(19)
(11) EP 0 324 870 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
26.07.1989  Patentblatt  1989/30

(21) Anmeldenummer: 88100657.1

(22) Anmeldetag:  19.01.1988
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4E21B 7/06, E21B 47/12, E21B 47/022
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH DE FR GB LI SE

(71) Anmelder:
  • SCHWING HYDRAULIK ELEKTRONIK GMBH & CO.
    D-44653 Herne (DE)
  • Bergwerksverband GmbH
    D-45307 Essen (DE)

(72) Erfinder:
  • Wiebe, Martin
    D-4320 Hattingen (DE)
  • Wallussek, Heinz
    D-5804 Herdecke (DE)

(74) Vertreter: Herrmann-Trentepohl, Werner, Dipl.-Ing. et al
Schaeferstrasse 18
44623 Herne
44623 Herne (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Selbststeuerndes Gestängerohr für rotierende Bohrgestänge von Gesteinsbohrmaschinen


    (57) Bei einem selbststeuernden Gestängerohr (1) für rotierende Bohrgestänge von Gesteinsbohrmaschinen, welches eine mit dem Bohrgestänge und dem Bohrwerk­zeug verbindbare innere Bohrwelle (2) mit Spülkanal (4) und ein drehbeweglich um die Bohrwelle (2) auf dieser gelagertes Gehäuse (10) aufweist ,an dem außen aus­schwenkbare Steuerleisten (11-14) angeordnet und in dem die Teile der auf die Steuerleiste wirkenden hydrosta­tischen Antriebe (24), sowie die Steuerelektronik (20) und -elektrik untergebracht sind, wobei der Energie­bedarf durch die Drehbewegung beim Bohrvorgang er­zeugt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Bohrwelle (2) und dem Gehäuse (10) ein Ring­raum (26) vorhanden ist, der eine radiale Verbindung (27) zum Spülkanal der Bohrwelle aufweist und an beiden Enden mit je einem gegen die Bohrlochspülung ab­dichtenden Rotationsrückschlagventil (28, 29) abgeschlossen ist, und daß der Ringraum (26) als Tank für die von der Bohrwellenspülung gebildete Arbeitsflüssigkeit des hydraulischen Systems dient.


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein selbststeuerndes Gestängerohr für rotierende Bohrgestänge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

    [0002] Das erfindungsgemaße selbststeuernde Gestängerohr wird hinter dem Bohrwerkzeug und in der Regel in dessen Nähe angeordnet. Seine innere Bohrwelle wird drehfest insbesondere mit dem tiefsten Gestängerohr und mit dem Bohrwerkzeug unmittelbar verbunden. Als Bohrwerkzeug dient beispielsweise eine mit mehreren Rollenbohrmeißeln bestückter Bohrkopf. Dadurch arbeitet die Selbststeuerung unmittelbar hinter dem Freischnitt des Bohrwerkzeuges, wodurch die Korrek­tur jeder Abweichung des Bohrwerkzeuges von der vorgegebenen Bohrrichtung derart schnell erfolgt, daß die Richtung der Bohrung mit der Sollrichtung praktisch übereinstimmt. Die hierzu erforderliche Selbststeuerung ist mit ihren verschiedenen Systemen in dem stehenden Gehause untergebracht, welches die Bohrwelle umschließt. Außen trägt das Gehäuse die um gleiche Bogenwinkel versetzt ange­ordneten und an einem Ende schwenkbar gelagerten Steuerleisten, welche im Zusammenwirken mit dem Bohrlochstoß die erforderlichen Korrekturkräfte aufbringen. In dem Gehäuse sind Kammern ausgespart, in denen die als Neigungsmesser ausgebildeten Meß­ wertgeber, das zum Antrieb der Steuerleisten dienende System, welches nach Maßgabe der jeweili­gen Abweichungen die Steuerleisten einzeln aus­schwenken kann, sowie die Steuer- und gegebenen­falls eine Sonderelektronik untergebracht ist, welche einen Meßwert-Druck-Impulsgeber beaufschlagt, welcher über die Bohrlochspülung Daten zum Bohr­stand überträgt. In dem Gehäuse ist ferner der Stator eines die elektrische Energie für die Elektronik und Elektrik erzeugenden Generators untergebracht.

