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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft allgemein Gerätschaften und Arbeitsvorgänge, die im Zusammenhang mit einem unterirdischen Bohrloch genutzt bzw. durchgeführt werden und stellt in einem unten beschriebenen Beispiel insbesondere eine Innendichtung eines Bohrlochwerkzeugs mit einem Umfangsdistanzstück bereit, das vorübergehend den dichtenden Eingriff der Innendichtung mit einer Komponente des Bohrlochwerkzeugs verhindert.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Für Dichtungen ist ein Bohrloch eine besonders fordernde Umgebung. Dynamische Dichtungen können vorzeitig versagen, da die Dichtungen Bohrlochfluiden und abrasiven Partikeln in einem Bohrloch ausgesetzt sind.
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Es versteht sich daher, dass in der Technik des Dichtens zwischen Komponenten von Bohrlochwerkzeugen fortlaufend Verbesserungen gebraucht werden. Derartige Verbesserungen können unabhängig davon, ob dynamische Dichtung beteiligt ist, nützlich sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine repräsentative Querschnittansicht eines Bohrlochwerkzeugs, das Prinzipien dieser Offenbarung verkörpern kann.
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2 ist eine repräsentative Querschnittansicht eines Arms des Bohrlochwerkzeugs.
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3 ist eine repräsentative vergrößerte Querschnittansicht von Innen- und Außendichtungen zwischen Komponenten des Bohrlochwerkzeugs.
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3B ist eine repräsentative, weiter vergrößerte Querschnittansicht der Innendichtung, einer Komponente des Bohrlochwerkzeugs und eines dazwischen befindlichen Umfangsdistanzstücks, entlang Linie 3B-3B von 3.
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4 ist eine repräsentative Querschnittansicht eines weiteren Beispiels der Innen- und Außendichtungen.
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5–7 sind repräsentative, weiter vergrößerte Ansichten von Beispielen für Umfangsdistanzstücke, die mit dem Bohrlochwerkzeug verwendet werden können.
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8 ist eine repräsentative Querschnittansicht einer Druckausgleichvorrichtung des Bohrlochwerkzeugs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In 1 wird ein Bohrlochwerkzeug 10 repräsentativ dargestellt, das Prinzipien dieser Offenbarung verkörpern kann. Es sollte jedoch eindeutig klar sein, dass das Bohrlochwerkzeug 10 und die damit verbundenen Verfahren lediglich ein Beispiel für eine Anwendung der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine weite Vielfalt anderer Beispiele möglich sind. Der Bereich dieser Offenbarung ist daher nicht auf alle der Details des Bohrmeißels 10 und des dort beschriebenen Verfahrens und/oder wie in den Zeichnungen abgebildet begrenzt.
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In dem Beispiel von 1 ist das Bohrlochwerkzeug 10 ein Bohrmeißel des Typs, der Fachleuten auf dem Gebiet als Walzenkonusmeißel oder Trikonusmeißel bekannt ist, da er mehrere allgemein konusförmige Walzen oder Konen 12 mit darauf angeordneten Schneidelementen 14 verwendet, die mit der Erde in Eingriff kommen. Andere Arten von Bohrlochwerkzeugen (wie Bohrstabilisatoren, Räumwerkzeuge usw.) können die Prinzipien dieser Offenbarung jedoch ebenfalls anwenden.
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Jeder der Konen 12 ist rotierbar an einem jeweiligen Arm 16 gesichert, der sich von einem Hauptkörper 18 des Bohrmeißels nach unten erstreckt (wie in 1 abgebildet). In diesem Beispiel sind jeweils drei der Konen 12 und der Arme 16 vorhanden.
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Es versteht sich jedoch, dass die Prinzipien dieser Offenbarung auf Bohrmeißel mit anderen Anzahlen an Konen und Armen, anderen Arten von Schneidstrukturen (z. B. nicht notwendigerweise Konen und Schneidelemente) sowie anderen Arten von Bohrmeißeln und Bohrmeißelkonfigurationen angewendet werden können. Der in 1 gezeigte Bohrmeißel ist lediglich ein Beispiel für eine weite Vielfalt von Bohrmeißeln, die die hier beschriebenen Prinzipien nutzen können.
