Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen in Bohrspülungsmedien

Abstract

 Die Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen in einem einen Bohrrohrstrang (1) abwärts durchströmenden Bohrspülungsmedium umfaßt ein in dem Bohrrohrstrang (1) angeordnetes Ventil (V) mit einem ortfest abgestützten, rohrförmigen Außenteil (3), einem aus einer unteren Ausgangslage entgegen der Strömungsrichtung (2) des Bohrspülungsmediums in eine obere Betriebsendstellung verschieblichen, rohrförmigen Hauptventilkörper (4), einem koaxial im Hauptventilkörper (4) angeordneten, ortsfesten, rohrförmigen Trägerkörper (5), und einem mittels eines Antriebs (15) betätigbaren Hilfsventil (13, 14). Der Außenteil (3) und der Hauptventilkörper (4) begrenzen zwischen sich eine Drosselstrecke (29) mit in Abhängigkeit von der Stellung des Hauptventilkörpers (4) veränderlichem Durchflußquerschnitt, und der Hauptventilkörper (4) und der Trägerkörper (5) umgeben einen Innenströmungskanal (21, 12, 10), dessen Austrittsöffnung (13) des Hilfsventilkörpers (14) freigeb- und verschließbar ist. Die Summe der bei geöffnetem Hilfsventil (13, 14) vom Bohrspülungsmedium auf den in seiner Ausgangsstellung befindlichen Hauptventilkörper (4) ausgeübten, abwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte und der Schwerkräfte übersteigt die der aufwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte, und durch Schließen des Hilfsventils (13, 14) kehrt sich dieses Kräfteverhältnis um. Dabei hat in der Betriebsendstellung des Hauptventilkörpers (4) die Summe aller auf den Hauptventilkörper (4) einwirkenden Kräfte den Wert Null, und der Hauptventilkörper (4) schwebt anschlagsfrei im Bohrspülungsmedium.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Er­zeugung von Druckpulsen in einem einen Bohrrohrstrang abwärts durchströmenden Bohrspülungsmedium in einer Aus­gestaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 3 958 217) bildet der Außenteil des Ventils einen Ventilsitz, der die Aufwärtsbewegung des Hauptventilkörpers in die Betriebsendstellung als Anschlag begrenzt und in Ein­griff mit dem Hauptventilkörper den zentralen Haupt­durchlaß für Bohrspülungsmedium versperrt. Die Ausgangs­stellung für den Hauptventilkörper bestimmt der Träger­körper als Anschlag. Die Summe der bei geöffnetem Hilfs­ventil vom Bohrspülungsmedium auf den in seiner Aus­gangsstellung befindlichen Hauptventilkörper ausgeübten, abwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte übersteigen die der aufwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte, so daß der Hauptventilkörper bei geöffnetem Hilfsventil in seiner Ausgangsstellung fixiert ist. Durch Schließen des Hilfs­ventils wird dieses Druckverhältnis umgekehrt mit der Folge, daß sich der Hauptventilkörper aufwärts in seine durch den Ventilsitz begrenzte Betriebsendstellung be­wegt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­tung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Ven­til bei einfacher baulicher Gestaltung stoßfrei arbei­tet, mechanischen Verschleiß vermeidet und auch nach längerer Betriebszeit und ohne Wartung einwandfrei funktionsfähig ist.

[0004] Der Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmalen. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestal­tungen wird auf die Ansprüche 2 bis 15 verwiesen.

