DE3035288A1

DE3035288A1 - HYDRAULIC DRILLING DEVICE FOR DEEP DRILLING

Info

Publication number: DE3035288A1
Application number: DE19803035288
Authority: DE
Inventors: Robijn Feenstra; Rainer 3101 Wienhausen Juergens; Paul Dirk Rijswijk Schilte
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE3035288C2; FR2465869B1; FR2465869A1; GB2059481A; CA1139298A; GB2059481B; MX155269A; BE885285A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung zum Tiefbohren, insbesondere zum Niederbringen von Tiefbohrungen, durch die aus unterirdischen Formationen Fluide, z.B. Öl, Gas oder (heißes) Wasser gewonnen werden können. Die Bohrvorrichtung läßt sich mit Vorteil auch zu Explorationsarbeiten in solchen Formationen einsetzen.The invention relates to a hydraulically driven drilling device for deep drilling, especially for drilling deep boreholes through those from underground formations Fluids, e.g. oil, gas or (hot) water can be obtained. The drilling device can also be used to advantage Use exploration work in such formations.

Hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtungen mit spülungsbetriebenen Hydromotoren sind in zahlreichen älteren Veröffentlichungen bereits beschrieben worden. Derartige Motoren sind entweder Turbinenmotoren oder Verdrängungsmotoren, beispielsweise Drehschieber- oder Moineau-Motoren. 'Hydraulically powered drilling devices with flush-operated Hydraulic motors have already been described in numerous older publications. Such engines are either turbine motors or displacement motors, for example rotary vane or Moineau motors. '

Die Bohrvorrichtungen weisen Kupplungen zum Verbinden mit einer Bohreinrichtung auf. Derartige Bohreinrichtungen umfassen ein Bohrgestänge, einen Schwerstangenzug und ein drehend arbeitendes Bohrwerkzeug. Die Bohrvorrichtung ist vorzugsweise zwischen dem Bohrwerkzeug und der untersten Schwerstange des Schwerstangenzuges oder zwischen zwei Schwerstangen angeordnet.The drilling devices have couplings for connection to a drilling device. Such drilling devices include a drill string, a drill collar and a rotating drilling tool. The drilling device is preferably between the drilling tool and the lowermost drill collar of the drill collar or between two Collars arranged.

130015/0880130015/0880

/2/ 2

3Q|§28§ 54 0003Q | §28§ 54 000

Die Erfindung betrifft insbes. eine Bohrvorrichtung bzw. eine Zwischenantriebseinheit mit einem Drehkolben-Yerdrängerhydromotor, der ein Statorgehäuse mit einer daran angeordneten Kupplung hat, die das Statorgehäuse direkt oder
indirekt mit einem Teil einer Bohreinrichtung so zu verbinden vermag, daß die Mittelachse des Statorgehäuses mit der Drehachse der Bohreinrichtung zusammenfällt, ferner einen im
Statorgehäuse drehbar angeordneten Rotor, eine Kupplung zum direkten oder indirekten Verbinden des Rotors mit einem
anderen Teil der Bohreinrichtung, Fluidzellen zwischen der
Innenwand des Statorgehäuses und der Außenwand des Rotors
sowie Leitungen zum Zu- und Abführen von Fluiden zu und aus den Zellen.The invention relates in particular. A drilling device or an intermediate drive unit with a rotary piston Yerdrängerhydromotor, which has a stator housing with a coupling arranged thereon, which directly or
able to connect indirectly with a part of a drilling device so that the central axis of the stator housing coincides with the axis of rotation of the drilling device, also an im
Stator housing rotatably arranged rotor, a coupling for direct or indirect connection of the rotor with a
other part of the drilling equipment, fluid cells between the
Inner wall of the stator housing and the outer wall of the rotor
and lines for supplying and removing fluids to and from the cells.

Die von einem Verdrängerhydromotor erzeugte Kraft P steht in direkter Beziehung zum Fluiddurchsatz F durch den Motor und zum Druckunterschied -Δ ρ des Fluides in den Zu- und Abführleitungen, mit denen das Fluid zu und aus den Fluidzellen zu- bzw. abgeführt wird.The force P generated by a positive displacement hydraulic motor is directly related to the fluid flow rate F through the motor and to the pressure difference -Δ ρ of the fluid in the supply and discharge lines, with which the fluid is supplied and discharged to and from the fluid cells.

Daraus ergibt sichThis results in

P^F-Δρ (I)P ^ F-Δρ (I)

Ferner ist das mathematische Produkt aus der Umdrehungszahl R des Motors und dem Teilvolumen V der Fluidzellen, das bei jeder einzelnen Umdrehung des Motors verdrängt wird, dem Durchsatz F direkt proportional. Folglich istFurthermore, the mathematical product of the number of revolutions R of the motor and the partial volume V of the fluid cells, the is displaced with every single revolution of the motor, the throughput F is directly proportional. Hence is

F ~ V · R (2)F ~ V R (2)

Das je Umdrehung des Motors verdrängte Teilvolumen V der
Zellen wird nachfolgend und in den Patentansprüchen als
"Volumen V" der Zellen bezeichnet. Es wird nun der Begriff
des "Volumens je Längeneinheit " ν eingeführt, unter dem das verdrängte Volumen der Zellen je Längeneinheit der Zellen,
gemessen parallel zur Mittelachse des Statorgehäuses, verstanden wird.The partial volume V the displaced per revolution of the motor
Cells is referred to below and in the claims as
"Volume V" of the cells is designated. It now becomes the term
of the "volume per unit length" ν introduced, below which the displaced volume of cells per unit length of cells,
measured parallel to the central axis of the stator housing, is understood.

13001S/088013001S / 0880

- ? - ■ 54 000 -? - ■ 54,000

Folglich istHence is

V=V-L (3)V = V-L (3)

worin L die Länge der Fluidzellen ist.where L is the length of the fluid cells.

Durch Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in die Gleichung (1) ergibt sichSubstituting equations (2) and (3) into equation (1) gives

P «/ ν · L- R · Δρ (4)P «/ ν · L- R · Δρ (4)

T~-~v-L*4p (5)T ~ - ~ v-L * 4p (5)

worin T das vom Motor erzeugte Drehmoment ist.where T is the torque produced by the engine.