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2 ist eine repräsentative Querschnittansicht von einem der Arme 16 des Bohrlochwerkzeugs 10. Es ist in dieser Ansicht zu sehen, dass der Konus 12 um einen Lagerzapfen 20 des Arms 16 rotiert. Zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20 werden Haltekugeln 22 verwendet, um den Konus an dem Arm 16 zu sichern.
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Zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20 wird über einen Durchgang 26 zwischen einer Schmierstoffzufuhr 24 in einer Innenkammer 34 Schmierstoff zugeführt. Ein Druckkompensator 28 (der beispielsweise einen schwimmenden Kolben oder ein Diaphragma einschließt) gewährleistet, dass sich die Schmierstoffzufuhr 24 in der Kammer 34 im Wesentlichen auf demselben Druck wie die Bohrlochumgebung auf einer Außenseite 32 des Bohrmeißels befindet, wenn der Bohrmeißel zum Bohren eines Bohrlochs verwendet wird. Der Kompensator 28 kann in einigen Beispielen so konfiguriert sein, dass eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen der Schmierstoffzufuhr 24 und der Bohrlochumgebung aufrechterhalten wird (beispielsweise durch Bereitstellen eines Differentialkolbenbereichs auf einem Kolben).
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Ein ringförmiger Raum 44 (detaillierter in den 3 und 4 zu sehen) ist radial zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20 gebildet, um ausreichend Spielraum für den Konus 12 bereitzustellen, damit dieser über den Lagerzapfen 20 passt und sich in Bezug auf diesen frei drehen kann. Bei 31 ist allgemein ein ringförmiger Fluideintrittspfad 31 dargestellt, wobei es sich um eine Position handelt, bei der Fluid aus der Bohrlochumgebung 32 dazu neigen kann, in den ringförmigen Raum 44 einzutreten. Daher wird ein Paar Dichtungen 30a, b bereitgestellt, um das Eindringen von Bruchstücken und Bohrlochfluiden in den ringförmigen Raum 44 von einem Ende des Paares Dichtungen 30a, b zu verhindern und um das Entweichen des Schmierstoffs aus dem ringförmigen Raum 44 und der Schmierstoffzufuhr 24 aus dem anderen Ende des Paares Dichtungen 30a, b zu verhindern. Die Dichtungen 30a, b werden in diesem Ausführungsbeispiel in Stopfbuchsen oder Nuten 38 aufgenommen, die in dem Konus 12 gebildet sind. Obwohl in den Zeichnungen zwei Dichtungen 30a, b abgebildet sind, kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung jedwede Anzahl von Dichtungen verwendet werden.
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Wenn der Konus 12 um den Lagerzapfen 20 rotiert, rotieren die Dichtungen 30a, b vorzugsweise mit dem Konus 12 und dichten gleitend gegen eine Außenfläche 20a des Lagerzapfens 20. In anderen Beispielen können die Dichtungen 30a, b jedoch stationär auf dem Lagerzapfen 20 verbleiben. Die Dichtungen 30a, b können beispielsweise in Nuten, die auf dem Lagerzapfen 20 gebildet sind, angeordnet sein, wobei der Konus 12 relativ zu dem Lagerzapfen 20 und den Dichtungen 30a, b rotiert, so dass die Dichtungen 30a, b stattdessen gleitend gegen den Konus 12 dichten. Die Dichtungen 30a, b können in einigen Beispielen relativ zu einer anderen stationären Fläche rotieren, wie einer Aussparung oder Aufwölbung (nicht gezeigt), die auf dem Lagerzapfen 20 gebildet ist, oder einer (nicht gezeigten) Manschette, die aus einem anderen Material gefertigt ist, das dichtend an dem Lagerzapfen angebracht ist.
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Der Konus 12 und der Lagerzapfen 20 sind zwei Komponenten des Bohrlochwerkzeugs 10, in denen ein Dichten unter Verwendung der Dichtungen 30a, b gewünscht ist. In anderen Bohrmeißeln oder anderen Arten von Bohrlochwerkzeugen ist möglicherweise ein Dichten zwischen anderen Komponenten erwünscht. Es versteht sich daher, dass der Umfang dieser Offenbarung nicht auf Dichten zwischen einem Konus und einem Lagerzapfen begrenzt ist. Die Dichtungen 30a, b (oder andere Dichtungen) können gemäß den Prinzipien dieser Offenbarung zum Dichten zwischen jeglichen Arten von Bohrlochwerkzeugkomponenten verwendet werden.
