-
Antrieb für Rotary-Tiefbohranlagen Werden bei Rotary-Tiefbohranlagen
nichtumsteuerbare Antriebsmaschinen, beispielsweise Dieselmotoren, verwendet, so
ist durch die besönderen Betriebsverhältnisse, wie Links- -drehen des Bohrtisches,
Lösen des Gestängegewindes, Beschleunigen des leeren Flaschenhakens beim Gestängeziehen
usw. bedingt, der Einbau eines Wendegetriebes notwendig. Diese Wendegetriebe werden
in den normalen Kraftfluß vor der Verzweigung in den Drehtisch- und Hebewerksantrieb
eingebaut, und das Übertragungsorgan wird sowohl für die Vorwärtsfahrt des Wendegetriebes
als auch für die normalen Betriebsverhältnisse des Bohr- und Hebewerkes benutzt.
Da nun der Kraftbedarf-am Hebewerk das Mehrfache der beim Bohren benötigten Leistung
beträgt, so ist die Kupplung eines beispielsweise aus dieser einem Umkehrgetriebe
und einer. Bremse bestehenden Wendegetriebes für die größere Hebewerksleistung zu
bemessen. Abgesehen davon, däß hierdurch eine sehr große Reibungskupplung notwendig
ist, die räumlich bei modernen Zahnradgetriebeanlagen kaum oder überhaupt nicht
unterzubringen ist, und infolge des hohen Gewichtes die Transportierbarkeit der
Aggregate, die meist in unwegsamem Gelände zur Aufstellung gelangen, wesentlich
erschwert wird, ergeben sich hieraus weitere Nachteile und Gefahren.
-
Durch die zur Anwendung kommende starke Kupplung ist naturgemäß eine
Sicherheit gegen die gefürchteten Gestängebrüche nicht vorbanden, da die Übertragungsfähigkeit
dieser für den Hebewerksbetrieb berechneten Kupplung die für die stärksten Bohrgestänge
zulässigen Drehmomente um das Mehrfache übersteigt, ganz abgesehen von den bei großen
Bohrtiefen gebräuchlichen kleinen Bohrgestängen. Bohrgestängebrüche
bedeuten
aber erhebliche Zeit-und Geldverluste und unter Umständen den Totalverlust des Bohrloches.
-
Der Einbau einer auf ein bestimmtes Drehmoment durch Federn, Gewinde
u. dgi. einstellbaren Rutschkupplung in die Drehtischwelle; im Sinne des Kraftflusses
gesehen, hinter dem Wendegetriebe würde zwar für das Bohren mit stärkstem Gestänge
eine gewisse Sicherheit bedeuten, nicht jedoch für schwächere Bohrgestänge. Ein
Einstellen der Rutschkupplung auf geringere, den einzelnen Gestängen an--gepaßte
Drehmomente ist aber umständlich und zeitraubend sowie außerdem nur in Betriebsstillständen
möglich. Auch wird durch, den Einbau einer Rutschkupplung, da für diese eine besondere
Lagerung notwendig ist, die Anlage komplizierter, und ferner müßte hier nach wie
vor die Vorwärtskupplung des Wendegetriebes für die hohe Leistung berechnet sein.
Die Einbauschwierigkeiten infolge der hohen Gewichte und großen Abmessungen bleiben
also nach wie vor bestehen. Rutscht bzw. versagt die für den Hebewerksbetrieb konstruierte
Reibungskupplung, so ist das Gestängeziehen und somit ein Betrieb der Bohranlage
unmöglich, und es bestehen -bis zur Behebung des Fehlers schwere Gefahren für das
Bohrloch.
-
Um nun den Rotary-Tiefbohranlagen eine erhöhte Sicherheit zu geben,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in den Antrieb außer dem während des Betriebes
schaltbaren- reibungsschlüssigenÜbertragungsorgan für denVorwärtsgang, beispielsweise
einer Reibungskupplung, ein zweites, im Stillstand schaltbares kraftschlüssiges
Übertragungsorgan, z. B. eine Zahn- oder Klauenküpplung, für den normalen Vorwärtsgang
zur Überbrückung des während des Betriebes schaltbaren Übertragungsorgans einzubauen.
Es besitzt also beispielsweise das aus Kupplung, Umkehrgetriebe und Bremse bestehende
Wendegetriebe gegenüber dem Wendegetriebe normaler Bauart zwei Kupplungen für Vorwärtsfahrt,
von denen jeweils nur eine eingeschaltet ist. Hierbei> ist die Zahn- oder Klauenkupplung
für den Hebewerksbetrieb und die während des Betriebes schaltbare Reibungskupplung
für den eine wesentlich geringere Leistung erforderlichen Bohrbetrieb bestimmt.
Da bei Störungen bzw. beim Versagen der Reibungskupplung der Bohrbetrieb mit der
für den Hebewerksbetrieb bestimmten Zahn- oder Klauenkupplung aufrechtzuerhalten
ist, so sind die Gefahren für das Bohrloch, die durch den Stillstand der Bohrwelle
entstehen würden, ausgeschaltet.