Da die Motoren in Bohrlöchern von verhältnismäßig kleinen Querschnitten arbeiten müssen, weisen die bekannten Motoren den Nachteil auf, daß das Volumen je Längeneinheit des Motors ("v" in den vorstehenden Gleichungen) verhältnismäßig klein ist.Since the motors have to work in boreholes of relatively small cross-sections, the known motors has the disadvantage that the volume per unit length of the motor ("v" in the above equations) is relatively small is.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung mit einem Verdrängermotor zu schaffen, dessen Zellen gegenüber denen der bekannten Motoren ein vergrößertes Volumen je Längeneinheit aufweisen.The object of the invention is therefore to provide a hydraulically driven drilling device with a displacement motor create, the cells of which have an increased volume per unit length compared to those of the known motors.

Aus Gleichung (5) ergibt sich, daß eine Vergrößerung von ν bei Motoren mit einer gegebenen Länge L zu einer Erhöhung von T führt. Wird die Kraft P konstant gehalten, ergibt sich aus einer Vergrößerung von ν eine Verringerung von R, was die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes kleinerer Abmessungen und selbst den Wegfall des Getriebes ermöglicht.From equation (5) it follows that an increase in ν for motors with a given length L leads to an increase from T leads. If the force P is kept constant, an increase in ν results in a decrease in R, which allows the use of a reduction gear of smaller dimensions and even the omission of the gear.

Weiter ergibt sich aus Gleichung (3), daß die Anwendung der Erfindung die Ausbildung des Motors mit einer gegenüber bekannten Motoren verkleinerten Länge L ermöglicht. Durch die dann mögliche Anwendung einfacherer Konstruktions- und Fertigungsverfahren werden die Herstellungskosten gesenkt.It also follows from equation (3) that the application of the invention, the formation of the engine with an opposite known Motors reduced length L allows. Through the possible application of simpler construction and manufacturing processes the manufacturing costs are reduced.

130015/0880130015/0880

- 4T- ' 54 000- 4T- '54,000

■ · *· . 3035289■ · * ·. 3035289

Die Aufgabe ist bei einer hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtung zum Tiefbohren mit einem Drehkolben-Verdrängerhydromotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenwand des Statorgehäuses wenigstens einen Teil der Außenwand der Bohrvorrichtung bildet und Abschnitte aufweist, deren Außenfläche!in bezug auf die Mittelachse des Statorgehäuses an verschiedenen Radien angeordnet sind, wobei das Verhältnis des kleinsten zum größten Radius höchstens 0,95 beträgt, die Abschnitte von großem Radius Führungsflügel bilden und wenigstens ein Teil der letztgenannten Abschnitte wenigstens einen Teil des Drehkolben-Hydromotors enthalten.The task is with a hydraulically driven drilling device for deep drilling with a rotary piston displacement hydraulic motor of the type described above according to the invention solved in that the outer wall of the stator housing forms at least part of the outer wall of the drilling device and Has sections whose outer surface! With respect to the Central axis of the stator housing are arranged at different radii, the ratio of the smallest to the largest Radius is at most 0.95, the sections of large radius form guide wings and at least part of the the latter sections contain at least a part of the rotary piston hydraulic motor.

Der Hydromotor kann ein Drehschiebermotor sein, dessen Schieber in Schlitzen des Rotors verschieblich sind. Die Abschnitte von großem Radius enthalten dann wenigstens einen Teil der Fluidleitungen.The hydraulic motor can be a rotary vane motor, the slides of which can be moved in slots in the rotor. The sections of large radius then contain at least some of the fluid lines.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Hydromotor ein Drehschiebermotor, bei dem wenigstens ein Teil der Fluidleitungen im Innern des Rotors angeordnet ist. Die Abschnitte von großem Radius enthalten dann Schlitze, in denen Schieber verschieblich angeordnet sind.In another embodiment of the invention, the Hydraulic motor a rotary vane motor in which at least some of the fluid lines are arranged in the interior of the rotor. The large radius sections then contain slots in which slides are slidably arranged.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Hydromotor ein Moineau-Motor. Die Abschnitte von großem Radius sind dann wendelförmig und schließen einen Teil der Zellen zwischen dem Rotor und dem Statorgehäuse ein.In a further embodiment of the invention, the hydraulic motor is a Moineau motor. The sections of great Radius are then helical and enclose part of the cells between the rotor and the stator housing.

Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung hat der Hydromotor einen Rotor mit einer verzahnten Außenfläche, die mit mehreren zylindrischen Körpern zusammenwirkt, welche mit regelmäßigen Zwischenabständen entlang der Innenwand des Statorgehäuses angeordnet sind. Jeder dieser Körper ist dann in einem Abschnitt von großem Radius des Statorgehäuses angeordnet. In yet another embodiment of the invention, the Hydraulic motor a rotor with a toothed outer surface that interacts with several cylindrical bodies, which with are arranged at regular intervals along the inner wall of the stator housing. Each of these bodies is then arranged in a large radius portion of the stator housing.

130015/0880130015/0880

- «r - b4- «r - b4

·ϊ· 3035213· Ϊ · 3035213

Durch die Verwendung eines Statorgehäuses mit Abschnitten von großem Radius bei einem gegebenen Bohrlochdurchmesser wird der Radius des Statorgehäuses gegenüber kreis-zylindrischen Statorgehäusen bei herkömmlichen hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtungen lokal vergrößert. Die Abschnitte mit verhältnismäßig großen Radien wirken als Führungsflügel, die Teile des Hydromotors aufnehmen können, wodurch die Zellen des Motors ein gegenüber herkömmlichen Motoren vergrößertes Volumen je Längeneinheit erhalten. Die Führungsflügel sichern die Bohrvorrichtung gegen waagerechte Richtungsabweichungen im gerade gebohrten Bohrloch. Werden gerade Abschnitte benutzt, sollten wenigstens drei Abschnitte von großem Durchmesser vorgesehen sein, damit diese als Führungsflügel wirken können. Im allgemeinen werden vier oder mehr, beispielsweise acht solcher Abschnitte angewandt. Werden wendeiförmige Abschnitte benutzt, z.B. in Verbindung mit Moineau-Motoren, ist die Zahl der Abschnitte gleich der Zahl der Ecken des Stators. Ein solcher Stator hat wenigstens zwei Ecken.By using a stator housing with large radius sections for a given borehole diameter is the radius of the stator housing compared to circular-cylindrical stator housings in conventional hydraulically driven Drilling devices enlarged locally. The sections with relatively large radii act as guide wings that Can accommodate parts of the hydraulic motor, whereby the cells of the motor are enlarged compared to conventional motors Get volume per unit of length. Secure the guide wings the drilling device against horizontal deviations in direction in the borehole that has just been drilled. Will be straight sections used, at least three large diameter sections should be provided to allow them to act as guide vanes. Generally four or more, for example eight such sections are applied. If helical sections are used, e.g. in connection with Moineau motors, the number of sections is equal to the number of corners of the stator. Such a stator has at least two Corners.