    [0003] Im allgemeinen bringt man die Kammern hinterein­ander in radialen Vorsprüngen des stehenden Außen­körpers unter, welche hinter dem gestängeseitigen Ende gelagerten und am bohrwerkzeugseitigen Ende des Gehäuses am Wegbegrenzer angeschlossenen Steuerleisten untergebracht sind. Hieraus ergibt sich eine raumsparende Anordnung, welche Rohr­gestänge für Bohrungen mit relativ geringem Durchmesser von z.B. 21,6 cm ermöglicht.

    [0004] Im allgemeinen wird das rotierende Bohrgestänge, mit dem zusammen das erfindungsgemäße selbst­steuernde Gestängerohr verwendet wird, von einem außerhalb der Bohrung aufgestellten Bohrmotor angetrieben. Solche nach dem Rotary-Bohrverfahren arbeitenden Gesteinsbohrmaschinen stellen von oben nach unten abgeteufte Bohrungen her, bei denen die Bohrlochspülung dazu dient, das von der Bohrloch­sohle mit dem Bohrwerkzeug abgetragene Bohrklein nach oben und aus der Bohrung auszutragen. Eine solche Spülung kann bei hinreichender Auftriebs­geschwindigkeit im Bohrloch auch bei der erfin­dungsgemäßen Vorrichtung mit Wasser betrieben werden, jedoch eignen sich hierfür auch einen zusätzlichen Auftrieb erzeugende beschwerte Spülflüssigkeiten, die als Gel oder als Trübe mit tixotropen Eigenschaften z.B. bei Beschwerung durch Bentonit bekannt sind. Da beim Bohren von unten nach oben die Schwerkraft den Austrag des Bohrkleins aus dem Bohrloch unterstützt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für solche Bohrungen eingesetzt werden, soweit hierbei Spülflüssigkeiten etwa zum Kühlen der Bohrschnei­den verwendet werden.

    [0005] Die im Bereich zwischen dem Rohrgestänge und dem Bohrlochstoß strömende Bohrlochtrübe kann zur Übertragung von Meßwerten benutzt werden. Ein Teil der Elektrik dient dann zur hydraulischen Steuerung des Druckimpulsgebers, der in der Welle gela­gert ist und den Querschnitt des Spülkanals verän­dert. Hierbei muß allerdings die hydraulische Steuerung des Impulsgebers im Außenkörper angebracht sein.

    [0006] Bei derartigen selbststeuernden Gestängerohren ist es wegen der infolge des geringen Platzangebotes im Gehäuse weitgehend miniaturisierten Hydraulik erforderlich, hohe Anforderungen an die Sauberkeit der hydraulischen Arbeitsflüssigkeit zu stellen und außerdem auch die mechanischen Teile, welche etwa wie die Lager der Bohrwelle gegen das Eindringen von Bohrklein besonders empfindlich sind, zu schützen.

    [0007] Die Erfindung geht von einem bekannten selbst­steuernden Gestängerohr der eingangs beschriebenen Art aus (Zeitschrift Glückauf 120 (1984) Nr. 13, SS. 819,822). Hierbei dienz eine der erwähnten Kammern als Tank für die aus Öl bestehende hydraulische Arbeitsflüssigkeit der hydraulischen Pumpen für die hinter jeder Steuerleiste im Gestänge untergebrachten Kolben. Die Pumpen stellen die Druckerzeuger des Systems dar und sind meachanisch, d. h. über einen Exzenter der Bohrwelle an­getrieben. Die hydraulische Steuerung des Druckimpulsgebers macht eine Reihe von Drehdurchfüh­rungen der Bohrwelle im Gehäuse erforderlich, die mit auf der Bohrwelle abgedichteten Weichdichtungen versehen sind, welche die unter einem Systemdruck von z.B. 100 bar stehender Arbeitsflüssigkeit des hydraulischen Systems abdichten. In den Enden des Gehäuses sitzen die Radiallager der Bohrwelle, die ein Axiallager ergänzt, das hinter dem bohrwerkzeugseitigen Radial­lager im Gehäuse angeordnet sind. Diese Bohr­wellenlager sind als Wälzlager ausgebildet, um eine leicht gängige Welle im Gehäuse zu errei­chen. An den Stirnseiten des Gehäuses sind zum Schutz der Bohrwellenlager Rotationsdichtungen angebracht, welche die Lagerschmierung von der Bohrlochtrübe trennen und die Weichdichtungen ent­lasten.