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Die Dichtung 30a wird in der weiteren folgenden Beschreibung als „Außendichtung” bezeichnet, da sie die erste der beiden Dichtungen 30a, b ist, die jedweden Fluiden aus der Bohrlochumgebung 32 ausgesetzt ist, die in den ringförmigen Raum 44 entlang des ringförmigen Fluideintrittspfads 31 eintreten können. Die andere Dichtung 30b wird in der folgenden weiteren Beschreibung als „Innendichtung” beschrieben, da sie in Bezug auf den ringförmigen Fluideintrittspfad 31 der Außendichtung 30a nachgeschaltet angeordnet ist und daher nicht Fluiden aus der Bohrlochumgebung 32 ausgesetzt ist, bis die Außendichtung 30a in ihrer Dichtungsfunktion versagt.
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3 ist eine repräsentative vergrößerte Querschnittansicht der Komponenten (Konus 12 und Lagerzapfen 20) des Bohrlochwerkzeugs 10, das Aspekte der Außen- und Innendichtungen 30a, b und der kooperativen Beziehung zwischen den Dichtungen 30a, b und Komponenten des Bohrlochwerkzeugs 10 detaillierter beschreibt. Es ist in dieser Ansicht zu sehen, dass ein umfangförmiges Opferdistanzstück (d. h. „Umfangsdistanzstück”) 36 die Innendichtung 30b radial von der Oberfläche 20a des Lagerzapfens 20 weg beabstandet. Das Umfangsdistanzstück 36 kann um den Lagerzapfen 20 herum im Wesentlichen koaxial mit einer Rotationsachse des Konus 12 sein. Das Umfangsdistanzstück 36 umkreist den Lagerzapfen 20 in dieser Ausführungsform vollständig, wenn dies auch nicht in allen Ausführungsformen strikt erforderlich ist, und dichtet so im Wesentlichen volle 360 Grad eines Umfangs des Lagerzapfens 20 ab. Die Innendichtung 30b kann somit in Bezug auf den Lagerzapfen 20 so aufgebaut und orientiert sein, dass sie nicht an jedweder Position entlang des Umfangs des Lagerzapfens 20 in dichtendem Eingriff ist, wenn das Bohrlochwerkzeug 10 anfangs aufgebaut wird.
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Die Außendichtung 30a ist in dichtendem Eingriff mit dem Lagerzapfen 20 (und der entsprechenden Nut 38), und somit ist die Außendichtung mindestens anfangs wirksam, um das Eindringen von Bohrlochfluid in das Bohrlochwerkzeug 10 zu verhindern, wo es beispielsweise den darin befindlichen Schmierstoff verunreinigen und übermäßige Reibung und Verschleiß zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen verursachen könnte. Da jedoch eine relative Bewegung zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20 vorliegt, ist die Außendichtung 30a eine dynamische Dichtung, und im Zeitverlauf können abrasive Partikel in dem Bohrlochfluid und/oder Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche 20a Erosion, Verschleiß oder andere Schäden an der Außendichtung herbeiführen, so dass sie ihre Dichtungsfunktion nicht länger erfüllt.