Weitere vorteilhafte Merkma¹» und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.Further advantageous Merkma ¹ »and embodiments of the invention are characterized in the appended claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung mit einem Drehschieber-Hydromotor, bei dem die Schieber vom Rotor des Motors getragen sind,Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. It shows: 1 shows a cross section through a hydraulically driven drilling device with a rotary slide hydraulic motor, in which the vanes are carried by the rotor of the motor,

Fig. 2 den Längsschnitt II-II in Fig. 1,Fig. 2 shows the longitudinal section II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Schieber in Schlitze.n im Motorgehäuse angeordnet sind,3 shows a longitudinal section through another embodiment of a drilling device according to the invention, in which the slides are arranged in slots in the motor housing,

Fig. 4 bis 8 die Querschnitte IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII und VIII-VIII in Fig. 3,4 to 8 the cross-sections IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII and VIII-VIII in Fig. 3,

130016/0880130016/0880

- & - 54 000- & - 54,000

■ S- 3035298■ S- 3035298

Fig. 9 den Schnitt IX-IX in Fig. 10 durch eine hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Hydromotor des Moineau-Typs,9 shows the section IX-IX in FIG. 10 through a hydraulically driven one Drilling device according to the invention with a hydraulic motor of the Moineau type,

Fig. 10 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung gemäß Fig. 9 und10 shows a side view of the drilling device according to FIGS. 9 and

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Hydromotor mit einem als Zahnrad ausgebildeten Rotor.11 shows a cross section through a drilling device according to the invention with a hydraulic motor with a designed as a gear rotor.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtung sind ihre Schieber 1 in Schlitzen 2 eines Rotors 3 verschieblich angeordnet. Zwischen den Schiebern 1 und den Grundflächen der Schlitze 2 sind nicht dargestellte Federn angeordnet, welche die Schieber 1 gegen die Innenwand eines Statorgehäuses 4 vorspannen. Die Innenwand des .Statorgehäuses 4 ist von einer abnutzungsfesten Auskleidung 6 gebildet, die Öffnungen 7, 8, 9 und 10 aufweist. An die Öffnungen 8 und 10 sind Fluidzuführleitungen 11 und 12 im Statorgehäuse 4 und an die Öffnungen 9 und 7 Fluidabführleitungen 13 und 14 im Statorgehäuse 4 angeschlossen.In the hydraulically driven drilling device shown in FIGS. 1 and 2, its slides 1 are in slots 2 a rotor 3 arranged displaceably. Between the slider 1 and the base of the slots 2 are not The springs shown are arranged, which bias the slide 1 against the inner wall of a stator housing 4. The inner wall des .Statorgehäuses 4 is formed by a wear-resistant lining 6, the openings 7, 8, 9 and 10 has. Fluid supply lines 11 and 12 in the stator housing 4 are connected to the openings 8 and 10 and fluid discharge lines are connected to the openings 9 and 7 13 and 14 connected in the stator housing 4.

Der Raum zwischen der Außenwand des Rotors 3 und der nichtzylindrischen Innenwand der Auskleidung 6 des Statorgehäuses 4 setzt sich aus zwei Teilräumen von sichelförmigem Querschnitt zusammen, welche von den Schiebern 1 in mehrere Zellen 15 unterteilt werden. Das Gesamtvolumen der Zellen 15 ist konstant, dagegen ändert sich das Volumen jeder Zelle 15 zwischen etwa Null und einem Maximalwert, wenn der Rotor 3 im Statorgehäuse 4 um seine Mittelachse gedreht wird. Mit den Zuführleitungen 11 und 12 zugeführtes Fluid strömt in die mit den Öffnungen 8 und 10 in Verbindung stehenden Zellen 15 ein und dreht den Rotor 3 um seine Mittelachse. Diejenigen Zellen 15, die mit den Fluidabführleitungen 13 und 14 in Verbindung stehen, werden in diese über die Öffnungen 9 und 7 entleert.The space between the outer wall of the rotor 3 and the non-cylindrical The inner wall of the lining 6 of the stator housing 4 consists of two sub-spaces with a sickle-shaped cross section together, which are divided into several cells 15 by the sliders 1. The total volume of cells 15 is constant, whereas the volume of each cell 15 changes between approximately zero and a maximum value when the rotor 3 is rotated about its central axis in the stator housing 4. Fluid supplied with the supply lines 11 and 12 flows into the with the openings 8 and 10 in communication cells 15 and rotates the rotor 3 about its central axis. Those Cells 15 connected to fluid discharge lines 13 and 14 in Are connected, are emptied into this via the openings 9 and 7.

130015/0880130015/0880

- "f - 54 000- "f - 54,000

.9. 3035298.9. 3035298

Die Zuführleitungen 11 und 12 zum Zuführen von Flüssigkeit zu den Öffnungen 8 und 10 sind an Kanäle 17, von denen in Fig. 2 einer gezeichnet ist, angeschlossen, welche in einem rohrförmigen Bauteil 18 ausgebildet sind, das mit dem oberen Ende des Statorgehäuses 4 durch ein Gewinde 19 verbunden ist. Das Bauteil 18 hat ein Innengewinde 20 zum Verbinden der hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtung mit einer nicht dargestellten Bohreinrichtung, beispielsweise dem unteren Ende einer Schwerstange. Das Bauteil 18 trägt ein Lager 21, in dem eine Welle 22 des Rotors 3 drehbar gelagert ist. Zwischen dem Bauteil 18 und dem Rotor 3 ist eine Wangenplatte 23 mit einem abnutzungsfesten Belag 24 angeordnet. Die Wangenplatte 23 dichtet das obere Ende der die Schieber 1 aufnehmenden Schlitze 2 ebenso wie das obere Ende des von den Zellen 15 gebildeten Raumes ab.The supply lines 11 and 12 for supplying liquid to the openings 8 and 10 are connected to channels 17, of which in FIG Fig. 2 one is drawn, connected, which are formed in a tubular component 18, which is connected to the upper The end of the stator housing 4 is connected by a thread 19. The component 18 has an internal thread 20 for connecting the hydraulically driven drilling device with a drilling device, not shown, for example the lower one End of a drill collar. The component 18 carries a bearing 21 in which a shaft 22 of the rotor 3 is rotatably mounted. A cheek plate 23 with a wear-resistant covering 24 is arranged between the component 18 and the rotor 3. The cheek plate 23 seals the upper end of the slides 1 receiving slots 2 as well as the upper end of the the cells 15 from the space formed.