    [0008] Einerseits ist der beschriebene Aufbau dieser Dichtungen durch die Vielzahl ihrer Bauelemente auf­wendig und störanfällig. Andererseits genügt der Dichtdruck der Rotationsdichtungen nicht für hohe Drücke der Bohrlochspülung, wie sie bei Tief­bohrungen angetroffen werden, die über mehrere hundert oder sogar tausend Meter abgeteuft werden müssen. Die aufeinander abdichtenden Ringe der Rotationslager müssen isoliert sein. Dennoch bildet sich schon bei geringen Teufen ein Schmier­mittelkeil zwischen diesen aufeinanderreibenden Flächen der Rotationsdichtungen. Selbst bei sorg­fältigster Lagerung führen die Bohrwelle und das Gehäuse Radialbewegungen aus, die auch auf zwischen den aufeinanderdichtenden und mit Schmiermittel versehenen Flächen der Rotationsdichtungen wirken. Hierdurch wird feinstes Bohrklein aus der Bohr­ lochspülung in den erwähnten Schmiermittelteil eingezogen. Diese Partikel wirken abrasiv auf die polierten, aufeinanderreibenden Flächen der Rotationsdichtung. Das führt im Ergebnis dazu, daß Teile des Bohrkleins zwischen die Bohrwelle und das Gehäuse geraten. Sie zerstören in kurzer Zeit die Wellenlager und greifen auch den Generator, Hydraulikpumpen, sowie die Weich­dichtungen der Drehdurchführungen an. Die Beschä­digung oder Zerstörung dieser Teile ist besonders gefährlich, weil dadurch das als Arbeitsflüssig­keit dienende Öl verlorengehen kann. Die insgesamt vorhandene Ölmenge ist sehr klein, so daß schon geringe Ölverluste das ganze System zum Ausfall bringen konnen. Außerdem führen Verschmutzungen des Öls zu erheblichen Störungen in den nachgeord­neten hydraulischen Baugruppen des Systems.

    [0009] Wenn derartige Störungen eintreten, spielen sie sich mit wechselnder Teufe in immer kürzer werden­den Zeiträumen ab. Sie lassen sich nur an der ausgebauten Vorrichtung beseitigen. Das setzt das Ausfahren des gesamten Rohrgestänges aus dem Bohr­loch voraus. Die hierdurch und durch das Wieder­einfahren des Rohrgestänges verlorengehenden Zeit­räume sind dann nicht tragbar, wenn sie nach ihrer Häufigkeit nicht mit den Zeiträumen übereinstimmen, die für das Auswechseln abgenutzter Bohrwerkzeuge erforderlich sind.

    [0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem selbststeuernden Gestängerohr mit den eingangs er­läuterten Merkmalen den Aufbau der Selbststeuerung zu vereinfachen und dafür zu sorgen, daß unabhängig vom Druck der Bohrlochspülung und damit von der Teufe niedergebrachter Bohrungen die Standzeit der für das System wichtigen Teile jedenfalls so groß ausfällt, daß sie nicht geringer als die Standzeit der Bohrwerkzeuge ist.

    [0011] Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsfor­men sind Gegenstand der Unteransprüche.