[0005] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelangt der Haupt­ventilkörper in eine anschlagfreie, lediglich durch das Gleichgewicht der auf ihn einwirkenden Kräfte bestimmte Betriebsendstellung, so daß mit der Druckpulserzeugung einhergehende Stöße, die aus dem Auftreffen des Haupt­ventilkörpers auf einen die Betriebsendstellung vorge­benden Anschlag resultieren, vermieden sind. Mit der Vermeidung von Stoßerscheinungen geht auch die Vermei­dung von Verschleiß sowie von Beschädigungen einher, die um so stärker ausfallen, je höher die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung zum Zeitpunkt des Aufpralls des Hauptventilkörpers auf seinem Anschlag ist. Mit der von der Schwerkraft abgesehen ausschließlichen Vorgabe der Betriebsendstellung des Hauptventilkörpers durch die auf diesen einwirkenden hydraulischen Kräfte des Bohrspü­lungsmediums kann für die den Druckpuls in seiner Form­gestalt bestimmende Aufwärtsbewegung des Hauptventilkör­pers ein Beschleunigungs- bzw. Geschwindigkeitsverlauf über dem Hubweg gewählt werden, der völlig frei ist von Rücksichten, die bei durch Anschlag vorgegebener Be­triebsendstellung wegen der schlagartigen Abbremsung des Hauptventilkörpers zu nehmen sind. Dabei ist eine sehr einfache konstruktive Ausbildung der Vorrichtung mög­lich, die auch ohne Wartung auch noch nach langer Ein­satzdauer funktionssicher arbeitet.

[0006] Weiterere Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungs­beispiel des Gegenstands der Erfindung schematisch näher veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten abgebrochenen Längsschnitt durch einen Bohrrohrstrang im Bohrloch einer Tiefbohrung,

Fig. 2 einen abgebrochenen Längsschnitt durch eine in dem Bohrrohrstrang nach Fig. 1 angeordnete Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen nach der Erfindung mit in Ausgangsstellung befind­lichem Hauptventilkörper,

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 mit in Betriebsendstellung befindlichem Hauptventilkör­per, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 2 und 3 zur Veranschaulichung des Hauptventilkörpers in einer oberen Bewegungsendstellung.

[0007] Die Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen in einem einen Bohrrohrstrang 1 abwärts in Richtung des Pfeiles 2 durchströmenden Bohrspülungsmedium - das nach Austreten durch einen Drehbohrmeißel D am Ende des Bohrrohrstran­ges 1 in das Bohrloch B im Ringraum S zwischen dessen Wandung und der Außenwandung des Bohrrohrstranges 1 wie­der aufwärts strömt - besteht im wesentlichen aus einem in dem Bohrrohrstrang 1 angeordneten Ventil V, das einen Außenteil 3, einen Hauptventilkörper 4 und einen Träger­körper 5 umfaßt.

[0008] Die Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen ist Teil einer Vorrichtung E zur Ermittlung und Fernübertragung von Informationen oder arbeitet mit einer solchen Vorrich­tung zusammen, die ebenfalls im Bohrrohrstrang 1 im all­gemeinen unmittelbar unterhalb des Ventils V Anordnung findet.

[0009] Die in dem mittels einer Pumpe P abwärtsgepumpten Bohr­spülungsmedium erzeugten Druckpulse werden von einem Drucksensor R empfangen und von diesem einer Auswertvor­richtung T zugeleitet, welche die Auswertung der empfan­genen Signale vornimmt.

[0010] Der ortsfest im Bohrrohrstrang 1 abgestützte, im wesent­lichen rohrförmige Außenteil 3 umfaßt einen oberen Ring­teil 6 mit einer zentralen axialen Durchgangsöffnung 7, deren Querschnitt wesentlich geringer ist als der lichte Querschnitt im Bohrrohrstrang 1 oberhalb der Ventils V. Ferner stützt der Außenteil 3 einen Fußteil 8 der Trä­gerteils 5 ortsfest in seinem unteren Bereich ab, der in seinem zentralen Bereich 9 bis auf eine axiale Durch­gangsöffnung 10 geschlossen ausgeführt ist. Zwischen dem Bereich 9 und der Innenseite des Außenteils 3 verbleiben jedoch über den Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen 11′ für das Bohrspülungsmedium, das einen ringförmigen Außenströmungskanal 11 zwischen dem Außenteil 3 und dem Hauptventilkörper 4 abwärtsströmt.

