätskans flödesriktning, varvid den uppströms belägna motorrumsgaveln innefattar ett inlopp för drivvätska för vart och ett av planethjulen och den nedströms belägna motorrumsgaveln innefattar ett utlopp för drivvätska för vart och ett av planethjulen, varvid utloppen mynnar i ett ringformigt hålrum som är öppet mot nämnda axelparti. In one embodiment, the engine's central wheel and the planet wheels are rotatably mounted, partly in an upstream engine compartment end and partly in a downstream engine compartment end seen in the direction of flow of the propellant, whereby the upstream engine compartment end includes an inlet for propellant for each of the planet wheels and the downstream engine compartment end comprises an outlet for drive fluid for each of the planet wheels, the outlets opening into an annular cavity that is open to said shaft portion.

Genom det ringformade hålrummet står axelpartiets avloppsmynning i ständig förbindelse med drivvätskan så att ett obrutet flöde kan upprätthållas genom den centrala utloppskanalen. Övriga detaljer, fördelar och tekniska effekter samt särdrag hos uppfinningen framgår av nedanstående detaljerade beskrivning och de efterföljande osjälvständiga patentkraven. Through the annular cavity, the shaft part's drain mouth is in constant connection with the driving fluid so that an uninterrupted flow can be maintained through the central outlet channel. Other details, advantages and technical effects as well as features of the invention can be seen from the detailed description below and the subsequent independent patent claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGAR Utföringsformer av uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bilagda schematiska ritningar, vari Fig. 1 är ett längdsnitt i snittplanet l-l av Fig. 3, gående genom centrum av en rotationsenhet för borrning enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 är ett tvärsnitt i snittplanet ll-ll av Fig. 1, sett i vätskans flödesriktning genom rotationsenheten från vänster till högeri Fig. 1, Fig. 3 är ett tvärsnitt i snittplanet lll-lll av Fig. 1 sett i motsatt riktning till vätskans flödesriktning genom rotationsenheten, och Fig. 4 är ett bortbrutet parti av längdsnittet av Fig. 1 visat i större skala och med alternativt utförande av en i uppfinningen ingående planetväxel. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to attached schematic drawings, in which Fig. 1 is a longitudinal section in the section plane 1-1 of Fig. 3, passing through the center of a rotary unit for drilling according to the present invention, Fig. 2 is a cross section in the sectional plane ll-ll of Fig. 1, seen in the direction of flow of the liquid through the rotary unit from left to right in Fig. 1, Fig. 3 is a cross-section in the sectional plane lll-lll of Fig. 1 seen in the opposite direction to the direction of flow of the liquid through the rotary unit, and Fig. 4 is a broken away portion of the longitudinal section of Fig. 1 shown on a larger scale and with an alternative design of a planetary gear included in the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSEXEIVIPEL Inledningsvis skall noteras att ritningsfigurerna är schematiska och i första hand ägnade att komplettera beskrivningstexten. För enkelhets skull är ingrepp mellan kuggar i motor och planetväxlar illustrerade genom korsvis snittmarkering, med undantag för Fig. 2 vari kuggkransar på solhjul och planethjul indikeras medelst två koncentriska cirklari hjulens periferier. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Initially, it should be noted that the drawing figures are schematic and primarily intended to supplement the description text. For convenience, engagement between gears in motor and planetary gears is illustrated by cross-sectional marking, with the exception of Fig. 2 where ring gears on sun gears and planet gears are indicated by two concentric circles of the wheel peripheries.