    [0012] Gemäß der Erfindung wird der hydraulische Differenzdruck, welcher zwischen der Bohrgestänge­spülung im Spülkanal der Bohrwelle und der Bohr­lochspülung an dem jeweiligen Ende des Gehäuses herrscht, durch Abzweigung eines Teilstromes der weitgehend von dem Bohrklein freien, zufließenden Spülflüssigkeit als Arbeitsmedium des hydraulischen Systems dazu genutzt, das Eindringen von ver­schmutzter Spülflüssigkeit aus dem Bohrloch in das Gehäuse zu verhindern. Dieser Differenzdruck erzeugt nämlich ein Druckgefälle vom Ringraum in das Bohrloch, so daß kein Bohrklein zurückfließen kann. Andererseits ist dieses Druckgefälle relativ gering, so daß vor und hinter den die saubere Bohr­lochspülung von der verschmutzten Bohrlochspülung trennenden Rückschlagventilen ebenfalls geringe Druckdifferenzen herrschen, was den Aufbau solcher Ventile wesentlich vereinfacht.

    [0013] Außerdem nutzt die Erfindung die relativ sauberen Bohrgestängespülung als Arbeitsflüssigkeit hydrau­lischen Systems der Selbststeuerung, die u. a. die notwendige Arbeit in den Antrieben der Steuer­leisten leistet. Das ermöglicht die Verwirklichung der Selbststeuerung mit einem vereinfachten hydrau­lischen System auch für sehr tiefe Bohrungen mit entsprechend hohen hydraulischen Drucken. Die be­schriebenen Drehdurchführungen stehen nämlich außen unter dem hohen hydraulischen Druck der Spülung und innen unter dem Systemdruck, so daß sich bei tiefen Bohrungen geringe Differenzdrücke ergeben und auch hierfür die Weichdichtungen verwendbar sind.

    [0014] Es hat sich herausgestellt, daß trotz der empfindlichen Bauteile des hydraulischen Systems der Selbststeuerung außer den Spülungen aus Wasser oder Gelen auch tixotrope Trüben als Arbeitsflüs­ sigkeit geeignet sind, wenn sie vor der Bohrloch­spülung abgetrennt werden und daher im wesentlichen frei von Bohrklein sind. Zwar reichern sich alle Arten von Spülungen über die Dauer ihrer Benutzung im Spülkreislauf mit Teilen des Bohrkleins an. Da man aber erfindungsgemäß nur einen Teilstrom der frischen, d.h. der Bohrgestängespülung in den Ring­raum abzweigt, läßt sie sich einer gefährlichen Verschmutzung der hydraulischen Arbeitsflüssigkeit entgegenwirken. Zwar steht nach dem Ziehen des Rohrgestänges die Bohrlochspülung in dem Bohrloch weiterhin an, jedoch läßt sich auch beim Ein- und Ausfahren des Rohrgestänges durch eingebaute Rück­schlagventile die Flüssigkeitsfüllung des Ring­raumes aufrechterhalten, die das Eindringen von Bohrklein verhindert.

    [0015] Dadurch ist es auch möglich, die Lager in die Bohrgestängespülung des Ringraumes einzubeziehen und diese mit dieser Flüssigkeit zu kühlen. Die Rückschlagventile wirken hauptsächlich als Schmutz­abweiser auf das Bohrklein der Bohrlochtrübe.

    [0016] Gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2 verwen­det man für den als Antrieb des Impulsgebers zwar auch die saubere Bohrgestängespulung, erzeugt je­doch den erforderlichen Druck mit einer von dem Bohrgestänge mechanisch abgeleiteten Pumpe. Dadurch ist es möglich, die die Meßwerte wiedergebenden Impule so zu formen, daß sie fehlerfrei von einem Differenzdruckaufnehmer am Bohrlochmund abgelesen werden können.

    [0017] Die oben erwähnte Möglichkeit, mit Partikeln des Bohrkleins verschmutzte Bohrgestängespülungen störungsfrei in der erfindungsgemäßen Weise wie oben beschrieben zu benutzen, läßt sich mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 realisieren, weil geeignete Filter bzw. Filtermedien zur Verfügung stehen und hinreichende Standdauern erbringen, so daß der regelmäßige Ausbau verschmutzter Filter nach dem Ziehen des Rohrgestänges zum Auswechseln des Bohrwerkzeuges ausreicht, um diese Störungs­quelle auszuschalten.

