DE19617213C1

DE19617213C1 - Biegestabverbindung

Info

Publication number: DE19617213C1
Application number: DE19617213A
Authority: DE
Inventors: Joerg Eitler; Guenther Hantschk
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2016-05-01
Also published as: AR006917A1; BR9709186A; WO1997041354A1; ZA973689B; EP0897478A1; AU2886897A; CA2252685A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung für den Antrieb eines Rotors, einer Bohrlochförderpumpe und/oder eines mit einem Antrieb verbundenen Bohrkopfs mit einem Biegestab, der sowohl antriebs- wie auch abtriebsseitig starre Verbindungen mit den angrenzenden Kupplungsteilen eingeht, wozu der Biegestab und die Kupplungsteile Verzahnungen und Paßelemente aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich z. B. auf das Gebiet der Energiege winnung durch den Abbau von Energieträgern unter Tage und auf die Förderung von anderen Flüssigkeiten aus Bohrlöchern (Trink wasser, Deponiewasser usw.). Dazu werden für die Erforschung und Gewinnung der Energieträger Bohrungen in die Erde getrie ben. Es sind zwei verschiedene Betriebsweisen der Bohr- und Fördervorrichtungen bekannt. Bei der ersten Betriebsweise wird sowohl das Bohrwerkzeug als auch das Förderwerkzeug von einem Antrieb angetrieben, der an der Erdoberfläche sitzt. Die Kraftübertragung geschieht über ein zum Teil sehr langes und damit schweres Gestänge. Bei der zweiten Verfahrensweise setzt man Bohrlochsohlenmotoren ein, die das Bohr- und/oder Förder werkzeug direkt vor Ort antreiben. Damit verringert sich die benötigte Antriebsleistung erheblich, zusätzlich können die Bohrwerkzeuge eine Richtungskorrektur vornehmen.

Zum Antrieb der Bohrwerkzeuge sind Exzenterschneckenmotore und zur Förderung der Energieträger sind Exzenterschneckenpumpen eingesetzt, die über wartungsfreie flexible Antriebsverbindun gen, sogenannte Biegestabverbindungen, mit dem jeweiligen Antrieb oder dem Bohrmeißel verbunden sind.

Die Energiedepots sind mitunter hunderte von Metern unter der Erde. Defekte an den Wellenkupplungen lassen sich deshalb nur durch sehr hohen Montageaufwand beheben. Auf Grund dessen werden sehr robuste Wellenkupplungen eingesetzt.

Aus der EP 05 66 144 A1 geht eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Bohren eines Bohrlochs hervor, bei dem ein flexibler Bie gestab den am Ende des Bohrgestänges sitzenden Meißel mit dem Antrieb verbindet. Aus den zahlreichen dargestellten Kupp lungsvarianten ist eine Kombination aus Verzahnung und Siche rungsschraube hervorzuheben. Diese Kombination läßt durch die Verzahnung eine hohe Drehmomentübertragung zu. Die Sicherungs schraube verhindert, daß die von der Pumpe oder dem Bohrwerk zeug verursachten Axialkräfte zur Lösung der Verbindung führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannte Biegestabverbindung mit Verzahnung und axialer Arre tierung dahingehend zu verbessern, daß ihre Standzeit auch bei Drehrichtungswechsel und auftretenden Vibrationen erhöht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Ein Ausführungsbeispiel ist anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 Gesamtansicht der Fördervorrichtung (Exzenterschnecken pumpe mit Antrieb im Längsschnitt)

Fig. 2 Buchse mit Bohrung für Stifte (im Querschnitt)

Fig. 3 Buchse (im Längsschnitt)