Fig. 1 är ett axiellt snitt genom centrumaxeln CL av en rotationsenhet 1 avsedd för borrning. Rotationsenheten 1 består av ett cylindriskt hölje 2 vars utvändiga diameter överensstämmer med diametern hos ett borrör (ej visat) som kan anslutas i den enligt ritningen vänstra änden av rotationsenheten 1. I nämnda ände föreligger en samlingskammare 3 till vilken drivvätska, företrädesvis vatten, matas vid högt tryck. Vattnets tryck i kammaren 3 kan uppgå till storleksordningen ca 180 bar. I vattnets flödesriktning, från vänster till högeri Fig. 1, är nedströms om samlingskammaren 3 anordnad en första motorrumsgavel 4, vilken tillsammans med en nedströms om densamma anordnad andra motorrumsgavel 5 bildar ett cylindriskt motorrum, med en omslutande cylindrisk vägg som utgörs av en del-längd av det omgivande höljet I motorrummet är en kugghjulsmotor anordnad för att drivas i rotation av det trycksatta vattnet i samlingskammaren 3. Motorns axiella utsträckning i rotationsenheten illustreras med dubbelpilen M. Kugghjulsmotorn innefattar ett centralhjul 6 vilket ståri kuggingrepp med ett antal planethjul 7, samtliga lagrade för rotation i de första och andra motorrumsgavlarna 4 och 5. Centralhjulets och planethjulens kuggar är på i sig känt sätt utformade för ett vätskedeplacerande ingrepp. Fig. 1 is an axial section through the center axis CL of a rotary unit 1 intended for drilling. The rotation unit 1 consists of a cylindrical casing 2 whose outer diameter corresponds to the diameter of a drill pipe (not shown) which can be connected at the left end of the rotation unit 1 according to the drawing. high pressure. The pressure of the water in the chamber 3 can amount to approximately 180 bar. In the direction of water flow, from left to right in Fig. 1, a first engine room end 4 is arranged downstream of the collection chamber 3, which together with a second engine room end 5 arranged downstream of the same forms a cylindrical engine room, with an enclosing cylindrical wall consisting of a part length of the surrounding casing In the engine compartment, a gear motor is arranged to be driven in rotation by the pressurized water in the collection chamber 3. The axial extent of the motor in the rotation unit is illustrated by the double arrow M. The gear motor comprises a central wheel 6 which is in gear engagement with a number of planet wheels 7, all of which are mounted for rotation in the first and second engine compartment ends 4 and 5. The teeth of the central wheel and the planet wheels are designed in a manner known per se for a fluid-displacing engagement.

Här skall noteras att Fig. 1 visar ett utförande av kugghjulsmotorn som i själva verket innefattar fyra planethjul 7 anordnade med ett inbördes vinkelavstånd om 90°, varav dock endast två kan återges i ett längdsnitt genom centrumaxeln CL. lnloppskanaler 8 för kontinuerlig matning av trycksatt vatten till motorn, vid drift, är upptagna genom den första motorrumsgaveln 4, medan utloppskanaler 9 för kontinuerlig utmatning av vatten från motorn är upptagna genom den andra motorrumsgaveln 5. Samtliga kuggingrepp mellan centralhjulet och de omgivande planethjulen är tillordnade separata inlopps- och utloppskanaler för genomströmmande vatten, varvid dessa inlopps- och utloppskanaler 8 respektive 9 är inbördes vinkelförskjutna runt centrumaxeln. Vinkelförskjutningens karaktär illustreras schematiskt med streckade linjeri Fig.It should be noted here that Fig. 1 shows an embodiment of the gear motor which in fact includes four planet wheels 7 arranged with a mutual angular distance of 90°, of which only two can be reproduced in a longitudinal section through the center axis CL. Inlet channels 8 for the continuous supply of pressurized water to the engine, during operation, are taken up through the first engine compartment end 4, while outlet channels 9 for the continuous discharge of water from the engine are taken up through the second engine compartment end 5. All gear engagements between the central wheel and the surrounding planet wheels are assigned separate inlet and outlet channels for water flowing through, these inlet and outlet channels 8 and 9 respectively being angularly offset from each other around the central axis. The nature of the angular displacement is schematically illustrated with dashed lines in Fig.

För tydlighets skull skall förklaras att tilloppet till den övre inloppskanalen 8 i Fig. 1 befinner sig i den bortbrutna delen av snittvyn och återges därför inte i Fig. 1, medan tilloppet till den nedre tilloppskanalen 8 i Fig. 1 befinner sig i godset av motorrumsgaveln 4 och är därför skymd och illustrerad med streckade linjer. For the sake of clarity, it must be explained that the inlet to the upper inlet channel 8 in Fig. 1 is in the broken away part of the sectional view and is therefore not shown in Fig. 1, while the inlet to the lower inlet channel 8 in Fig. 1 is in the cargo of the engine compartment end 4 and is therefore obscured and illustrated with dashed lines.

