Drehbohr-Hohlgestänge Zusatz zur Patentanmeldung H 32063 VI
/ 5 a (Auslegeschrift 1095 230)
Es ist bekannt, Drehbohr-Hohlgestänge
mit einem teleskopartigen Kolben-Zylinder-Abschnitt zu versehen, dessen Kolben eine
Dichtung aufweist. Bei solchen Ausführungen ist ein Teil des Bohrgestänges mit einem
Zylinder versehen, in dem ein rohrförmiger Kolben gleitbar gelagert ist, der mit
dem anderen Teil des Gestänges verbunden ist. Dabei sind Einrichtungen vorgesehen,
die die Längs- und Drehbewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders begrenzen. Um
den Kolben und den Zylinder gegeneinander abzudichten, ist der Kolben mit einer
Dichtung versehen, so daß Kolben und Zylinder zusammen eine hydraulische Kammer
ergeben. Durch solche Anordnungen können erhebliche Vorteile erreicht werden. Beispielsweise
wird ein gleichmäßiger Druck auf den Bohrkopf erhalten, da nur das unterhalb des
Kolben-Zylinder-Abschnitts gelegene Gestänge diesen Druck bewirkt. Dieser Druck
kann durch einfaches Verändern dieses Gestänges variiert werden.Rotary drilling hollow rod addition to patent application H 32063 VI / 5 a (Auslegeschrift 1095 230) It is known to provide rotary drilling hollow rods with a telescopic piston-cylinder section, the piston of which has a seal. In such embodiments, part of the drill string is provided with a cylinder in which a tubular piston is slidably mounted and is connected to the other part of the string. Devices are provided that limit the longitudinal and rotary movement of the piston within the cylinder. In order to seal the piston and the cylinder against one another, the piston is provided with a seal so that the piston and cylinder together form a hydraulic chamber. Significant advantages can be achieved by such arrangements. For example, a uniform pressure is obtained on the drill head, since only the rod located below the piston-cylinder section causes this pressure. This pressure can be varied by simply changing this linkage.
Bisher war jedoch eine wirtschaftlich nutzvolle Anwendung solcher
Gestänge nicht möglich, da die bekannten Dichtungen bei den vorliegenden Gegebenheiten,
insbesondere in tiefen Bohrlöchern, nicht geeignet waren. Eine für diese Zwecke
brauchbare Dichtung, die eine nutzvolle Verwendung der obenbeschriebenen Drehbohr-Hohlgestänge
gestattet, zeigt die Hauptpatentanmeldung. Das Kennzeichen dieser Erfindung war,
daß die Dichtung als stirnseitige Fortsetzung des freien Endes des Kolbens ausgebildet
war und durch eine federbelastete Scheibe gegen die Zylinderwand und die Kolbenstirnseite
gedrückt wurde. Dabei war der Durchmesser des axialen Kanals in dein Dichtungskörper
vorteilhafterweise gleich dem Durchmesser der Bohrung in der Kolbenstange,
und die Feder war eine Schraubenfeder, die an ihren Enden Anpassungsstücke trägt,
wobei das obere Anpassungsstück lösbar mit dem oberen Ende des Zylinders verbunden
war und das untere Anpassungsstück an der Scheibe abgestützt war. Die lichte Weite
des hohlen Kolbens war im wesentlichen so groß wie die kleinste lichte Weite des
Bohrgestänges. Diese vorgeschlagene Dichtung besitzt jedoch noch einige Nachteile.