    [0018] Die Rückschlagventile, welche an den Enden des Gehäuses bzw. des Ringraumes benötigt werden, lassen sich relativ einfach ausbilden. Mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 wird ihr Ventil­körper von einem im stehenden Gehäuse in einer Nut untergebrachten Metallring gebildet, der beispiels­weise mit einer Ringfederanordnung in Richtung auf den Ventilsitz vorgespannt ist, welcher axial unbeweglich in einer Nut der Bohrwelle bzw. eines Bohrwellenflansches untergebracht ist. Solche Metallringe sind als Dichtungen bekannt und für rauhe Betriebsbedingungen geeignet, wie sie bei­spielsweise im Bauwesen auftreten. Sie sind als Rückschlagventile für die Zwecke der Erfindung besonders zweckmäßig, weil ihre Federkraft von dem außen anliegenden Druck der Bohrlochspülung ver­stärkt wird und weil das von innen nach außen ge­richtete Druckgefälle dafür sorgt, daß zwischen die aufeinanderragenden Flächen der Metallringe keine abrasiven Partikel des Bohrkleins geraten können.

    [0019] Die Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

    Fig. 1 schematisch und unter Fortlassung der erfindungsgemäßen Einzelheiten eine Gesamtansicht des selbststeuernden Gestängerohres gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

    Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 und

    Fig. 3 schematisch die Ausbildung der Selbst­steuerung gemäß der Erfindung, wobei Teile im Schnitt wiedergegeben und das hydrauli­sche System in Symbolen gezeichnet ist.



    [0020] Gemäß der Darstellung der Fig. 1 ist das allgemein mit (1) bezeichnete, selbststeuernde Gestängerohr mit einer Bohrwelle (2) versehen, die über ein bei Bohrgestängen von Rotary-Bohranlagen üblichen Gewindekopf (3) an das Ende des letzten Gestänge­rohres eines drehenden Rohrgestänges angeschraubt werden kann. Die Bohrwelle (2) weist einen Spül­kanal (4) auf, der bis zum anderen, im Durchmesser vergrößerten Wellenende (5) reicht, der mit seinem Innengewinde (6) den nicht dargestellten Gewindezapfen eines Bohrwerkzeuges aufnimmt, das aus mehreren, mit Hartmetallmeißeln besetzten Kegelrollen besteht.

    [0021] Die Bohrwelle ist vom einem Gehäuse (10) umgeben. Außen am Gehäuse sind U-förmig profilierte, jeweils um einen Viertelkreis versetzt angeordnete Steuer­leisten (11-14) mit ihren abgewinkelten Stegenden, wie bei (15) in Fig. 1 dargestellt, ausschwenkbar gelagert. Das Gehäuse weist von den U-Profilen der Steuerleisten (11-14) umschlossene Vorsprünge (16-19) auf, in denen Kammern ausgespart sind. In der bei (20) in Fig. 1 wiedergegebenen Kammer ist geschützt die Steuerelektronik der Selbststeuerung untergebracht. In der darunterliegenden Kammer (21) liegen kreuzweise orientierte Neigungsmesser, welche die Istwerte der Neigung des Bohrgestänges im Bohrloch angeben. In der weiter unten liegenden Kammer (22) ist der jeder Steuerleiste zugeordnete Antriebskolben geführt. Der Rotor eines die elektrische Energie erzeugenden Generators (22) ist drehfest mit der Bohrwelle (2) verbunden und arbei­tet in einem Stator, der drehfest im Gehäuse ange­ordnet ist. Eine hydraulische Pumpe ist in der bei (24) gezeichneten Kammer untergebracht, während ein hydraulischer Impulsgeber bei (25) angedeutet ist.