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Das Umfangsdistanzstück 36 beabstandet die Innendichtung 30b anfangs radial weg von der Oberfläche 20a. Wenn der Konus 12 um den Lagerzapfen 20 herum rotiert, rotiert die Dichtung 30b wie oben beschrieben mit dem Konus 12. Durch sorgsame Auswahl von Materialkonfiguration und -parametern bewegt sich das Umfangsdistanzstück 36 auch zusammen mit dem Konus 12 und der Innendichtung 30b, wenn der Konus 12 um den Lagerzapfen 20 rotiert. Die Reibungskoeffizienten und die entsprechende relative Reibung zwischen dem Konus 12 und der Innendichtung 30b, zwischen der Innendichtung 30b und dem Umfangsdistanzstück 36 und/oder zwischen dem Umfangsdistanzstück 36 und dem Lagerzapfen 20 können beispielsweise so ausgewählt werden, dass zwischen der Innendichtung 30b und dem Umfangsdistanzstück 36 eine größere Reibung vorliegt als zwischen dem Umfangsdistanzstück 36 und dem Lagerzapfen 20. Als weiteres Beispiel, das detailliert in 3B beschrieben ist, kann eine Oberfläche des Umfangsdistanzstücks 36, die die Innendichtung 30b kontaktiert, texturiert oder anderweitig mit Vorsprüngen und/oder Vertiefungen 37 gebildet sein, um die Reibung zwischen dem Distanzstück 36 und der Innendichtung 30b zu erhöhen, während eine gegenüberliegende Oberfläche 39 des Umfangsdistanzstücks 36 in Eingriff mit dem Lagerzapfen 20 für verringerte Reibung glatt sein kann. Obwohl die Außendichtung 30a anfangs intakt bleibt und ihre Dichtungsfunktion ausübt, findet somit relative Bewegung (Gleiten) zwischen dem Umfangsdistanzstück 36 und dem Lagerzapfen 20, jedoch nicht zwischen der Innendichtung 30b und entweder dem Konus 12 oder dem Umfangsdistanzstück 36 statt. Es gibt somit kein nennenswertes Gleiten zwischen der Innendichtung 30b und benachbarten Teilen, so dass die Innendichtung in der gesamten (oder nahezu der gesamten) Zeit, in der die Außendichtung 30a gegen die Oberfläche 20a dichtet, nicht nennenswert verschleißt. Die Innendichtung 30b dient somit nicht als dynamische Dichtung, so lange das Umfangsdistanzstück 36 sie von der Oberfläche 20a weg beabstandet.
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Das Umfangsdistanzstück 36 kann aus einem Material (wie Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyetheretherketon (PEEK)) mit einem relativ niedrigen Reibungskoeffizienten gegen die Oberfläche 20a gefertigt sein, so dass die Oberfläche durch den Gleitkontakt zwischen dem Distanzstück und der Oberfläche nicht nennenswert verschleißt.
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Wenn die Außendichtung 30a zu lecken beginnt, können das Bohrlochfluid und abrasive Partikel dann in den Raum 44 zwischen der Außen- und Innendichtung 30a, b eintreten. Das Umfangsdistanzstück 36 wird dann dem Bohrlochfluid und abrasiven Partikeln ausgesetzt und verschleißt relativ schnell, um der Innendichtung 30b den dichtenden Kontakt mit der Fläche 20a zu ermöglichen. Das Umfangsdistanzstück 36 kann zu diesem Zweck aus einem Material gefertigt sein, das wegen eines relativ niedrigen Reibungskoeffizienten und relativ niedriger Abriebbeständigkeit ausgewählt worden ist.
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Die Außen- und Innendichtungen 30a, b führen somit ihre Dichtungsfunktionen zeitlich nacheinander statt parallel wie in früheren Tandemdichtungsdesigns durch (obwohl es eine gewisse Überlappung zwischen dem Dichten der Außendichtung 30a und dem Dichten der Innendichtung 30b geben kann, was davon abhängt, wann das Umfangsdistanzstück 36 der Innendichtung den Kontakt mit Fläche 20a ermöglicht). Dies übersteigt eine Zeitdauer, in der effektive Dichtung zwischen dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20 besteht, da die Dichtung 30b erst dann mit der dynamischen Dichtung gegen die Fläche 20a (und dadurch mit dem Verschleiß) beginnt, nachdem das Umfangsdistanzstück 36 ausreichend verschlissen ist, um der Innendichtung das Kontaktieren des Lagerzapfens zu ermöglichen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass jedwede Anzahl an Innendichtungen verwendet werden kann, obwohl in den Zeichnungen nur eine Innendichtung 30b gezeigt ist. Beispielsweise können auf der Schmierstoffseite der Innendichtung 30b eine zusätzliche Innendichtung und ein zusätzliches Umfangsdistanzstück angeordnet werden, so dass, wenn die Innendichtung 30b ihre Dichtungsfunktion nicht mehr ausüben kann, die zusätzliche Innendichtung in dichtenden Eingriff mit der Fläche 20a kommen kann, wie oben für die Innendichtung 30b beschrieben ist. Der Umfang dieser Offenbarung ist daher nicht auf irgendeine spezielle Anzahl oder Anordnung von Dichtungen in dem Bohrlochwerkzeug 10 begrenzt.