[0011] Der Fußteil 8 bildet einen gesonderten oder auch inte­gralen Bestandteil des Trägerkörpers 5, der im wesent­lichen rohrförmig ausgebildet ist und in seinem oberen Bereich eine zentrale Durchgangsöffnung 12 aufweist, an die sich die Durchgangsöffnung 10 im Fußteil 9 an­schließt. Diese weist an ihrem unteren Ende einen Ven­tilsitz 13 auf, der zugleich die Austrittsöffnung eines Innenströmungskanals bildet, der in seinem unteren Be­reich von den axialen Durchgangsöffnungen 12,10 umgrenzt ist.

[0012] Dem Ventilsitz bzw. der Austrittsöffnung 13 ist ein Hilfsventilkörper 14 zugeordnet, der mittels eines bei 15 lediglich schematisch angedeuteten Antriebs, z.B. eines Elektromagneten, aus seiner in Fig. 2 darge­stellten Offenstellung in eine in Fig. 3 veranschaulichte Schließstellung bewegbar ist, in der er die Austritts­öffnung 13 verschließt.

[0013] Der Trägerkörper 5 ist im Bereich der Außenfläche 16 seines oberen Hauptteils 17 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und begrenzt mit dieser Außenfläche 16 innenseitig einen ringförmigen Spalt 18, der außenseitig von einer ihrerseits im wesentlichen zylindrischen Innenfläche 19 eines rohrförmigen Ansatzteils 20 des Hauptventilskörpers 4 begrenzt ist. Die in der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsstellung des Hauptventilkörpers 4 in ganzer Länge einander gegenüberliegenden Flächen 16,19 definieren einen Überlappungsbereich zwischen dem Hauptventilkörper 4 und dem Trägerkörper 5, dessen Länge sich verrringert, sobald der Hauptventilkörper 4 eine Aufwärtsbewegung ausführt.

[0014] Der zylindrische Spalt 18 zwischen dem Hauptvenilkörper 4 und dem Trägerkörper 5 ist von Bohrspülungsmedium frei durchströmbar und wird in allen Stellungen des Hauptven­tilkörpers 4 zum Trägerkörper 5 von Bohrspülungsmedium aufgrund eines Druckgefälles zwischen dem Bohrspülungs­medium in der Durchgangsöffnung 12 und im Außenströ­mungskanal 11 durchströmt. Dabei bildet der Spalt 18 entweder auf gesamter Länge oder wie dargestellt in hin­tereinander angeordneten Teilbereichen 18′ eine enge Drosselstrecke, in der die Spaltweite ein Hunderstel des Durchmessers des ringförmigen Spaltes 18 unterschreitet und bevorzugt im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,5 mm liegt, vorzugsweise 0,15 mm, beträgt.

[0015] Der Hauptventilkörper 4 weist einen oberen, bis auf eine Durchgangsöffnung 21 geschlossenen Stirnteil 22 auf, der einen bei dem dargestellten Beispiel kegeligen Über­gangsbereich 23 an seiner Außenseite darbietet und in seinem zentralen Bereich in einen rohrförmigen Fortsatz 24 übergeht. Dieser Fortsatz 24 bietet Seitenöffnungen 25 dar, die mit der Durchgangsöffnung 21 in Verbindung stehen, ist an seinem Stirnende 26 abgeschlossen und hat in Ausgangsstellung des Hauptvenilkörpers (Fig. 2) ei­ne Lage, in der sich die Unterkante 27 der Seiten­öffnungen 25 in der zylindrischen Durchgangsöffnung 7 im Ringteil 6 des Außenteils 3 befindet. Diese Seiten­öffnungen 25 bilden die Eintrittsöffnung für den in seinem oberen Bereich von der Durchgangsöffnung 21 umge­benen und dann von den Durchgangsöffnungen 10,12 fortge­setzten Innenströmungskanal. Der Fortsatz 24 bildet auf diese Weise eine Art Pitotrohr und hat einen über seine Länge im wesentlichen konstanten Außendurchmesser.