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 1 dargestellt Ausführung zeigt eine Bohrlochpumpe 10 mit einem Antrieb 12, einem Bohrlochsohlenmotor. Diese Art der Pumpen kommt erst zum Einsatz, wenn das Bohrloch bereits besteht. Der elektrisch angetriebene Bohrlochsohlenmotor sitzt am unteren Ende des aus mehreren Teilen bestehenden Bohrloch gestänges 14. Die zum Verbinden von Bohrgestängen eingesetzten typischen Muffen 16, 18 mit konischen Gewinden ermöglichen eine problemlose Montage und Demontage der Pumpen- und An triebselemente. An das Gehäuse 20 des Antriebs 12 ist ein kur zes Gestängeteil 22 mit den Ansaugöffnungen 24 für das zu för dernde Medium angefügt. Zur Abdichtung des Bohrlochsohlenmo tors gegen das Medium sitzt direkt am Flansch des Antriebs die Gleitringdichtung mit dem rotierenden Ring 28 auf der Welle und dem stehenden Ring 30 auf der Innenseite vom Gestängeteil 22. Der Stumpf der Antriebswelle 26 und das untere Ende 32 des Biegestabs 34 sind mit Verzahnungen versehen, die in die Ver zahnung der Buchse 36 eingreifen. Ebenso über eine Verzahnung sind das obere Ende 38 des Biegestabs und der Kopf 40 des schneckenförmigen Rotors 42 verbunden, der exzentrisch in einem mehrgängigen Stator 44 aus elastischem Material rotiert. Durch die exzentrische Rotation des schneckenförmigen Rotors 42 im Stator erzeugt dieser eine Förderwirkung, die die ver zahnte Verbindung zusätzlich zum Drehmoment mit einer Axial kraft belastet. Diese Axialkraft wird über die stirnseitige Anlage des Biegestabes an die benachbarten Teile Antriebswelle 26 und Zwischenstück 45 im Rotor 40 übertragen. Die Stifte 46 dienen der zusätzlichen Arretierung bis zur Aushärtung des Klebers.

Beim Fördern der Medien kommt es des öfteren zu unerwünschten Sand- oder Grobgutanhäufungen im Biegestabbereich, wodurch die Pumpe verstopf bzw. der Leistungsverbrauch des Motors steigt. Durch einen Drehrichtungswechsel wird erreicht, daß der schneckenförmige Rotor 42 die Ballaststoffe zurücktreibt. Häufiger Wechsel der Drehrichtung führt jedoch selbst bei verzahnten Verbindungen zu einer Bewegung in der Verbindung und damit zum Verschleiß. Dies verhindert die Kleberschicht 48.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Buchse 36 weist eine normge rechte Kerbverzahnung 50 auf. Tangential zur Kerbverzahnung verläuft die Bohrung 52 für die Stifte 46. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das bisher angenommene Ver hältnis von Verbindungslänge zu Wellendurchmesser bei Biege stabverbindungen von l/d ≦ 0,8 - 1,5 für die notwendige Flä chenpressung zur gleichmäßigen Lastverteilung nicht ausreicht. Erfindungsgemäß wird deshalb ein erhöhtes Verhältnis von l/d ≦ 1,5 - 2 gewählt.

Aufbau und Einbringung der Kleberschicht

Zur Verklebung des Biegestabs mit dem schneckenförmigen Rotor bzw. mit der Buchse werden die entsprechenden Verzahnungsbe reiche mit einem Reinigungsmittel auf Lösungsmittelbasis be sprüht und damit Verunreinigungen entfernt. Nachdem die Teile ca. 5 Minuten abgelüftet und trocken sind, sprüht man bei stark passivierten Metalloberflächen einen Aktivator zur Vorbehand lung auf. Der Aktivator besteht zu 98% aus dem Trägermittel Isohexan und dem eigentlichen Aktivierungsmittel. Anschließend folgt die beidseitige Benetzung der Kerbverzahnung mit Kleb stoff, z. B. einem einkomponentigen, lösungsmittelfreien, anearob härtenden Klebstoff auf der Basis von Methacrylester. Handfestigkeit wird nach ca. 15 Minuten, Endfestigkeit nach 24 Stunden erreicht. Zur gleichmäßigen Klebstoffverteilung werden die Teile während des Fügevorgangs leicht axial hin- und herbewegt.

Claims

1. Verbindung für den Antrieb eines Rotors (42) einer Bohrloch förderpumpe (12) und/oder eines mit einem Antrieb verbundenen Bohrkopfs mit einem Biegestab (34), der sowohl antriebs- wie auch abtriebsseitig starre Verbindungen mit den angrenzenden Kupplungsteilen eingeht, wozu der Biegestab (34) und die Kupplungsteile Verzahnungen und Paßelemente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden (32, 38) des Biegestabs (34) über Verzahnungen und Stifte (46) mit dem Rotor (42) und/oder dem Antrieb (12) und/oder einem Bohrkopf verbunden sind und in die Verzahnungen eine Kleberschicht (48) eingebracht ist.

2. Biegestabverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzahnte Antriebswelle (26) und der verzahnte Biege stab (34) über eine verzahnte Buchse (36), Stifte (46) und eine Klebeschicht (48) verdreh- und verschiebesicher miteinan der verbunden sind.

3. Biegestabverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser d der Verzahnung (50) zu de ren Länge l bei l/d ≦ 1,5 - 2 liegt.