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4 ist eine repräsentative Querschnittansicht eines weiteren Beispiels der Außen- und Innendichtungen 30a, b und des Umfangsdistanzstücks 36. Das Umfangsdistanzstück 36 hat in diesem Beispiel einen gerundeten und leicht länglichen Querschnitt, wobei eine flache Seite in Kontakt mit der Oberfläche 20a und eine gerundete Seite in Kontakt mit der Innendichtung 30b ist.
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Im Unterschied dazu ist in dem Beispiel von 3 das Umfangsdistanzstück 36 von rechteckiger Form, wobei sich zwei Arme rechtwinklig zueinander erstrecken, ein Arm zwischen der Innendichtung 30b und der Oberfläche 20a positioniert ist und der andere Arm an einer Seite der Innendichtung positioniert ist, die zu der Außendichtung 30a weist. Es ist somit erkennbar, dass der Umfang dieser Offenbarung nicht auf irgendeine spezielle Konfiguration des Umfangsdistanzstücks 36 begrenzt ist.
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Die 5–7 sind repräsentative, weiter vergrößerte Querschnittansichten von weiteren Beispielen für Umfangsdistanzstücke 36, die mit dem Bohrlochwerkzeug 10 verwendet werden können. In diesen Beispielen ist ein Ausgleichsdurchgang 40 in einem Material 42 des Umfangsdistanzstücks 36 gebildet. Das Distanzstückmaterial 42 stellt, wie bereits erörtert, vorzugsweise einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten gegen die Oberfläche 20a bereit, kann jedoch auch eine relativ niedrige Abriebbeständigkeit haben.
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Der Ausgleichsdurchgang 40 sorgt für Fluidverbindung über das Umfangsdistanzstück 36 hinweg zwischen gegenüberliegenden Seiten der Innendichtung 30b. Der Schmierstoff kann auf diese Weise in den ringförmigen Raum 44 zwischen den Außen- und Innendichtungen 30a, b fließen. Außerdem wird der Aufbau eines Differentialdrucks über der Innendichtung 30b und dem Umfangsdistanzstück 36 verhindert.
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Diese Ziele lassen sich mit dem Ausgleichsdurchgang 40 erreichen, ohne dass eine separate Druckausgleichsvorrichtung erforderlich ist, wie in früheren Tandemdichtungsdesigns. Es kann jedoch eine separate Druckausgleichvorrichtung anstelle (oder zusätzlich zu) dem Ausgleichsdurchgang 40 verwendet werden, ohne von den Prinzipien dieser Offenbarung abzuweichen.
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In dem Beispiel der 5 ist das Umfangsdistanzstück 36 ähnlich dem beispielhaften Umfangsdistanzstück geformt, das in 3 zu sehen ist, und der Ausgleichsdurchgang 40 ist auf einer Außenfläche des Umfangsdistanzstücks gebildet. Die Lagerzapfenfläche 20a (siehe 3) wird somit eine Seite des Durchgangs 40 verschließen, wenn das Umfangsdistanzstück 36 in dem Bohrlochwerkzeug 10 installiert ist.
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In dem Beispiel der 6 ist ein Ausgleichsdurchgang 40 intern durch das Material 42 des Umfangsdistanzstücks 36 hindurch gebildet. Das Umfangsdistanzstück 36 ist gewissermaßen ähnlich dem Beispiel in 4 geformt, hat jedoch gerundete konvexe Innen- und Außenflächen.
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In dem Beispiel der 7 ist das Umfangsdistanzstück 36 gewissermaßen ähnlich dem Beispiel in 4 geformt, wobei jedoch eine stärker planare Innenfläche die Innendichtung 30b kontaktiert (siehe 4) und eine stärker gerundete Außenfläche die Lagerzapfenfläche 20a kontaktiert. Der Ausgleichsdurchgang 40 ist auf einer Innenfläche des Umfangsdistanzstücks 36 gebildet. Die Innendichtung 30b (siehe 4) wird somit eine Seite des Durchgangs 40 verschließen, wenn das Umfangsdistanzstück 36 in dem Bohrlochwerkzeug 10 installiert ist.