[0016] Im Übergangsbereich 23 des Hauptvenilkörpers 4 steigt der Durchmesser mit zunehmendem Abstand vom oberen Ende 26 des Hauptventilkörpers 4 stetig an, und zwar auf ei­nen Durchmesser d1, der bei dem dargestellten Beispiel etwa die gleiche Größe hat wie der Durchmesser d2, der einen zylindrischen Einschnürungsbereich bildenden axi­alen Durchgangsöffnung 7. Ferner ist der Durchmesser d1 im wesentlichen gleich dem Durchmesser d3 der Fläche 19 des Teils 20 des Hauptventilkörpers 4. Auf die Bemessung der Durchmesser bzw. deren Abstimmung wird weiter unten noch eingegangen.

[0017] Auch der Ringkörper 6 des Außenteils 3 weist einen Über­gangsbereich 28 auf, dessen Durchmesser mit wachsendem axialen Abstand zum oberen Ende des Außenteils 3 stetig ansteigt, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbei­spiel unter Bildung einer konischen Erweiterung.

[0018] Anstelle der dargestellten Zunahme der Durchmesser der Übergangsbereiche 23, 28 linear proportional zur jeweili­gen Abstandszunahme ist es auch möglich, die stetige Durchmesserzunahme mit wachsendem Abstand so zu gestal­ten, daß konkav oder konvex gekrümmte oder sonst bogen­förmig verlaufende Oberflächen in den Übergangsbereichen 23,28 vorliegen.

[0019] Der Außenteil 3 und der Hauptvenilkörper 4 begrenzen zwischen sich eine Drosselstrecke 29 im oberen Bereich des Außenströmungskanals 11, deren Durchflußquerschnitt in Abhängigkeit von der Stellung des Hauptvenilkörpers 4 veränderlich ist. Diese Drosselstrecke 29 beginnt un­ter Berücksichtigung von Ausgangs- und Betriebsend-­stellung des Hauptventilkörpers 4 ein stück stromauf des Übergangsbereiches 28 des Außenteils 3 und endet ein Stück unterhalb des Übergangsbereiches 23 des Hauptven­tilkörpers 4, wobei bei dem dargestellten Beispiel die Drosselstrecke 29 zwischen den Übergangsbereichen 23,28 eine Düsenbereich mit sich stromab insgesamt vergrößen­dem Druchflußquerschnitt darbietet. Dies ist dadurch verwirklicht, daß der Durchmesser des Übergangsbereiches 28 des Außenteils 3 stärker ansteigt als der des Über­gangsbereiches 23, was sich auch bei bogenförmig gestal­teten Oberflächen in den Übergangsbereichen 23,28 er­reichen läßt.

[0020] Die Oberfläche des Hauptventilkörpers 4 ist im Bereich der Drosselstrecke 29 mit einer Panzerung 30 versehen, die vorzugsweise von einem Hartbelag aus Wolframkarbid gebildet ist.

[0021] In seiner Ausgangsstellung (Fig. 2) kann sich der Haupt­ventilkörper 4 mit dem unteren Stirnende 31 auf einer Schulter 32 des Trägerkörpers 5 abstützen, wobei jedoch zur Veränderung der Ausgangsstellung zumindest ein ring­förmiges Distanzglied 33 vorgesehen sein kann, das zwischen dem unteren Stirnende 31 des Hauptventilkörpers 4 und der Schulter 32 des Trägerkörpers 5 Anordnung fin­det. Mit Hilfe socher Distanzglieder kann die Ausgangs­stellung des Hauptventilkörpers 4 nach oben hin verlegt werden, um veränderten, durch geringeren Volumenstrom pro Zeiteinheit hervorgerufenen Strömungsbedingungen für das Bohrspülungsmedium Rechnung zu tragen.