So wird z. B. durch den auf der Scheibe liegenden Druck nicht nur, wie gewünscht,
der Dichtungskörper gegen die Zylinderwand gedrückt, sondern es tritt außerdem eine
Verformung des Dichtungskörpers nach innen hin auf, durch den der axiale Kanal in
dem Dichtungskörper verengt wird. Hierdurch wird einmal der Druck des Dichtungskörpers
gegen die Wand und somit die Dichtungswirkung verringert und außerdem durch die
Querschnittsverengung die Zirkulationsbewegung der Bohrflüssigkeit gehemmt. Weiterhin
ist bei einer solchen Dichtung der Dichtungskörper nicht gegen schädliche Einflüsse
von Wärme und von in der Bohrflüssigkeit befindlichen Chemikalien geschützt. Außerdem
tritt an der Innenseite des Dichtungskörpers eine große Abnutzung durch die Reibung
der Bohrflüssigkeit auf.Up to now, however, an economically useful application of such rods has not been possible, since the known seals were not suitable for the given circumstances, especially in deep boreholes. A seal useful for this purpose, which allows a useful use of the above-described rotary drilling hollow rods, is shown in the main patent application. The characteristic of this invention was that the seal was designed as a frontal continuation of the free end of the piston and was pressed by a spring-loaded disk against the cylinder wall and the piston face. The diameter of the axial channel in the sealing body was advantageously equal to the diameter of the bore in the piston rod, and the spring was a helical spring with adapters at its ends, the upper adapter being releasably connected to the upper end of the cylinder and the lower Adaptation piece was supported on the disc. The inside width of the hollow piston was essentially as large as the smallest inside width of the drill pipe. However, this proposed seal still has some disadvantages. So z. B. by the pressure on the disc not only pressed the sealing body against the cylinder wall, as desired, but also a deformation of the sealing body occurs inwardly, through which the axial channel in the sealing body is narrowed. As a result, the pressure of the sealing body against the wall and thus the sealing effect is reduced and, in addition, the circulation movement of the drilling fluid is inhibited by the cross-sectional constriction. Furthermore, with such a seal, the sealing body is not protected against the harmful effects of heat and chemicals in the drilling fluid. In addition, a great deal of wear occurs on the inside of the seal body from the friction of the drilling fluid.
All diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung
überwunden. Das erfindungsgemäße Drehbohr-Hohlgestänge kennzeichnet sich dadurch,
daß eine Hülse die Dichtung, in deren Bohrung sie mit Paßsitz liegt und sich durch
diese hindurch erstreckt, gegen eine nach innen gerichtete Verformung sichert. Durch
diese Ausgestaltung ist eine äußerst nutzvolle und langlebige Dichtung zwischen
Kolben und Zylinder möglich. All of these disadvantages are overcome by the present invention. The hollow rotary drill rod according to the invention is characterized in that a sleeve secures the seal, in the bore of which it lies with a snug fit and extends through it, against inward deformation. This configuration enables an extremely useful and long-lasting seal between the piston and cylinder.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Kolben-Zylinder-Abschnitts eines
erfindungsgemäßen Drehbohr-Hohlgestänges mit einer die Erfindung kennzeichnenden
Dichtung.Further details and advantages of the invention are provided below
explained in more detail with reference to the drawing in an exemplary embodiment. The drawing
shows a vertical section through part of a piston-cylinder portion of a
Rotary drilling hollow rod according to the invention with a characterizing the invention
Poetry.
In der Zeichnung ist ein Kolben 19 mit einer Kolbenstange
16 gezeigt, der in dem teilweise gezeigten, mit einer rohrförmigen Auskleidung
20 versehenen Zylinder 14 verschiebbar gelagert ist. Wie bei dem Bohrgestänge nach
der Hauptpatentanmeldung ist der Kolben 19 auf der Innenseite mit Stützgewinden
25
versehen, die entsprechende Gewinde 26 an dem unteren Ende eines
hohlkolbenartigen Dichtungskörpers 27
erfassen und festhalten. Dabei ist der
Durchmesser des Dichtungskörpers 27 so, daß er mit der rohrförmigen Auskleidung
20 in Berührung ist. Das obere Ende 28
des Dichtungskörpers
27 ist becherartig ausgestaltet und nimmt einen entsprechenden kreisförmigen
Haltering 29 auf. Der Haltering 29 wird in der beschriebenen Stellung
durch eine Kompressionsschraubenfeder 30 gehalten. Durch die Kraft dieser