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Eine separate Druckausgleichvorrichtung könnte, wie bereits erwähnt, als Ersatz für (oder zusätzlich zu) dem Ausgleichsdurchgang 40 verwendet werden, der in den 5–7 gezeigt ist. In 8 ist eine Querschnittansicht einer derartigen Druckausgleichvorrichtung 50 repräsentativ dargestellt.
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Die Druckausgleichvorrichtung 50 wird in diesem Beispiel zum Ausgleichen des Drucks zwischen der Bohrlochumgebung an der Außenseite 32 des Bohrlochwerkzeugs 10 und dem ringförmigen Raum 44 zwischen den Dichtungen 30a, b verwendet. In anderen Beispielen könnte stattdessen ein Druckkompensator verwendet werden, um eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem Außenbereich 32 und dem ringförmigen Raum 44 zwischen den Dichtungen 30a, b aufrechtzuerhalten.
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In dem Beispiel in 8 schließt die Druckausgleichvorrichtung 50 einen Ausgleichskolben 52 ein, der gleitend und dichtend in eine Kammer 54 aufgenommen ist. Die Kammer 54 ist in Fluidverbindung mit einem Durchgang 56, der sich wiederum in Fluidverbindung mit dem ringförmigen Raum 44 zwischen den Dichtungen 30a, b befindet.
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Der Kolben 52 trennt Bohrlochfluid (das durch einen Filter 58 in die Kammer 54 eintritt) von einem sauberen Fluid (wie einem Schmiermittel) in der Kammer und dem Durchgang 56 zwischen dem Kolben und dem ringförmigen Raum 44. Der Kolben 52 liegt in diesem Beispiel in Form einer nachgiebigen (z. B. elastomeren) Kugel oder eines entsprechenden sphärischen Körpers vor, es können in anderen Beispielen jedoch andere Arten von Kolben, Membranen, Diaphragmen, Blasen oder anderen Druckausgleichsmitteln verwendet werden.
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Die Druckausgleichvorrichtung 50 gewährleistet, dass über die Außen- und Innendichtungen 30a, b keine Druckdifferenz erzeugt wird, falls das Umfangsdistanzstück 36 (siehe 3–7) durch Verschleiß schwindet und die Innendichtung dichtend die Lagerzapfenfläche 20a kontaktiert, während die Außendichtung dichtenden Kontakt mit der Außenfläche des Lagerzapfens aufrechterhält. Eine solche Druckdifferenz kann in einigen Beispielen möglicherweise nicht vollkommen verhindert werden, sie kann jedoch wesentlich reduziert werden.
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Es ist nun möglicherweise vollständig erkennbar, dass die obige Offenbarung signifikante Fortschritte in der Dichtungstechnik zwischen Komponenten von Bohrlochwerkzeugen bereitstellt. In den oben beschriebenen Beispielen kann eine längere Dichtungszeit erreicht werden, indem eine Dichtung bis zu der Zeit, nachdem eine andere Dichtung die Dichtungsfunktion in einer Bohrlochumgebung ausgeübt hat, am Kontaktieren einer Oberfläche gehindert wird.
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Durch die obige Offenbarung wird der Technik insbesondere ein Bohrlochwerkzeug 10 bereitgestellt. Ein Bohrlochwerkzeug 10 kann in einem Beispiel Außen- und Innendichtungen 30a, b, die sich zwischen Komponenten (wie dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20) des Bohrlochwerkzeugs 10 befinden, und ein Umfangsdistanzstück 36 einschließen, das Kontakt zwischen der Innendichtung 30b und einer der Komponenten (wie dem Lagerzapfen 20) verhindert, mit relativem Versatz zu der Innendichtung 30b.