[0022] Dem Hauptventilkörper 4 ist ein schematisch veranschau­lichter Anschlaf 24 zugeordnet, der diesem eine oberen Bewegungsendstellung (Fig. 4) oberhalb der Betriebsend­stellung (Fig. 3) vorgibt, in der zwischen dem Hauptven­tilkörper 4 und dem Außenteil 3 noch immer ein Rest­durchlaß für Bohrspülungsmedium verbleibt. In diese Be­wegungsendstellung elangt der Hauptventilkörper 4 je­doch nur bei einem Absenken des Bohrrohrstranges 1 in das Bohrloch B, z.B. im Zuge eines Roundtrips, wenn im Bohrloch B vorhandenes Bohrspülungsmedium den Innen­strömungskanal 21,12,10, des Ventils V aufwärts durch­strömt und den Hauptventilkörper 4 nach oben hin mitzu­nehmen trachtet. Dieser Anschlag 34 kann jedoch auch entfallen, wenn im Ringteil 6 eine gestrichelt bei 35 angedeutete Bypass-Öffnung vorgesehen wird.

[0023] Zur Erzeugung eines Druckpulses im Bohrspülungsmedium wird aufgrund einer Ansteuerung durch die Vorrichtung E das Hilfsventil 13,14 geschlossen und damit die Durch­strömung des Innenströmungskanals 21,12,10 unterbunden. In diesem Innenströmungskanal 21,12,10 baut sich dement­sprechend ein Druck im Bohrspülungsmedium auf, der dem Druck des Bohrspülungsmediums in Höhe der Unterkanten 27 der Seitenöffnungen 25 im wesentlichen entspricht. Der aufgrund der Durchströmung des Spaltes 18 eintretende Druckverlust hält sich wegen der Ausbildung des Spaltes 18 als enge Drosselstrecke in engen, eindeutig bestimm­baren Grenzen.

[0024] Dieser sich bei geschlossenem Hilfsventil 13,14 im Innenströmungskanal 21,12,10 aufbauende Druck übt auf­wärtsgerichtete hydraulische Kräft auf den Hauptventil­körper 4 aus, deren Summe unter Berücksichtigung des die hydraulisch wirksame Innenfläche bestimmenden Innen­durchmessers d3 des Hauptventilkörpers 4 die Summe der abwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte auf den Haupt­ventilkörper 4 zuzüglich der auf diesen einwirkenden Schwerkräfte übersteigt. Diese Summe der axial abwärts­gerichteten hydraulischen Kräfte auf den Hauptventilkör­per 4 bestimmt sich in der Ausgangsstellung des Haupt­ventilkörpers 4 gemäß Fig. 2 unter Berücksichtigung des die hydraulisch wirksame Außenfläche bestimmenden Außen­durchmessers d1 und setzt sich zusammen aus statisch und dynamisch wirksamen Kräften, da der Hauptventilkörper 4 von Bohrspülungsmedium ständig umströmt wird.

[0025] Unmittelbar nach Schließen des Hilfsventils 13,14 bewegt sich der Hauptventilkörper 4 daher mit einer aus der herrschen Differenz der Axialkräfte resultierende Be­schleunigung aufwärts, und mit dieser Aufwärtsbewegung verändern sich die abwärts auf den Hauptventilkörper 4 wirkenden hydraulischen Kräfte, da sich durch die Auf­wärtsbewegung der Durchflußquerschnitt und die Strö­ mungsverhältnisse in der Drosselstrecke 29 verändern.