Feder wird über den Haltering 29 das obere Ende des elastischen Dichtungskörpers
27 aufeinandergedrückt, so daß eine wirksame Dichtung gewährleistet ist,
selbst wenn kein den Druck auf den Haltering 29 verstärkender abwärts gerichteter
Strom einer unter Druck stehenden Flüssigkeit vorhanden ist. In dem Maße, wie sich
die äußere Fläche des Dichtungskörpers 27 abnutzt, delmt die Federlast den
Dichtungskörper nach der Seite aus, so daß er sich dadurch selbst ersetzt. Die Feder
30
stößt unten nicht direkt gegen den Haltering 29, sondern wird von
einem Auflager 31 a mit einem im Durchmesser verringerten Teil
36'. der das untere Ende der Feder 36 aufnimmt, gehalten. Eine Schraube
38, die zwischen den Windungen der Feder in dem im Durchmesser verringerten
Teil 36' angeordnet ist, dient dabei zur Halterung der Feder 30. The drawing shows a piston 19 with a piston rod 16 which is slidably mounted in the cylinder 14, which is partially shown and is provided with a tubular lining 20. As in the case of the drill rod according to the main patent application, the piston 19 is provided on the inside with support threads 25 which grasp and hold corresponding threads 26 at the lower end of a hollow piston-like sealing body 27. The diameter of the sealing body 27 is such that it is in contact with the tubular liner 20. The upper end 28 of the sealing body 27 is designed like a cup and receives a corresponding circular retaining ring 29 . The retaining ring 29 is held in the position described by a compression coil spring 30 . By the force of this spring, the upper end of the elastic sealing body 27 is pressed against one another via the retaining ring 29, so that an effective seal is ensured, even if there is no downward flow of a pressurized liquid to increase the pressure on the retaining ring 29. As the outer surface of the seal body 27 wears, the spring load delmt the seal body sideways, thereby replacing itself. The spring 30 pushes down not directly against the retaining ring 29, but is supported by a bearing 31 a having a reduced diameter portion 36 '. which receives the lower end of the spring 36 , held. A screw 38, which is arranged between the turns of the spring in the part 36 ′ of reduced diameter, serves to hold the spring 30.
Im Unterschied zu der Ausbildung nach der Hauptpatentanmeldung erstreckt
sich eine rohrförmige Verlängerung oder Hülse 31', die mit dem unteren Federauflager
31 a aus einem Stück besteht und konzentrisch dazu angeordnet ist, nach unten
durch den Haltering 29 und den Dichtungskörper 27 hindurch in eine
mit einer Schulter versehene zylindrische Ausnehmung 16'
in dem Kolben
19. Der innere Durchmesser der Hülse 31' entspricht im wesentlichen
dem Durchmesser der Bohrung 32 in der Kolbenstange 16. Beide sind
groß genug, um an üblichen Drahtleitungen aufgehängte Werkzeuge und Vorrichtungen
durchzulassen. Durch die Hülse 31' wird erreicht, daß sich der Dichtungskörper
27 nicht auf Grund der Federkraft und des Druckes in dem Bohrgestänge herabströmender
Flüssigkeit in seinem inneren Durchmesser verengt und somit die Zirkulation dieser
Flüssigkeit hemmt. Zugleich wird dabei sichergestellt, daß der Dichtungskörper
27, da er sich nur nach dieser Seite ausdehnen kann, besser gegen die rohrförmige
Auskleidung 20 gedrückt wird. Weiterhin verhindert die Hülse 31'. daß das
Material des Dichtungskörpers 27
durch Einflüsse der Bohrflüssigkeit, wie
beispielsweise durch Wärme, Chemikalien oder mechanische Beanspruchung, zerstört
wird.In contrast to the design according to the main patent application, a tubular extension or sleeve 31 ', which consists of one piece with the lower spring support 31 a and is arranged concentrically thereto, extends downward through the retaining ring 29 and the sealing body 27 into one with a Shouldered cylindrical recess 16 ' in the piston 19. The inner diameter of the sleeve 31' corresponds essentially to the diameter of the bore 32 in the piston rod 16. Both are large enough to allow tools and devices suspended from conventional wire lines to pass through. The result of the sleeve 31 ' is that the sealing body 27 does not narrow in its inner diameter due to the spring force and the pressure of liquid flowing down the drill rod and thus inhibits the circulation of this liquid. At the same time, it is ensured that the sealing body 27, since it can only expand towards this side, is better pressed against the tubular lining 20. Furthermore, the sleeve 31 'prevents. that the material of the sealing body 27 is destroyed by the effects of the drilling fluid, such as, for example, by heat, chemicals or mechanical stress.