Utloppskanalerna 9 mynnar i ett ringformat hålrum 10 i vilket de enskilda utloppsflödena sammanförs i ett kontinuerligt vätskefyllt utrymme. Hålrummet 10 kan vara utfört som en ursvarvning i den nedströms vända sidan av den andra motorrumsgaveln 5. Hålrummetkan alternativt utgöras av en outnyttjad tom sektion av rotationsenheten. The outlet channels 9 open into an annular cavity 10 in which the individual outlet flows are brought together in a continuous liquid-filled space. The cavity 10 can be designed as a twist in the downstream facing side of the second engine compartment end 5. The cavity can alternatively be made up of an unused empty section of the rotation unit.

Från nedströms ände av centralhjulet 6 utgår ett axelparti 11, vilket sträcker sig genom den andra motorrumsgaveln 5 och förbi hålrummet 10. Via axelpartiet 11 är kugghjulsmotorns centralhjul 6 vridfast förbundet med ett solhjul 12 av en första efterkopplad planetväxel 13 (se dubbelpilen 13). Solhjulet 12 och centralhjulet 6 kan vara kopplade inbördes medelst gängförbindning i en delning 14 genom axelpartiet I utsidan av axelpartiet 11 mynnar ett inlopp 15 som sträcker sig i radiell riktning in till en central, genom axelpartiet 11 och solhjulet 12 löpande dräneringskanal 16. Dräneringskanalen 16 fortsätter genom en i rotation driven utgående axel 17, för att mynna i den utgående axelns nedströms belägna ände 18. Nämnda ände uppvisar lämpligen kopplingsorgan, exempelvis i form av en gänga 19, för montering av borrkrona eller annat verktyg i änden av den utgående axeln 17. Dräneringskanalen 16 leder vattnet till borrkronan i och för spolning av borrhålet. Dräneringskanalen 16 kan därmed också anses utgöra en spolvattenkanal. From the downstream end of the central wheel 6, a shaft section 11 emanates, which extends through the second engine compartment end 5 and past the cavity 10. Via the shaft section 11, the gear motor's central wheel 6 is rotatably connected to a sun wheel 12 by a first downstream planetary gear 13 (see double arrow 13). The sun wheel 12 and the central wheel 6 can be connected to each other by means of a threaded connection in a division 14 through the shaft part. On the outside of the shaft part 11, an inlet 15 that extends in the radial direction opens into a central drainage channel 16 running through the shaft part 11 and the sun wheel 12. The drainage channel 16 continues through a rotating output shaft 17, to open into the output shaft's downstream end 18. Said end suitably exhibits coupling means, for example in the form of a thread 19, for mounting a drill bit or other tool at the end of the output shaft 17. The drainage channel 16 leads the water to the drill bit in and for flushing the borehole. The drainage channel 16 can thus also be considered to constitute a flushing water channel.

För utjämning av det axiella tryck som vattnet utövar mot centralhjulet 6 är en tryckutjämningskanal 20 lämpligen anordnad genom centralhjulet för att tryckmässigt förbinda centralhjulets båda ändplan 21 och I ett utförande är planethjulen 23 av den första planetväxeln 13 roterbart lagrade i en planetbärare 24, vilken i sin tur är vridfast förbunden med solhjulet 25 av en andra efterkopplad planetväxel 26 (se dubbelpilen 26). Planetbäraren 24 och solhjulet 25 kan såsom visas i Fig. 1 vara utförda med axeltappar 27 respektive 28 som är vridbart mottagna i säten av motsvarande form, anordnade i solhjulet 12 respektive i en till den andra planetväxeln hörande planetbärare 29. Planethjulen 30 av den andra planetväxeln är roterbart lagrade i nämnda planetbärare 29, vilken i sin tur är vridfast förbunden med den utgående axeln I detta sammanhang skall noteras att Fig. 1 och 2 visar ett utförande av planetväxlarna som innefattar fyra planethjul 23 eller 30 anordnade med ett inbördes vinkelavstånd om 90°, varav dock endast två kan återges i ett längdsnitt genom centrumaxeln CL. In order to equalize the axial pressure that the water exerts against the central wheel 6, a pressure equalization channel 20 is suitably arranged through the central wheel to pressure-wise connect both end planes 21 of the central wheel, and in one embodiment the planet wheels 23 of the first planetary gear 13 are rotatably stored in a planet carrier 24, which in its turn is rotatably connected to the sun gear 25 by a second connected planetary gear 26 (see double arrow 26). The planet carrier 24 and the sun gear 25 can, as shown in Fig. 1, be designed with axle pins 27 and 28, respectively, which are rotatably received in seats of corresponding shape, arranged in the sun gear 12 and in a planet carrier 29 belonging to the second planetary gear, respectively. The planet gears 30 of the second planetary gear are rotatably stored in said planet carrier 29, which in turn is rotatably connected to the output shaft. In this context, it should be noted that Fig. 1 and 2 show an embodiment of the planetary gears which include four planet wheels 23 or 30 arranged with a mutual angular distance of 90° , of which, however, only two can be reproduced in a longitudinal section through the central axis CL.