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Das Umfangsdistanzstück 36 kann ein Material 42 mit einem reduzierten Reibungskoeffizienten umfassen, verglichen mit einem Material der Innendichtung 30b. Das Material 42 hat in weiteren Beispielen möglicherweise keinen niedrigeren Reibungskoeffizienten als die Innendichtung 30b, das Material 42 hat möglicherweise jedoch eine reduzierte Abriebverschleißbeständigkeit.
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Die Außendichtung 30a kann zwischen dem Umfangsdistanzstück 36 und einem Außenbereich 32 des Bohrlochwerkzeugs 10 positioniert sein. Bohrlochfluid muss in diesem Beispiel die Außendichtung 30a passieren, um das Umfangsdistanzstück 36 zu kontaktieren.
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Das Umfangsdistanzstück 36 kann relativ zu einer Schmierstoffzufuhr 24 des Bohrlochwerkzeugs 10 der Außendichtung 30a vorgeschaltet positioniert werden. Das Umfangsdistanzstück 36 ist dahingehend „vorgeschaltet”, dass es entlang eines Fluidpfads (wie dem ringförmigen Raum 44 und dem Durchgang 26) zwischen der Schmierstoffzufuhr 24 und der Außendichtung näher an der Schmierstoffzufuhr 24 als die Außendichtung 30a liegt.
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Das Bohrlochwerkzeug 10 kann einen Ausgleichsdurchgang 40 einschließen, der Fluidverbindung über das Umfangsdistanzstück 36 hinweg ermöglicht. Der Ausgleichsdurchgang 40 kann in dem Umfangsdistanzstück 36 gebildet werden. Der Ausgleichsdurchgang 40 kann Fluidverbindung zwischen einer Schmierstoffzufuhr 24 des Bohrlochwerkzeugs 10 und einem Raum 44 ermöglichen, der zwischen den Innen- und Außendichtungen 30a, b definiert ist.
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Das Umfangsdistanzstück 36 und die Innendichtung 30b können in dem Bohrlochwerkzeug 10 separate Elemente sein. Das Umfangsdistanzstück 36 und die Innendichtung 30b können in weiteren Beispielen als ein Einzelelement kombiniert sein. Das Umfangsdistanzstück 36 kann relativen Versatz zu der Komponente 20 aufweisen.
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Das Umfangsdistanzstück 36 kann zwischen der Außendichtung 30a und Haltekugeln 22 positioniert sein, die einen Konus 12 auf einem Lagerzapfen 20 des Bohrlochwerkzeugs 10 halten. Das Bohrlochwerkzeug 10 kann einen Bohrmeißel umfassen.
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Auch ein Verfahren zum Dichten zwischen Komponenten (wie dem Konus 12 und dem Lagerzapfen 20) eines Bohrlochwerkzeugs 10 ist oben beschrieben. Das Verfahren kann in einem Beispiel das dichtende Ineingriffbringen einer Außendichtung 30a zwischen den Komponenten 12, 20 und Anordnen einer Innendichtung 30b zwischen den Komponenten 12, 20 einschließen, wobei das Anordnen das Beabstanden der Innendichtung 30b weg von einer der Komponenten 20 einschließt. Die Innendichtung 30b kontaktiert in diesem Beispiel die Komponente 20 nur dann dichtend, nachdem das Bohrlochwerkzeug 10 in einem Bohrloch angeordnet wird.
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Die Innendichtung 30b kann die Komponente 20 nur dann dichtend kontaktieren, nachdem Fluidverbindung über die Außendichtung 30a hinweg ermöglicht wird. Es kann in weiteren Beispielen eine gewisse Überlappung geben, während der sowohl die Innendichtung als auch die Außendichtung 30a, b in dichtendem Kontakt mit der Komponente 20 sind.
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Der Beabstandungsschritt kann das Positionieren eines Umfangsdistanzstücks 36 zwischen der Innendichtung 30b und der Komponente 20 einschließen. Das Umfangsdistanzstück 36 kann durch Verschleiß schwinden und dadurch dichtenden Kontakt zwischen der Innendichtung 30b und der Komponente 20 ermöglichen, nachdem das Bohrlochwerkzeug 10 in dem Bohrloch angeordnet worden ist.