[0026] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchmesser d1 und d3 aufeinander und auf den Durchmes­ser d2 derart abgestimmt, daß die aufwärtsgerichtete Kraftresultierende zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Hauptventilkörper 4 nach Schließen des Hilfsventils 13,14 aus seiner Ausgangsstellung aufwärts zu bewegen beginnt, verhältnismäßig klein ist, mit zunehmender Hub­weglänge zunächst größer wird und dann wieder abnimmt, bis sie schließich den Wert Null erreicht. In der Stellung, in der die Summe aller auf den Hauptventilkör­per 4 einwirkenden Kräfte den Wert Null hat, nimmt der Hauptventilkörper 4 seine druckpulsbestimmende Betriebs­endstellung ein, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, die zeigt, daß in dieser Stellung die Unterkante 27 der Seitenöffnungen 25 stromauf des Einschnürungsbereiches 7 des Außenteils liegt. Wird anschließlich nun das Hilfs­ventil 13,14 wieder geöffnet, so kehrt sich das Kräfte­verhältnis wieder um und der Hauptventilkörper 4 bewegt sich in seine Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 zurück.

[0027] Durch Abstimmung einerseits der Durchmesser d1,d2 und d3, durch welche die statischen hydraulischen Grundbe­dingungen bestimmt werden, durch Wahl der Lage der Un­terkante 27 der Seitenöffnungen 25 zum Einschnürungsbe­reich 7 des Außenteils 3, durch die der Innendruck im Hauptventilkörper 4 und dessen Änderung bei der Auf­wärtsbewegung bestimmbar sind, und durch Formgestaltung der Übergangsbereiche 23,28, die die dynamischen Kräfte über das Strömungsverhalten in der Drosselstrecke 29 beeinflußbar ist, können die Kräfteverhältnisse auf den Hauptventilkörper 4 bei der Aufwärts- und auch bei der Abwärtsbewegung so gestaltet werden, daß dieser sich seinen betrieblichen Endstellungen, der Ausgangsstellung und der Betriebsendstellung, jeweils relativ langsan annähert bzw. diese langsam verläßt, im Zwischenbereich jedoch eine verhältnismäßig schnelle Aufwärts- bzw. Ab­wärtsbewegung ausführt. Dies ist erwünscht, um ein Über­schwingen des Hauptventilkörpers über die Betriebsend­stellung bei der Aufwärtsbewegung zu vermeiden, Stoßwir­kungen bei der Rückkehr in die Ausgangsstellung mög­lichst auszuschließen und den Vorgang der Druckpulsbil­dung zeitlich kurz gestalten zu können.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Druckpulsen in einem einen Bohrrohrstrang (1) abwärts durchströmenden Bohr­spülungsmedium, mit einem in dem Bohrrohrstrang (1) an­geordneten Ventil (V), das einen ortsfest abgestützten, rohrförmigen Außenteil (3), einen in diesem koaxial un­ter Belassung eines ringförmigen Außenströmungskanals (11) angeordneten, axial aus einer durch einen Anschlag definierten unteren Ausgangslage entgegen der Strömungs­richtung (2) des Bohrspülungsmediums in eine obere Be­triebsendstellung verschieblichen, rohrförmigen Haupt­ventilkörper (4), einen koaxial im Hauptventilkörper (4) angeordneten, ortsfesten, rohrförmigen Trägerkörper (5), der im Überlappungsbereich mit dem Hauptventilkörper (4) mit diesem einen zylindrischen Spalt (18) begrenzt, und einem mittels eines Antriebs (15) betätigbaren Hilfsven­til (13,14), von denen der Außenteil (3) und der Haupt­ventilkörper (4) zwischen sich eine Drosselstrecke (29) im Außenströmungskanal (11) mit in Abhängigkeit von der Stellung des Hauptventilkörpers (4) veränderlichem Durchflußquerschnitt begrenzen, und von denen der Haupt­ventilkörper (4) und der Trägerkörper (5) einen Innen­strömungskanal (21,12,10) umgeben, dessen Eintrittsöff­nung (25) zentral in dem in Strömungsrichtung (2) obe­ren, geschlossenen Stirnteil (22) des Hauptventilkörpers (4) vorgesehen und dessen Austrittsöffnung (13) zentral an dem in Strömungsrichtung (2) unteren geschlossenen Fußteil (8) des Trägerkörpers (5) angeordnet und mittels des Hilfsventilkörpers (14) freigeb- und verschließbar ist, wobei die Summe der bei geöffnetem Hilfsventil (13,14) vom Bohrspülungsmedium auf den in seiner Aus­gangsstellung befindlichen Hauptventilkörper (4) ausge­übten, abwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte und der Schwerkräfte die der aufwärtsgerichteten hydraulischen Kräfte übersteigt, und wobei sich durch Schließen des Hilfsventils (13,14) dieses Kräfteverhältnis umkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsendstellung des Hauptventilkörpers (4) die Summe aller auf den Hauptventilkörper (4) einwirkenden Kräfte den Wert Null hat und der Hauptventilkörper (4) anschlagsfrei im Bohr­spülungsmedium schwebt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die hydraulisch wirksame Innenfläche bestimmende Innendurchmesser (d3) des Hauptventilkörpers (4) etwa gleich ist dem die hydraulisch wirksame Außenfläche be­stimmenden Außendurchmesser (d1) des Hauptventilkörpers (4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die hydraulisch wirksame Außenfläche be­stimmende Außendurchmesser (d1) des Hauptventilkörpers (4) etwa gleich ist dem inneren Durchmesser (d2) des Außenteils (3) am Beginn der Drosselstrecke (29).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptventilkörper (4) im Bereich der Drosselstrecke (29) einen Übergangsbereich (23) auf­weist, dessen Durchmesser mit zunehmendem axialen Ab­stand vom oberen Ende (26) des Hauptventilkörpers (4) stetig ansteigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Hauptventilkörpers (4) am unte­ren Ende des Übergangsbereichs (23) dem die hydraulisch wirksame Außenfläche bestimmenden Außendurchmesser (d1) entspricht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (3) im Bereich der Drosselstrecke (29) einen Übergangsbereich (28) auf­weist, dessen Durchmesser mit wachsendem axialen Abstand zum oberen Ende des Außenteils (3) stetig ansteigt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme der Durchmesser der Übergangsbereiche (23,28) linear proportional zur jewei­ligen Abstandzunahme ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abstandsproportionale Zunahme des Durchmessers des Übergangsbereiches (28) des Außen­teils (3) stärker ist als die des Übergangsbereiches (23) des Hauptventilkörpers (4).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Außenteil (3) vor der Drosselstrecke (29) eine Ein­schnürungsbereich bildende Durchgangsöffnung (7) auf­weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante (27) der Eintrittsöffnung (25) im Stirnteil (22) des Haupt­ventilkörpers (4) in dessen Ausgangsstellung im Bereich der Durchgangsöffnung (7) des Außenteils (3) gelegen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante (27) der Eintrittsöffnung (25) im Stirnteil (22) des Hauptventilkörpers (4) in dessen Be­ triebsendstellung stromauf der Durchgangsöffnung (7) des Außenteils (3) gelegen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­durch gekennzeichnet, daß dem Hauptventilkörper (4) ein Anschlag (34) zugeordnet ist, der diesem eine obere Be­wegungsendstellung oberhalb der Betriebsendstellung vor­gibt, in der zwischen dem Hauptventilkörper (4) und dem Außenteil (3) ein Restdurchlaß für Bohrspülungsmedium verbleibt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Hauptven­tilkörpers (4) und/oder des Außenteils (3) im Bereich der Drosselstrecke (29) mit einer Panzerung (30) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, daß die Panzerung (30) von einem Hartbelag aus Wolframcarbid gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hauptventilkörper (4) und dem Außenteil (3) zumindest ein auswechselbares, dem Hauptventilkörper (4) seine Ausgangsstellung als Anschlag vorgebenes Distanzglied (33) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­durch gekennzeichnet, daß der zylindrische Spalt (18) im Überlappungsbereich zwischen dem Hauptventilkörper (4) und dem Trägerkörper (5) von Bohrspülungsmedium frei durchströmbar ist und eine enge Drosselstrecke bildet.

Zeichnung