Uppfinningen är emellertid inte begränsad till det visade utförandet, utan innefattar generellt utnyttjandet av två eller flera planethjul i en eller flera planetväxlar verksamt kopplade till en vätskedriven kugghjulsmotor innehållande ett centralhjul som är tillordnat två eller flera planethjul. However, the invention is not limited to the embodiment shown, but generally includes the use of two or more planet wheels in one or more planetary gears operatively connected to a fluid-driven gear motor containing a central wheel which is assigned to two or more planet wheels.

Den utgående axeln 17 är styrd och lagrad i en bussning 31 viken är instucket monterad i den nedströms belägna änden av höljet 2. En på den utgående axeln 17 monterad fläns 32 har en axiellt förlängd cylindrisk vägg 33 vilken omsluter bussningen 31 och möter höljet 2 under samma utvändiga diameter, varigenom rotationsenheten uppvisar en obruten periferi i hela sin längd. Den utgående axeln uppbär med andra ord en cirkulär fläns med en axiellt utsträckt cylindrisk vägg som vid drift bildar en roterande del av rotationsenhetens utsida Det skall noteras att planetväxlarnas utvändiga kuggkrans 34 kan vara instucket monterad i höljet 2, men att den också alternativt kan vara integrerat formad i insidan av höljet 2. Kuggkransen 34 kan såsom visas i Fig. 1 sträcka sig i obruten längd genom den första och den andra planetväxeln. I utföranden med fler än två planetväxlar kan samtliga vara tillordnade en gemensam kuggkrans. The output shaft 17 is guided and supported in a bushing 31 which is socket mounted in the downstream end of the housing 2. A flange 32 mounted on the output shaft 17 has an axially extended cylindrical wall 33 which encloses the bushing 31 and meets the housing 2 below the same external diameter, whereby the rotation unit exhibits an unbroken periphery throughout its length. In other words, the output shaft supports a circular flange with an axially extended cylindrical wall which, in operation, forms a rotating part of the outside of the rotation unit. It should be noted that the outer ring gear 34 of the planetary gears can be socket-mounted in the casing 2, but that it can also alternatively be integrated formed in the inside of the housing 2. The ring gear 34 can, as shown in Fig. 1, extend in unbroken length through the first and second planetary gears. In designs with more than two planetary gears, all can be assigned to a common ring gear.

Den ovan beskrivna lösningen för en i ett borrhål nedsänkbar eller inskjutbar rotationsenhet för borrning resulterar i ett kort aggregat med korta kuggsegment, mindre deplacement och korta flödesvägar för vattnet. Genom nedväxling av varvtalet i två eller flera steg kan motorn dimensioneras att arbeta vid ett högre varvtal och samtidigt leverera verksamt moment till den utgående axeln. Den kompakta uppbyggnaden av motorn och växlarna resulterar i ett acceptabelt inre läckage som möjliggör användning av en hydraulisk vattendriven kugghjulsmotori en tillämpning, vari drivvattnet även utnyttjas för spolning av borrhålet. The solution described above for a submersible or insertable rotary unit for drilling in a borehole results in a short assembly with short tooth segments, less displacement and short flow paths for the water. By downshifting the speed in two or more steps, the engine can be dimensioned to work at a higher speed and at the same time deliver effective torque to the output shaft. The compact structure of the motor and gears results in an acceptable internal leakage which enables the use of a hydraulic water-driven gear motor in an application where the drive water is also used for flushing the borehole.