    [0022] Im Betrieb werden die Steuerleisten (11-14) nach Maßgabe der von den Neigungsmessern bei (21) kommenden Signale ausgeschwenkt und halten dadurch das Gestängerohr (1) in der vorgegebenen Bohr­richtung. Die Elektronik setzt die Meßwerte in elektrische bzw. hydraulische Signale um, welche von den Wegeventilen des hydraulischen Systems um­gesetzt bzw. von dem Impulsgeber aufgenommen werden. Dieser verändert den Querschnitt des Spül­kanals und erzeugt dadurch in der Bohrgestänge­spülung Differenzdrücke, die am Bohrlochmund gele­sen und in digitale Werte umgesetzt werden.

    [0023] Gemäß der Darstellung der Fig. 3 ist zwischen der Bohrwelle (2) und dem Gehäuse (10) ein die Bohr­welle (2) umgebender Ringraum (26) ausgebildet. Er ist mit einer radialen Wellenbohrung (27), welche vom Ringraum in den Spülkanal (4) der Bohrwelle (2) reicht, mit der Bohrgestängespülung verbunden.

    [0024] An beiden Enden ist der Ringraum mit je einem Rotationsrückschlagventil (28, 29) gegen die zwischen dem Gehäuse (10) und dem Bohrlochstoß (29) strömende Bohrlochspülung (30) abgedichtet. Die Bohrlochspülung enthält je von dem in Fig. 3 nicht dargestellten Bohrwerkzeug gelösten Partikel. Zwischen den beiden Rotationsdichtungen (28 und 29) liegen die schematisch bei (31 und 32) gezeichneten Radiallager der Bohrwelle (2). Das üblicherweise vorgesehene Axiallager ist in der Darstellung der Fig. 3 aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt. Zur Wiedergabe des hydraulischen Systems ist das in die Radialbohrung (7) eingebaute Schmutzfilter (33) neben der Bohrung dargestellt.

    [0025] Im hydraulischen System der Selbststeuerung ist jeder Leiste eine hydraulische Pumpe zugeordnet. Sie wird über einen Exzenter (34) angetrieben, der drehfest auf der Bohrwelle (2) befestigt ist und über einen Selbstlagerring (35) auf einen Pumpen­kolben (36) wirkt. Eine Radialbohrung (37) verbin­det den Druckraum des Pumpenzylinders mit dem Ring­raum (26), in dem die saubere Bohrgestängespülung ansteht. Rückschlagventile (37, 38) sichern den Druckraum der Pumpe ab. Die Pumpe beaufschlagt ein elektrisch angesteuertes, federnd vorgespanntes 2/3-Wegeventil (39), über das die im Zusammenhang mit der Fig. 1 erwähnten Antriebskolben beauf­ schlagt werden, welche gegenüberliegenden Steuer­leisten als Schwenkantriebe zugeordnet und mit (40 und 41) bezeichnet sind. Über eine mit einem Rückschlagventil abgesicherte Bypasleitung (42) wird das hydrostatische System abgesichert.

    [0026] Im mittleren Teil der Fig. 3 ist der Impulsgeber (25) als Doppelkolben dargestellt, der radial beweglich in der Bohrwelle (2) gelagert ist. Die Weichdichtungen der Drehdurchführungen (43-45) dienen zur Absicherung der beiden hydraulischen Leitungen (46 und 47), die den Kolben des Impuls­gebers beaufschlagen. Das geschieht über ein dem Ventil (39) entsprechendes 2/3-Wegeventil (48), welches von einem Federdruckspeicher (49) mit der sauberen Spülflüssigkeit beaufschlagt wird, die über eine Zweigleitung (50) und ein Überdruckventil (51) von dem hydraulischen Druckerzeuger beaufschlagt ist.