Am unteren Ende des Rotors 3 ist eine zweite Wangenplatte 25 mit einem abnutzungsfesten Belag 26 angeordnet, welche die unteren Enden der Schlitze 2 und des von den Zellen 15 gebildeten Raumes verschließt. An diesem unteren Ende hat der Rotor 3 eine Welle 27, die in Lagern 28 und 29 in einem rohrförmigen Bauteil 31 gelagert ist.At the lower end of the rotor 3, a second cheek plate 25 is arranged with a wear-resistant lining 26, which the the lower ends of the slots 2 and the space formed by the cells 15 closes. At this lower end the Rotor 3 has a shaft 27 which is mounted in bearings 28 and 29 in a tubular component 31.

Zwei Kanäle 32, von denen nur einer mit gestrichelten Linien dargestellt ist, sind teils im unteren Teil des Statorgehäuses 4 und teils im rohrförmigen Bauteil 31 ausgebildet und je an einem Ende an die zugehörige Abführleitung 13 bzw. 14 und am anderen Ende an einen Raum 33 angeschlossen, der über einem Dichtglied 34 in einem rohrförmigen Bauteil 35 ausgebildet ist. Das Bauteil 35 ist mit dem Statorgehäuse 4 mittels eines Gewindes 36 verbunden. Das Bauteil 31 ist gegen Drehbewegungen in bezug auf das Statorgehäuse 4 mittels einer Paßfeder 37 gesichert.Two channels 32, only one of which is shown with dashed lines, are partly in the lower part of the stator housing 4 and partly formed in the tubular component 31 and each at one end to the associated discharge line 13 or 14 and connected at the other end to a space 33, which over a sealing member 34 in a tubular component 35 is trained. The component 35 is connected to the stator housing 4 by means of a thread 36. The component 31 is secured against rotational movements with respect to the stator housing 4 by means of a feather key 37.

Der Rotor 3 weist in seinem unteren Ende eine Öffnung 39 mit Innenvielnutprofil auf, mit der eine mit einem VielnutprofilThe rotor 3 has in its lower end an opening 39 with an internal multi-groove profile, one with a multi-groove profile

130015/0880130015/0880

.- € - 54 000 - € - 54,000

•40· 3Q35288• 40 · 3Q35288

versehene Welle 38 zusammenwirkt, die an einem Bauteil 40 befestigt ist. Das Bauteil 40 ist mittels eines Gewindes 41 an eine Bohrwelle 42 angeschraubt, die eine zentrale Bohrungprovided shaft 38 cooperates, which is attached to a component 40. The component 40 is secured by means of a thread 41 screwed to a drilling shaft 42 which has a central bore

43 aufweist. Der Raum 33 steht mit der Bohrung 43 über Öffnungen 44 im Bauteil 40 in Verbindung. Eine aus den Zellen 15 austretende Flüssigkeit kann somit über die Abführleitungen 13 und 14, die Kanäle 32, den Raum 33, die Öffnungen43 has. The space 33 communicates with the bore 43 via openings 44 in the component 40. One from the cells 15 escaping liquid can thus via the discharge lines 13 and 14, the channels 32, the space 33, the openings

44 und die zentrale Bohrung 43 zu einem nicht dargestellten drehend arbeitenden Bohrwerkzeug strömen, das mit dem unteren Ende der Bohrwelle 42 verbunden ist. Axiallasten zwischen der Bohrwelle 42 und dem Statorgehäuse 4 werden von einem Axiallager 45 aufgenommen, das sich zusammensetzt aus mehreren Abstandsringen 46, die an der Bohrwelle 42 mittels eines Gewinderinges 47 angeordnet sind, und aus mehreren Abstandsringen 48, die mit den Abstandsringen 46 zusammenwirken und an der Innenseite des rohrförmigen Bauteils 35 mit einem Gewindering 49 angeordnet sind. Miteinander zusammenwirkende Flächen der Abstandsringe 46 und 48 können mit nicht dargestellten abnutzungsfesten Belägen versehen sein; zum Zuführen von Kühl- und Schmierflüssigkeit zum Axiallager 45 können nicht dargestellte zweckdienliche Leitungen oder Kanäle vorgesehen sein. Diese Art Axiallager ist an sich bekannt und braucht nicht im einzelnen beschrieben werden.44 and the central bore 43 to a rotating drilling tool, not shown, flow with the lower end of the drilling shaft 42 is connected. Axial loads between the drilling shaft 42 and the stator housing 4 are of added a thrust bearing 45, which is composed of several spacer rings 46, which on the drilling shaft 42 by means a threaded ring 47 are arranged, and from a plurality of spacer rings 48 which cooperate with the spacer rings 46 and are arranged on the inside of the tubular component 35 with a threaded ring 49. Cooperating with each other Surfaces of the spacer rings 46 and 48 can be provided with wear-resistant coatings (not shown); for feeding of coolant and lubricating fluid to the axial bearing 45 can be useful lines or not shown Channels may be provided. This type of axial bearing is known per se and does not need to be described in detail.