Av ovanstående beskrivning inses att dräneringskanalen 16 sträcker sig genom tre komponenter, nämligen solhjulet 12, solhjulet 25 och den utgående axeln 17, vilka roterar med inbördes olika rotationshastigheter. Utan tätningar mellan glidytor kan ett mindre läckage ändå accepteras mellan komponenterna, särskilt som den kompakta uppbyggnaden med korta flödesvägar totalt sett även ger färre läckagevägar. From the above description it can be seen that the drainage channel 16 extends through three components, namely the sun gear 12, the sun gear 25 and the output shaft 17, which rotate at mutually different rotational speeds. Without seals between sliding surfaces, a small leakage between the components can still be accepted, especially as the compact construction with short flow paths also results in fewer leakage paths overall.

I ett alternativt utförande kan dräneringar dock vid behov vara utförda i form av runtomgående spår 35 genom kuggarna i omkretsriktningen av solhjul, planethjul och den yttre kuggkransen. Spåren 35 är i förekommande fall så placerade inbördes, att de bildar en fri passage för vatten och förhindrar därmed att hjulens rotation bromsas av läckagevatten. In an alternative embodiment, however, drains can, if necessary, be made in the form of circumferential grooves 35 through the teeth in the circumferential direction of the sun gear, planet gear and the outer ring gear. The grooves 35 are, where applicable, so placed together that they form a free passage for water and thus prevent the rotation of the wheels from being slowed down by leakage water.

Av utformningsalternativ kan nämnas möjligheten att forma motorns centralhjul 6 och solhjulet 12 av den efterkopplade planetväxeln i ett stycke. I detta utförande kan den nedströms belägna motorrumsgaveln 5 utföras i två delar med delningsplanet i centrumlinjen för att underlätta montering. Design alternatives include the possibility of forming the motor's central wheel 6 and the sun wheel 12 of the connected planetary gear in one piece. In this embodiment, the downstream engine compartment end 5 can be made in two parts with the dividing plane in the center line to facilitate assembly.

Av andra alternativ kan nämnas möjligheten att forma den andra planetväxelns solhjul 25 i ett stycke med planetbäraren 23 av den första planetväxeln, liksom möjligheten att integrera den utgående axeln 17 med planetbäraren 29 av den andra planetväxeln. Ännu ett utföringsalternativ visas i Fig. 4. Utförandet av Fig. 4 skiljer sig från ovan beskrivna utförande genom att den första planetväxelns planethjul är utförda som ringar eller kuggkransar 36, vilka är roterbart lagrade utvändigt om en från planetbäraren 24 utskjutande lagertapp 37. Självfallet kan, i förekommande fall, flera eller samtliga i en rotationsenhet ingående planetväxlar uppvisa planethjul utformade som planethjulet Även om utföringsexemplet visar en enstaka motorenhet 6, 7 skall framhållas, att alternativa utföranden kan innefatta två eller flera motorenheter kopplade i följd med inbördes vridfast förbundna centralhjul. Likaså kan i förekommande fall även fler än två planetväxlar kopplas i serie. Other options include the possibility of forming the sun gear 25 of the second planetary gear in one piece with the planet carrier 23 of the first planetary gear, as well as the possibility of integrating the output shaft 17 with the planet carrier 29 of the second planetary gear. Another design alternative is shown in Fig. 4. The design of Fig. 4 differs from the design described above in that the planet wheels of the first planetary gear are designed as rings or ring gears 36, which are rotatably mounted on the outside of a bearing pin 37 projecting from the planet carrier 24. Of course, , where applicable, several or all of the planetary gears included in a rotation unit have planet wheels designed like the planet wheel. Even though the design example shows a single motor unit 6, 7, it should be emphasized that alternative designs can include two or more motor units connected in series with mutually torsionally connected central wheels. Likewise, where appropriate, more than two planetary gears can also be connected in series.