-
Erfolgt die Kraftübertragung durch eine in den Antrieb des Drehtisches
eingebaute regelbare, beispielsweise mittels einer Druckölsteuerung auf das jeweils
erforderliche Drehmoment einstellbare Reibungskupplung, so ist es nicht mehr nötig,
die Regulierung des Öldruckes von der für das kleinste Bohrgestänge zulässigen.
Spannung bis zu dem der höchsten Hebewerkslast entsprechenden Öldruck vor-.zunehmen,
was bei mittleren und großen Anlagen einen außerordentlich hohen Öldruck von etwa
3o bis 5o at bei einem kleinsten Öldruck von 1 at bedingen würde, dessen betriebssichere
Erzeugung Schwierigkeiten bereitet und eine erhebliche Verteuerung der Anläge verursacht.
Wird, wie es die Erfindung vorschlägt, die Reibungskupplung durch eine Zahn- oder
Klauenkupplung überbrückt, so braucht die Regulierung des Öldruckes der Kupplung
nur in den durch die kleinsten und größten Bohrgestängewiderstandsmomente bestimmten
Grenzen vorgenommen zu werden, also etwa im Verhältnis 1:8 bis 1:1o, wodurch sich
normale, gebräuchliche Ölhöchstdrücke von etwa 8 bis 1o at ergeben.
-
Die Antriebsanordnung nach der Erfindung schafft gegenüber dem Bekannten
den Fortschritt, daß trotz Verwendung einer wesentlich kleineren, leichteren und
billigeren Kupplung als bisher eine absolute Betriebssicherheit für den Hebewerksbetrieb
gewährleistet ist und bei Störungen an der Reibungskupplung der Bohrbetrieb mittels
der Zahn- und Klauenkupplung aufrechterhalten werden kann; auch ist in Verbindung
mit der- vorgekennzeichneten drehmomentregulierbaren Reibungskupplung eine wesentliche
Herabsetzung der benötigten Öldrücke erreicht.
-
Auf der Zeichnung ist die Antriebsanordnung für Rotary-Tiefbohranlagen
nach der Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen Abb,
1 schematisch den Gesamtaufbau einer solchen Antriebsanordnung, Abb.2 den Längsschnitt
durch ein handgesteuertes Wendegetriebe, die Schnittebene liegt. in der Ebene des
Schaltorgans für die Reibungskupplung, und Abb. 3 einen Teilschnitt durch die Ebene
des Schaltorgans für die Zahn- oder Klauenkupp-Jung, Abb. q. einen Längsschnitt
durch ein öldruckgesteuertes Wendegetriebe durch die Ebene des Schaltorgans der
Klauenkupplung, während 1 Abb. 5 eine Antriebsanordnung mit außerhalb des Wendegetriebes
angeordneter Klauenkupplung zeigt.
-
Wie die in Abb. i schematisch dargestellte Gesamtanordnung des Antriebs
veranschaulicht, arbeiten die beiden Antriebsmaschinen A auf das Stufenschaltgetriebe
B, hinter welchem das Wendegetriebe C angeordnet ist, dessen Abtriebswelle D die
Drehbewegung entweder auf die Welle E des Drehtisches F oder über ein Kegelräderpaar
G und eine Räderübersetzung H auf die Hebewerkstrommel I überträgt.
Bei
den Wendegetrieben nach den Abb. 2 bis 4 sind die beiden Kupplungen, die Reibungs-
und die Klauenkupp4ung, im Gehäuse des Getriebes eng zusammengebaut, während bei
der Ausführungsform des Getriebes nach Abb.5, abweichend von der Anordnung nach
Abb. i, das Stufenschaltgetriebe räumlich zwischen der, Klauenkupplung und dem Wendegetriebe
liegt.
-
Bei dem Wendegetriebe nach den Abb. 2 und 3 trägt 'die von dem Stufenschaltgetriebe
angetriebene Welle i zunächst das Planetengetriebe 2, dessen Umlaufradträger durch
die Bremse 3 festgelegt werden kann. Das nachfolgende Rollenlager 4 trägt das Kupplungsgehäuse
5, welches sowohl die Verzahnung 6 für die Umlaufräder des Planetengetriebes als
auch die Rasten für Außenlamellen derReibungskupplung 7 und die Verzahnung für die
Zahn- oder Klauenkupplung 8 trägt; schließlich ist auf dem Gehäuse 5 noch die axial
verschiebbare Schaltmuffe g zum Verstellen des Schaltgestänges =o für die Reibungskupplung
und des Schaltgestänges =i für die Zahn- oder Klauenkupplung angeordnet. Die auf
der Welle z befestigte Nabe 12 trägt die Rasten für die Innenlamellen der.Reibungskupplung
7 und bildet gleichzeitig die ebenfalls eine Verzahnung besitzende zweite Hälfte
derZahn- oder Klauenkupplung, die durch den durch das Schaltgestänge =i axial verschiebbaren
Kupplungsteil mit dem Kupplungsgehäuse 5 verbunden werden kann (s. Abb. 3).