Gemäß Fig. 1 ist das Statorgehäuse 4 von solchem Querschnitt, daß zwischen der Außenwand des Statorgehäuses 4 und der Innenwand eines mit gestrichelten Linien dargestellten Bohrloches 51 Durchlässe oder Kanäle 50 bestehen. Das Statorgehäuse 4 wirkt dadurch als Führung, wenn mit der Bohrvorrichtung im Bohrloch 51 gearbeitet wird. Die Kanäle 50 werden für die Rückströmung der Spülung durch das Bohrloch 51 benutzt. Das Statorgehäuse 4 weist vier Abschnitte 52 von großem Radius auf, die Führungsflügel bilden, welche die Bohrvorrichtung und das von ihr angetriebene Bohrwerkzeug im Bohrloch 51 führen, wodurch waagerechte Richtungsabweichungen des Bohrloches 51 vermieden oder zumindest so gering wie möglich gehalten werden.According to Fig. 1, the stator housing 4 is of such a cross section that between the outer wall of the stator housing 4 and the Inner wall of a drilled hole 51 shown with dashed lines, passages or channels 50 exist. The stator housing 4 thus acts as a guide when working with the drilling device in the borehole 51. Channels 50 become used for the backflow of the mud through the borehole 51. The stator housing 4 has four sections 52 of large radius, which form the guide wings, which the drilling device and the drilling tool driven by it in the borehole 51 lead, causing horizontal deviations in direction of the borehole 51 can be avoided or at least kept as small as possible.

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- 54- 54

Zwischen je zwei Abschnitten 52 von großem Radius ist ein Abschnitt 53 von kleinem Radius angeordnet; das Verhältnis des kleinsten Radius jedes der Abschnitte 53 zum größten Radius der Abschnitte 52 beträgt höchstens 0,95.A section 53 of a small radius is arranged between each two sections 52 of large radius; The relationship the smallest radius of each of the sections 53 to the largest radius of the sections 52 is at most 0.95.

Dadurch daß die Zuführleitungen 11 und 12 und die Abführleitungen 13 und 14 in den Abschnitten 52 von großem Radius des Statorgehäuses 4 ausgebildet sind, welche die Führungsflügel bilden, läßt sich der Radius der Auskleidung 6 gegenüber herkömmlichen hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtungen mit Drehschiebermotoren, bei denen die Gehäuse zylindrische Außenwände aufweisen, vergrößern. Dies ermöglicht eine Vergrößerung des Volumens der Zellen 15 je Längeneinheit des Rotors 3, wodurch die weiter oben erwähnten Vorteile erzielt werden.Because the supply lines 11 and 12 and the discharge lines 13 and 14 in the sections 52 of large radius of the stator housing 4 are formed, which form the guide vanes, the radius of the lining 6 can be opposite conventional hydraulically driven drilling devices with rotary vane motors, in which the housing is cylindrical Have outer walls, enlarge. This enables an increase in the volume of the cells 15 per unit length of the rotor 3, whereby the advantages mentioned above are achieved.

Bei einer in Fig. 3 bis 8 dargestellten anderen Ausführungsform bilden die Abschnitte von großem Radius des Gehäuses des Drehschiebermotors Führungsflügel und enthalten Schlitze für die Schieber. Es werden die gleichen, schon erwähnten Vorteile erzielt.In another embodiment shown in FIGS. 3 to 8, the large radius portions form the housing of the rotary valve motor and contain slots for the valve. It will be the same as already mentioned Benefits achieved.

Gemäß Fig. 3 bis 8, insbesondere gemäß Fig. 3 und 6, von denen letztere einen Querschnitt durch den in Fig. 3 dargestellten Motor in der Mitte seines Rotors zeigt, hat die dargestellte hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung ein Statorgehäuse 60 mit acht Abschnitten 61 von großem Radius. Die Abschnitte 61 sind von etwas kleinerem Radius -als ein Bohrloch 62; je zwei Abschnitte 61 und die Wand des Bohrloches 62 schließen einen Raum 63 ein, der als Rücklaufkanal für die Spülung im Bohrloch 62 wirkt.According to FIGS. 3 to 8, in particular according to FIGS. 3 and 6, of which the latter shows a cross section through the motor shown in Fig. 3 in the middle of its rotor, has the illustrated hydraulically driven drilling device a stator housing 60 with eight sections 61 of large radius. The sections 61 are of a slightly smaller radius than a borehole 62; two sections 61 and the wall of the borehole 62 enclose a space 63 which acts as a return channel for the mud in the borehole 62.

Jeder Abschnitt 61 von großem Radius enthält einen Schlitz 64, in dem ein Schieber 65 verschieblich angeordnet ist. Zwischen der Grundfläche jedes Schlitzes 64 und dem zugehörigen Schieber 65 ist eine nicht dargestellte Feder angeordnet. InEach large radius portion 61 includes a slot 64 in which a slide 65 is slidably disposed. Between the base of each slot 64 and the associated slide 65 is arranged a spring, not shown. In

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- 1*5 - ' E>4- 1 * 5 - ' E> 4

einer Bohrung des Statorgehäuses 60 ist ein Rotor 66 angeordnet; der Raum zwischen dem Rotor 66 und dem Statorgehäuse 60 wird durch die Schieber 65 in mehrere Zellen 67 unterteilt. Der Rotor 66 und das Statorgehäuse 60 haben eine gemeinsame Mittelachse, und die Außenwand des Rotors 66 ist so gestaltet, daß sich die Volumen der verschiedenen Zellen 67 bei Drehung des Rotors 66 ändern. Eine Drehbewegung des Rotors 66 wird durch Zuführen von unter Druck stehender Flüssigkeit über Zuführkanäle 68 und 69 im Rotor 66 hervorgerufen. Diese Flüssigkeit durchströmt Einlaßöffnungen 70 und 71, die in die Wand des Rotors 66 eingearbeitet sind. Nach dem Durchströmen der Zellen 67 im Raum zwischen dem Rotor und dem Statorgehäuse 60 wird die Flüssigkeit über Auslaßöffnungen 72 und 73 abgegeben und verläßt den Drehschiebermotor über im Rotor 66 ausgebildete Abführkanäle 74 und 75.A rotor 66 is arranged in a bore of the stator housing 60; the space between the rotor 66 and the stator housing 60 is divided into several cells 67 by the slide 65. The rotor 66 and the stator housing 60 have a common central axis, and the outer wall of the rotor 66 is designed so that the volumes of the various cells 67 change when the rotor 66 rotates. Rotational movement of the rotor 66 is achieved by supplying pressurized Liquid caused by supply channels 68 and 69 in the rotor 66. This liquid flows through inlet openings 70 and 71 which are machined into the wall of the rotor 66. To The liquid flows through the cells 67 in the space between the rotor and the stator housing 60 via outlet openings 72 and 73 and leaves the rotary valve motor via discharge channels 74 and 75 formed in the rotor 66.