Fackmannen inser att för tillverkning och montering av rotationsenheten kan erfordras invändig maskinbearbetning av höljet, liksom svetsning, krympning eller skruvmontage för fixering av motorrumsgavlarna och av styrbussningen för den utgående axeln. Utan att det särskilt visas i denna beskrivning inses det av fackmannen likaså, att glid- eller kullager kan utnyttjas i lagringen av motorns centralhjul och planethjul i motorrumsgavlarna, liksom i lagringen av planetväxlarnas planethjul i tillhörande planetbärare. Those skilled in the art will appreciate that the manufacture and assembly of the rotary assembly may require internal machining of the casing, as well as welding, crimping or bolting to secure the engine bay ends and the output shaft guide bushing. Without it being particularly shown in this description, it is also understood by the person skilled in the art that slide or ball bearings can be used in the storage of the engine's central wheel and planet gear in the engine compartment end walls, as well as in the storage of the planetary gears' planet wheels in associated planet carriers.

Av ovanstående inses också att den framlagda lösningen inte är begränsad till det i ritningar visade utföringsexemplet utan skall tolkas i en vidare mening så som lösningen är definierad i vidhängande patentkrav.From the above it is also understood that the presented solution is not limited to the embodiment shown in the drawings, but must be interpreted in a broader sense as the solution is defined in the attached patent claims.

Claims

1. Rotary unit for drilling comprising motor (6, 7), reduction gear (13; 14) and output shaft (17) arranged in series with common center shaft (C) in a cylindrical housing (2) dimensioned to be inserted into a borehole, characterized of the fact that the motor is a fluid-driven gear motor comprising a central wheel (6) and one or more planet wheels (7) which are in displacing gear engagement with the central wheel, and where the motor's central wheel (6) is rotatably connected to the sun gear (12) via a shaft part (11) by a trailing planetary gear (13) whose planet carrier (24) is in rotation-transmitting engagement, directly or indirectly, with the output shaft (17). Rotational unit according to claim 1, wherein an inlet (15) is arranged to open on the outside of said shaft part (11) to lead from there to a centrally located drainage channel (16) which runs axially from the shaft part (11), through the sun gear (12) and the output shaft (17). Rotary unit according to claim 2, wherein the reduction gear has two or more planetary gears (13, 26) arranged in tandem in such a way that the planet carrier (24) of a forward planetary gear is rotatably connected to the sun gear (25) of a trailing planetary gear, and wherein said drainage channel (16 ) runs through all planet carriers and sun gears up to the output shaft (17). Rotational unit according to claim 2 or 3, wherein the engine's central wheel (6) and planet wheel (7) are rotatably mounted, partly in an upstream engine compartment end (4) and partly in a downstream engine compartment end (5) seen in the direction of flow of the liquid, whereby the upstream the engine compartment end includes inlets (8) for driving fluid for each of the engine's planet wheels (7) and the downstream engine compartment end includes outlets (9) for driving fluid for each of the engine's planet wheels (7), the outlets opening into an annular cavity (10 ) which is open to said shaft part (11). Rotational unit according to claim 4, wherein the inlets (8) to the engine are in connection with a shared cavity (3) for propellant fluid under pressure located upstream of the engine compartment. Rotational unit according to one of the preceding claims, wherein the shaft part (11) comprises a screw connection (14) between the motor's central wheel (6) and the sun wheel (12) of the connected planetary gear (13). Rotational unit according to one of the preceding claims, comprising a pressure equalization channel (20) connecting the end surfaces (21, 22) of the motor's central wheel (e). Rotational unit according to one of the preceding claims, wherein one or more grooves (35) are formed through the teeth in the circumferential direction of the sun gear (12, 25), planet gear (23, 30) and an external ring gear (34) included in the planet gears (13, 26) . Rotational unit according to claim 8, in which the corresponding grooves (35) are formed in corresponding positions, partly in the sun gears and partly in the ring gear (34) surrounding the planet gears which is supported on the inside of the housing (2). Rotational unit according to one of the preceding claims, wherein the output shaft (17) supports a circular flange (32) with an axially extended cylindrical wall (33) which in operation forms a rotating part of the outside of the rotation unit.