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Als ein Beispiel für ein Bohrlochwerkzeug 10, das die Prinzipien dieser Offenbarung einbeziehen kann, ist oben ein Bohrmeißel beschrieben. Der Bohrmeißel kann Außen- und Innendichtungen 30a, b, die sich zwischen Komponenten 12, 20 des Bohrmeißels befinden, und ein Umfangsdistanzstück 36 einschließen, das Kontakt zwischen der Innendichtung 30b und einer der Komponenten 20 verhindert, wobei das Umfangsdistanzstück 36 relativ zu einer Schmierstoffzufuhr 24 des Bohrmeißels der Außendichtung 30a vorgeschaltet positioniert ist.
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Der Bohrmeißel kann eine Druckausgleichvorrichtung 50 einschließen, die eine Druckdifferenz über den Innen- und Außendichtungen 30a, b verringert.
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Obwohl oben verschiedene Beispiele beschrieben wurden, wobei jedes Beispiel bestimmte Merkmale aufweist, versteht es sich, dass es nicht notwendig ist, ein bestimmtes Merkmal eines Beispiels ausschließlich mit jenem Beispiel zu verwenden. Stattdessen kann jedwedes der oben beschriebenen und/oder in den Zeichnungen abgebildeten Merkmale mit jedweden der Beispiele zusätzlich zu oder anstelle von jedwedem der anderen Merkmale dieser Beispiele kombiniert werden. Die Merkmale eines Beispiels schließen die Merkmale eines anderen Beispiels nicht wechselseitig aus. Der Umfang dieser Offenbarung umfasst stattdessen jedwede Kombination von jedweden der Merkmale.
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Obwohl jedes oben beschriebene Beispiel eine bestimmte Kombination von Merkmalen einschließt, versteht es sich, dass es nicht erforderlich ist, dass alle Merkmale eines Beispiels verwendet werden. Stattdessen können jedwede der oben beschriebenen Merkmale verwendet werden, ohne dass irgendein anderes bestimmtes Merkmal oder irgendwelche bestimmten anderen Merkmale ebenfalls verwendet werden.
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Es versteht sich, dass die hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Orientierungen, wie schräg, invertiert, horizontal, vertikal usw., und in verschiedenen Konfigurationen genutzt werden können, ohne von den Prinzipien dieser Offenbarung abzuweichen. Die Ausführungsformen werden lediglich als Beispiele für nützliche Anwendungen der Prinzipien der Offenbarung beschrieben, die auf keinerlei spezifische Details dieser Ausführungsformen beschränkt ist.
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In der obigen Beschreibung der repräsentativen Beispiele werden Richtungsbegriffe (wie „oberhalb”, „unterhalb”, „obere”, „untere” usw.) der Bequemlichkeit halber in Bezug auf die folgenden Zeichnungen verwendet. Es versteht sich jedoch, dass der Umfang dieser Offenbarung nicht auf irgendwelche hier beschriebenen Richtungen begrenzt ist.
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Die Begriffe „einschließend”, „schließt [...] ein”, „umfassend”, „umfasst” und ähnliche Begriffe werden in dieser Schrift in einem nicht einschränkenden Sinne verwendet. Falls ein System, Verfahren, Apparat, eine Vorrichtung usw. beispielsweise als ein bestimmtes Merkmale oder Element „einschließend” beschrieben wird, kann das System, Verfahren, der Apparat, die Vorrichtung usw. jenes Merkmal oder Element einschließen und kann auch andere Merkmale oder Elemente einschließen. Der Begriff „umfasst” soll in ähnlicher Weise „umfasst, jedoch nicht darauf begrenzt” bedeuten.
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Ein Fachmann auf dem Gebiet würde bei sorgfältiger Erwägung der obigen Beschreibung von repräsentativen Ausführungsformen der Offenbarung leicht erkennen, dass viele Modifikationen, Zusätze, Substitutionen, Weglassungen und andere Veränderungen an den spezifischen Ausführungsformen vorgenommen werden können und derartige Änderungen durch die Prinzipien dieser Offenbarung vorgesehen sind. Als separat gebildet offenbarte Strukturen können beispielsweise in weiteren Beispielen integral gebildet sein, und anders herum. Die folgende detaillierte Beschreibung versteht sich daher als illustrierend und lediglich beispielhaft, wobei der Geist und Umfang der Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente begrenzt werden.