Die Zuführkanäle 68 und 69 und die Abführkanäle 74 und 75 sind von einem Einsatzstück 76 gebildet, das in der zentralen Bohrung des Rotors 66 angeordnet ist. Das Einsatzstück 76 setzt sich aus vier Wänden zusammen, welche gemäß Fig. 4 bis 8 die Zuführkanäle 68 und 69 und die Abführkanäle 74 und 75 so bilden, daß der Querschnitt jedes der Zuführkanäle 68 und 69 nach unten abnimmt, der Querschnitt jedes der Abführkanäle 74 und 75 dagegen nach unten zunimmt. Da jeder Kanal mit einer Reihe von Ein- und Auslaßöffnungen 70, 71, 72 und 73 in Verbindung steht und jede dieser Reihen sich in Längsrichtung entlang einem Kanal erstreckt, ist der Flüssigkeitsstrom durch jeden Kanal über dessen Länge etwa gleich. An jeder Einlaßöffnung der Reihen Einlaßöffnungen 70 und 71 herrscht daher zumindest annähernd der gleiche Fluiddruck. Auch an jeder Auslaßöffnung der Reihen Auslaßöffnungen 72 und 73 herrscht folglich etwa der gleiche Fluiddruck. Folglich wird an jedem Schieber 65 ein über seiner Länge gleichmäßiger Antriebsdruck aufgebracht.The supply channels 68 and 69 and the discharge channels 74 and 75 are formed by an insert 76 in the central Bore of the rotor 66 is arranged. The insert 76 is composed of four walls, which according to FIG. 4 to 8, the supply channels 68 and 69 and the discharge channels 74 and 75 form so that the cross section of each of the supply channels 68 and 69 decreases downwards, while the cross section of each of the discharge channels 74 and 75 increases downwards. Because every channel communicates with a series of inlet and outlet openings 70, 71, 72 and 73, and each of these rows extends in the longitudinal direction extends along a channel, the flow of liquid through each channel is approximately the same over its length. At each inlet opening of the rows of inlet openings 70 and 71 therefore has at least approximately the same fluid pressure. Consequently, there is also approximately the same fluid pressure at each outlet opening of the rows of outlet openings 72 and 73. Consequently a drive pressure that is uniform over its length is applied to each slide 65.

Das Einsatzstück 76 ist mit der Wand der zentralen BohrungThe insert 76 is with the wall of the central bore

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- 64- 64

im Rotor 66 unter Abdichtung verbunden und in ihr sowohl gegen axiale als auch Drehbewegungen festgehalten.connected in the rotor 66 with a seal and held in it against both axial and rotational movements.

Gemäß Fig. 3 sind die Schlitze 64 und die Zellen 67 an ihren oberen und unteren Enden durch einen Deckel 77 bzw. 78 abgedichtet, die am Statorgehäuse 60 mit mehreren Befestigungsschrauben 79 befestigt sind, die durch Löcher in mit gestrichelten Linien gezeichneten Ausnehmungen 80 in den Deckeln 77 und 78 hindurch in Schraubenlöcher im Statorgehäuse 60 eingeschraubt sind. Am Deckel 77 ist mit einem Gewinde 83 ein Kupplungsglied 81 befestigt, das mit einem Innengewinde 82 zum Verbinden der Bohrvorrichtung mit einer Schwerstange versehen ist. Das Kupplungsglied 81 trägt ein Lager 84 für eine obere Welle 85 des Rotors 66.According to FIG. 3, the slots 64 and the cells 67 are sealed at their upper and lower ends by a cover 77 and 78, respectively. which are fastened to the stator housing 60 with a plurality of fastening screws 79, which are inserted through holes in with dashed lines Lines drawn recesses 80 in the covers 77 and 78 through into screw holes in the stator housing 60 are screwed in. On the cover 77, a coupling member 81 is attached with a thread 83, which with a Internal thread 82 is provided for connecting the drilling device to a drill collar. The coupling member 81 contributes Bearing 84 for an upper shaft 85 of the rotor 66.

Der Rotor 66 hat eine untere Welle 86, die in einem Lager an einer Hülse 88 gelagert ist. Die Hülse 88 ist über ein Gewinde 89 mit dem Deckel 78 verbunden und enthält ein Axiallager 90 zur Übertragung von Axiallasten zwischen einer Bohrwelle 91 und dem Statorgehäuse 60. Die Bohrwelle 91 ist mit einem Gewinde 92 an das untere Ende der Welle 86 des Rotors 66 angeschraubt. Der Raum zwischen der Bohrwelle 91 und der Hülse 88 ist mit einem Schmiermittel gefüllt und durch Dichtglieder 93 und 94 verschlossen, die in zweckdienlicher Weise, beispielsweise durch nicht dargestellte Federringe, in Stellung gehalten sind.The rotor 66 has a lower shaft 86 which is mounted in a bearing on a sleeve 88. The sleeve 88 is over a Thread 89 connected to the cover 78 and contains a thrust bearing 90 for the transmission of axial loads between a drilling shaft 91 and the stator housing 60. The drilling shaft 91 is threaded 92 on the lower end of the shaft 86 of the rotor 66 screwed on. The space between the drilling shaft 91 and the sleeve 88 is filled with a lubricant and through Sealing members 93 and 94 closed, which in an expedient manner, for example by spring washers, not shown, are held in position.

Das untere Ende der Bohrwelle 91 ist mit einem Gewinde 95 zum Verbinden eines nicht dargestellten Bohrwerkzeuges mit der Bohrwelle 91 versehen.The lower end of the drilling shaft 91 has a thread 95 for connecting a drilling tool, not shown the drilling shaft 91 is provided.

Bei der in Fig. 3 bis 8 dargestellten Ausführungsform sind die Schlitze 64 für die Schieber 65 in den Abschnitten 61 von großem Radius des Statorgehäuses 60 angeordnet, und diese Abschnitte 61 wirken als Führungsflügel. Aufgrund dieser Anordnung der Schieber 65 weisen die Zellen 67 einIn the embodiment shown in FIGS. 3 to 8, the slots 64 for the slides 65 are in the sections 61 arranged by a large radius of the stator housing 60, and these portions 61 act as guide vanes. Because of This arrangement of the sliders 65 have the cells 67

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größeres Volumen je Längeneinheit auf. Die daraus sich ergebenden Vorteile sind weiter oben schon erläutert worden.larger volume per unit of length. The advantages resulting therefrom have already been explained above.