-
Der Schaltvorgang ist der folgende: Zur Vorwärtsfahrt für den Bohrbetrieb
wird die Schaltmuffe g aus der Ruhestellung heraus nach links bewegt. Sobald der
Stützhebel des Schaltgestänges =o in die Ringnut der Schaltmuffe einschwingt, wird
die Kupplungsfeder frei, und diese preßt die Lamellen der Reibungskupplung? aufeinander,
d. h. die Reibungskupplung ist eingeschaltet.
-
Zur Vorausfahrt für den Hebewerksbetrieb wird während des Betriebsstillstandes
die Bewegung der Schaltmuffe über die voreingenommene Schaltstellung (Einrückstellung
der Reibungskupplung) - nach links fortgesetzt. Es wird dadurch der Stützhebel des
Gestänges =o zurückgeholt, d. h. die Kupplungsfeder wird gespannt und die Lamellenkupplung
ausgeschaltet. Bei Weiterbewegung der Schaltmuffe - in der vorbezeichneten Richtung
stößt schließlich die Schaltmuffe g gegen den Schaltring des Gestänges =i, dessen
Sperrung hierbei aufgehoben wird, und bringt schließlich den axial verschiebbaren
Teil 8, welcher im ständigen Eingriff mit dem mit der Welle D gekuppelten
Gehäuse 5 steht, in Eingriff mit der Nabe 12, d. h. die Kraftübertragung von der
Welle i auf die Welle D erfolgt nicht mehr über die Reibungskupplung, sondern über
die Zahn-oder Klauenkupplung B. Wird das Getriebe auf der Rückwärtsfahrt geschaltet,
dann wird durch Verschieben der Schaltmuffe g nach rechts die Klauenkupplung von
der Welle i - abgeschaltet sowie durch Weiterverschieben der _ Schaltmuffe g die
vorübergehead eingeschaltete. Reibungskupplung 7. Gleichzeitig bzw. unmittelbar
darauf wird die Bremse 3 angezogen und der Umlaufradträger 2 des Planetengetriebes
festgelegt, so daß -jetzt durch die angetriebenen Unilaufräder dem Gehäuse 5, ,d.
h. der Welle D, eine entgegengesetzte Drehrichtung gegeben wird.
-
' -"Däs" drückölgesteuerte Wendegetriebe nach Abb.4 unterscheidet
sich von' dem vorbeschriebenen handgesteuerten Wendegetriebe dadurch, daß die Reibungskupplung
7 durch eine Druckölsteuerung bedient wird, dagegen das Einschalten der Zahn- oder
Klaüenkupplung nach wie, vor von Hand erfolgt.
-
Das Einschalten der Reibungskupplung ? erfolgt hier durch eine über
ein nicht dargestelltes Druckregelventil in der- Leitung 13, welche mit der Druckkammer
14 in offener Verbindung steht, zugeführte Druckflüssigkeit, welche auf den sich
gegen die Reiblamellen anlegenden Druckkolben 15, der unter der Wirkung der Feder
16 steht, einwirkt. Da die Nabe 12', in welche die Innenlamellen der Reibungskupplung
7 eingreifen, mit der Welle i' und das Kupplungsgehäuse 5', in welches die Außenlamellen
derselben eingreifen, mit der Welle 17 fest verbunden ist, so wird bei eingeschalteter
Reibungskupplung 7 die Welle 17 in der Drehrichtung der Antriebswelle umlaufen:
Das Einschalten der Zahnkupplung 8' erfolgt durch Verstellen der Schaltmuffe g'
nach rechts in die auf der Zeichnung ersichtliche Stellung. Das Umschalten des Getriebes
auf Rückwärtsfahrt erfolgt in der vorher beschriebenen Weise nach. Herausnahme der
Reibungs- und der Zahn- oder Klauenkupplung. .
-
Bei der Antriebsvorrichtung nach Abb. 5 ist das Wendegetriebe in der
gleichen Weise durchgebildet wie das Getriebe nach Abb.4, doch ist die .Anordnung
hier so getroffen, daß die Übertragung des Antriebes auf die Welle 18 -von den Zahnrädern
=g bzw. =g' über die Klauenkupplung 2o mittels einer Hohlwelle 21 erfolgt, und zwar
bei Vorwärtsfahrt entweder über die Lamellenkupplung 7 oder über die Zahn- oder
Klauenkupplung 8". Die Umkehrung der Drehric,htung der Welle 18 auf Rückwärtsfahrt
erfolgt in bekannter Weise über das Umkehrgetriebe nach Herausnahme der Kupplungen
und Festlegen des Umlaufradträgers.