    [0027] Wie sich aus der Fig. 3 ferner ergibt, sind die Rückschlagventile (28, 29) einheitlich ausgebil­det. Sie sitzen auch gemäß der vergrößerten Dar­stellung in Fig. 1 in je einem Radialspalt (53, 54) zwischen der Stirnfläche (55, 56) des Gehäuses (10) und je einem Bund (58, 59) der Bohrwelle (2). Dabei ist jedes Ventil mit durch eine in einer Bohrung (64) sitzende Druckfeder (65) einem axial vorgespannten Gleitring (66) verwirklicht, der in einer Nut (61) des Gehäuses (10) untergebracht ist. Als Ventilsitz dient die Ringfläche (62) eines Metall­ringes (63), der in jeden Bund (58, 59) der Bohr­welle (2) in einer dort angebrachten Nute (67) unbe­weglich festgesetzt ist.

    [0028] Die aufeinanderragenden Flächen der Ringe dienen wegen des von innen nach außen gerichteten Druck­gefälles als Schmutzabweiser. Durch die Keilform des Dichtspaltes sind die Flächenverhältnisse der Ringe so gewählt, daß die Ringflächen von dem Innendruck, der im Ringraum herrscht vornein­ander abgehoben werden, sobald der Innendruck größer als der Außendruck ist. Deshalb kann Bohr­gestängespülung die Ringflächen von außen über­winden, jedoch ist der Rückfluß ausgeschlossen.


    Ansprüche

    1. Selbststeuerndes Gestängerohr für rotierende Bohrgestänge von Gesteins­bohrmaschinen, welches eine mit dem Bohrgestänge und dem Bohrwerkzeug (7) verbindbare innere Bohrwelle (2) mit Spülkanal (4) und ein drehbeweglich um die Bohrwelle (2) auf dieser gelager­tes Gehäuse (10) aufweist, an dem außen ausschwenkbare Steuerleisten (11-14) angeordnet und in dem die Teile der auf die Steuerleiste wirkenden hydrostati­schen Antriebe (40, 41), sowie die Steuereleketronik (20) und -elektrik (23) untergebracht sind, wobei der Ener­giebedarf durch die Drehbewegung beim Bohrvorgang erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bohr­welle (2) und dem Gehäuse (10) ein Ring­raum (11) vorhanden ist, der eine radiale Verbindung (27) zum Spülkanal (4) der Bohrwelle (2) aufweist und an beiden Enden mit je einem gegen die Bohrloch­spülung abdichtenden Rotationsrück­schlagventil (28, 29) abgeschlossen ist, und daß der Ringraum (26) als Tank für die von der Bohrwellenspülung gebildete Arbeitsflüssigkeit des hydraulischen Systems dient.
     
    2. Selbststeuerndes Gestängerohr mit einem Druckimpulsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches Arbeitsmedium des Druckimpulsgebers (25) die Bohrgestänge­spülung dient, wobei der hydraulische Arbeitsdruck von dem hydraulischen System zum Ausschwenken der Steuerleisten (11-14) abgeleitet ist.
     
    3. Selbststeuerndes Gestängerohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die radiale Verbindung (27) eine bis zum Spülkanal reichende Bohrung (27) ist, in die ein Filter (33) eingebaut ist, das mit der Spülung aus dem Spül­kanal (4) der Bohrwelle (2) beaufschlagt ist.
     
    4. Selbststeuerndes Gestängerohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Rückschlagventile (28, 29) an den Enden des Außenrohres in je einem Radialspalt (53, 54) zwischen den Stirnflächen (55, 56) des Gehäuses (10) und je einem Bund (58, 59) der Bohrwelle (2) untergebracht sind, wobei als Ventil ein axial vorgespannter Gleitring (60) in einer Nut (61) des Gehäuses (10) und als Ventilsitz die Ringfläche (62) eines im Bund (58, 59) der Bohrwelle (2) untergebrachten, axial festliegenden Metallringes (63) dient.
     
    5. Selbststeuerndes Gestängerohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Impulsgeber (25) über eine mit Weichdichtungen (43-45) versehene Drehdurchführung aus einem Druckspeicher (49) beaufschlagt ist, der von einem hydraulischen Druckerzeuger (36) beauf­schlagt ist.
     




    Zeichnung










    Recherchenbericht