Wenngleich bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Drehschiebermotor der Bohrvorrichtung in Schlitzen verschiebliche, starre Schieber aufweist, ist die Erfindung nicht auf diesen Schieber-Typ beschränkt. Gleich gute Ergebnisse werden bei Anwendung der Erfindung auf eine hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtung erzielt, deren Drehschiebermotor flexible Schieber hat. Diese können von flexiblen Blättern gebildet sein, die an einer ihrer Längskanten mit dem Rotor oder dem Statorgehäuse verbunden sind. Solche Schieber können auch von starren Bauteilen von überwiegender Längserstreckung gebildet sein, die mit dem Statorgehäuse oder dem Rotor des Drehschiebermotors über beispielsweise eine flexible Lamelle gelenkig verbunden sind. Beispiele flexibler Schieber sind aus den US-PSen 2 655 344 und 3 304 838 sowie aus der DE-PS 1 025 359 bekannt. Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung können die Schieber von zylindrischen Körpern gebildet sein, deren Mittelachsen parallel zur Mittelachse des Rotors angeordnet sind. Ein Beispiel dieses Motor-Typs ist aus der GB-PS 1 443 674 bekannt.Although in both embodiments described above, the rotary valve motor of the drilling device in slots having displaceable, rigid slide, the invention is not limited to this type of slide. Equally good results are achieved when applying the invention to a hydraulically driven drilling device, the rotary valve motor has flexible slide. These can be formed by flexible sheets that are attached to one of their longitudinal edges are connected to the rotor or the stator housing. Such slides can also be made up of predominantly rigid components Be formed longitudinal extension with the stator housing or are articulated to the rotor of the rotary valve motor via, for example, a flexible lamella. Examples Flexible slides are known from US Pat. Nos. 2,655,344 and 3,304,838 and from DE-PS 1,025,359. At a In yet another embodiment of the invention, the slides can be formed by cylindrical bodies, their central axes are arranged parallel to the central axis of the rotor. An example of this type of engine is from GB-PS 1 443 674 known.

Die beiden in Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsformen weisen entlastete Drehschiebermotoren mit je zwei Gruppen Einlaß- und Auslaßöffnungen auf. Mehrfach entlastete Drehschiebermotoren, beispielsweise mit je drei Gruppen Einlaß- und Auslaßöffnungen, sind ebenso gut anwendbar. Es wurde festgestellt, daß nicht entlastete Motoren mit je einer Gruppe Einlaß- und Auslaßöffnungen häufig der Gefahr des Festklemmens des Rotors im Statorgehäuse ausgesetzt sind; solche Motoren werden daher nicht bevorzugt.The two embodiments shown in FIGS have balanced rotary vane motors with two groups of inlet and outlet openings each. Multiple relieved rotary vane motors, for example, with three groups of inlet and outlet openings each, can be used just as well. It was found that unloaded engines with one group each of inlet and outlet openings often run the risk of Jamming of the rotor in the stator housing are exposed; therefore, such motors are not preferred.

Zur Abdichtung können die Schieber bei Anordnung im Rotor gegen die Innenwand des Statorgehäuses und bei Anordnung imFor sealing, the slide can be arranged in the rotor against the inner wall of the stator housing and when arranged in the

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Statorgehäuse gegen die Außenwand des Rotors durch Federn, die zwischen den Schiebern und den Grundflächen der Schlitze angeordnet sind, wie durch beliebige andere zweckdienliche Hilfsmittel angepreßt sein. Derartige Hilfsmittel sind an sich bekannt und brauchen nicht im einzelnen beschrieben werden.Stator housing against the outer wall of the rotor by springs between the slides and the base of the slots are arranged as to be pressed by any other expedient means. Such tools are on known and do not need to be described in detail.

Auf die Flächen, an denen übermäßig große Abnutzungskräfte erzeugt werden, können abnutzungsfeste Beläge und/oder Beschichtungen aufgebracht sein. Hierfür geeignete Materialien sind ebenso wie auf die Erhöhung der Abnutzungsfestigkeit von Werkstoffen zielende Behandlungsverfahren bekannt und sind je nach Bedarf auf die beschriebene und dargestellte Bohrvorrichtung anwendbar. Insbesondere können solche abnutzungsfesten Beläge zum Schutz der Führungsflügel in den Bereichen vorgesehen sein, mit denen die Führungsflügel beim Bohren mit der Bohrlochwand in Berührung kommen.On the surfaces where there is excessive wear and tear are generated, wear-resistant coverings and / or coatings can be applied. Suitable materials for this Treatment methods aimed at increasing the wear resistance of materials are known and are as well applicable to the drilling device described and illustrated as required. In particular, such Wear-resistant coverings can be provided to protect the guide wings in the areas with which the guide wings are used Drilling come into contact with the borehole wall.

Die Erfindung ist ferner auf hydraulisch angetriebene Bohrvorrichtungen mit einem oder mehreren Drehkolben-Verdrängungsmotoren des Moineau-Typs anwendbar, deren Drehkolben je von einem wendeiförmigen Rotor gebildet sind, der in einem wendeiförmigen Stator drehbar angeordnet ist. Zwischen dem Rotor und dem Stator sind mehrere Fluidzellen gebildet, die beim Bewegen des Rotors im Stator einer Schraubenlinie um die Mittelachse des Moineau-Motors folgend fortbewegt werden. Während einer solchen Bewegung dreht sich der Rotor um seine Achse und kreist gleichzeitig um die Mittelachse des Stators; das von der Bohr- bzw. Spülflüssigkeit auf den Rotor ausgeübte Drehmoment wird über eine flexible oder Universalkupplung auf eine Welle übertragen, die im unteren Teil des Statorgehäuses axial abgestützt und mit einem Bohrwerkzeug verbindbar ist.The invention also relates to hydraulically powered drilling devices with one or more positive displacement rotary piston engines of the Moineau type applicable, the rotary piston each of a helical rotor which is rotatably arranged in a helical stator. Between the rotor and the stator a plurality of fluid cells are formed, which when moving the rotor in the stator in a helical line around the Central axis of the Moineau motor are moved following. During such a movement the rotor rotates around its own Axis and at the same time revolves around the central axis of the stator; that exerted on the rotor by the drilling or flushing fluid Torque is transmitted to a shaft via a flexible or universal coupling, which is located in the lower part of the Stator housing is axially supported and can be connected to a drilling tool.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Bohrvorrichtung mit einem Hydromotor des Moineau-Typs, bei dem ein Rotor 1003 shows a cross section through a drilling device with a hydraulic motor of the Moineau type, in which a rotor 100

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mit drei Ecken mit einem Stator 101 mit vier Ecken zusammenwirkt. with three corners cooperates with a stator 101 with four corners.

Beim gezeigten Beispiel ist der Rotor 100 aus einem Metall, z.B. Stahl, hergestellt, wogegen der Stator 101 aus einem flexiblen Werkstoff, z.B. Kautschuk oder einem Elastomeren, ist. Gemäß Fig. 10 stützt sich der Stator 101 in einem Statorgehäuse 102 ab, das wendeiförmige Abschnitte 103 von großem Radius aufweist. Zwischen den "Abschnitten 103 sind wendeiförmige Nuten 104 ausgebildet, die es beim Arbeiten des Motors in einem in Fig. 9 mit gestrichelten Linien gezeichneten Bohrloch 105 ermöglichen, daß der Spülungsrückstrom am Statorgehäuse 102 entlangströmt. Der Innenraum der Abschnitte 103 dient zur Aufnahme der Ecken des Stators 102. Gegenüber herkömmlichen, für den gleichen Bohrdurchmesser ausgelegten Moineau-Motoren ist auf diese Weise das Volumen je Längeneinheit der Zellen des Moineau-Motors beträchtlich vergrößert.In the example shown, the rotor 100 is made of a metal, e.g. steel, whereas the stator 101 is made of a metal flexible material, e.g. rubber or an elastomer. According to FIG. 10, the stator 101 is supported in a stator housing 102 from which has helical sections 103 of large radius. Helical grooves 104 are formed between the "sections 103, which are necessary when the Motor in a shown in Fig. 9 with dashed lines borehole 105 allow the backflow of mud at Stator housing 102 flows along. The interior of the sections 103 serves to accommodate the corners of the stator 102. Compared to conventional Moineau motors designed for the same drilling diameter, the volume is in this way per unit length of the cells of the Moineau motor increased considerably.

Das Statorgehäuse 102 weist eine Schraubkupplung 106 zum Ankuppeln des Moineau-Motors an ein Bohrgestänge auf, wogegen eine Schraubkupplung 107 an einer drehbaren Welle 108 mit einem drehenden Bohrwerkzeug verbindbar ist. Die Welle 108 ist mit dem Rotor 100 durch eine nicht dargestellte flexible Kupplung verbunden. Da alle diese Merkmale des Moineau-Motors an sich bekannt sind, werden sie hier nicht im einzelnen beschrieben.The stator housing 102 has a screw coupling 106 for coupling the Moineau motor to a drill pipe, on the other hand a screw coupling 107 on a rotatable shaft 108 can be connected to a rotating drilling tool. The shaft 108 is connected to the rotor 100 by a not shown flexible coupling connected. Since all of these characteristics of the Moineau engine are known per se, they are not discussed here described in detail.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch eine Bohrvorrichtung mit einem Hydromotor, bei dem der Rotor als Zahnrad ausgebildet ist. Dieser Motor hat ein Statorgehäuse 110 mit einem äußeren Satz Zahnräder, die von Rollen 111 gebildet sind, welche mit gleichmäßigen Zwischenabständen parallel zur Mittelachse 112 des Statorgehäuses 110 angeordnet sind. Ein Abschnitt jeder Rolle 111 ist von einem zylindrischen Lager umschlossen, das von einer Vertiefung in der Wand des Stator-11 shows a cross section through a drilling device with a hydraulic motor, in which the rotor is designed as a gear is. This motor has a stator housing 110 with an outer set of gears formed by rollers 111, which are arranged parallel to the central axis 112 of the stator housing 110 at regular intervals. A section each roller 111 is enclosed by a cylindrical bearing, which is supported by a recess in the wall of the stator

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- V6 - 54 000- V6 - 54 000

gehäuses 110 ausgebildet ist. Die Rollen 111 sind in den Lagern drehbar angeordnet und wirken mit einem inneren Zahnradsatz zusammen, der von einem gezahnten Rotor 113 gebildet ist. Der Rotor 113 vermag eine Drehbewegung um seine Mittelachse 114 und gleichzeitig eine kreisende Bewegung um die Mittelachse 112 des Statorgehäuses 110 auszuführen. Zwischen dem Rotor 113, dem Statorgehäuse 110 und den Rollen 111 bestehen Fluidzellen 115, denen unter Druck stehendes Fluid über Öffnungen 116 an einem Ende der Fluidzellen 115 zuführbar ist. Der Durchlaß durch die Öffnungen 116 wird mit einer nicht dargestellten Ventilplatte gesteuert, die zusammen mit dem Rotor 113 gedreht wird. Am anderen Ende der Fluidzellen 115 sind nicht dargestellte ähnliche ventilgesteuerte Öffnungen vorgesehen. Die Ventilplatten steuern das Ein- und Ausströmen von unter hohem Druck stehendem Fluid in und aus den Fluidzellen 115, als Folge dessen der Rotor 113 eine drehende und kreisende Bewegung ausführt. Der Rotor 113 ist an eine nicht dargestellte Bohrwelle über ein Getriebe oder an eine nicht dargestellte Welle über eine Universalkupplung angekuppelt. Wenn sich der Rotor 113 bewegt, wirkt seine Verzahnung mit den Rollen 111 zusammen. Eine ausführlichere Beschreibung dieses Typs Drehkolben-Verdrängungshydromotor ist in der US-PS 3 289 602 enthalten.housing 110 is formed. The rollers 111 are rotatably arranged in the bearings and work with an internal gear set together, which is formed by a toothed rotor 113. The rotor 113 can rotate about its central axis 114 and at the same time to execute a circular movement about the central axis 112 of the stator housing 110. Between the rotor 113, the stator housing 110 and the rollers 111 are fluid cells 115 to which pressurized fluid can be supplied via openings 116 at one end of the fluid cells 115. The passage through the openings 116 is with a controlled valve plate, not shown, which is rotated together with the rotor 113. At the other end of the fluid cells 115 similar valve-controlled openings (not shown) are provided. The valve plates control the on and off Outflow of fluid under high pressure into and out of the fluid cells 115, as a result of which the rotor 113 a executes rotating and circular motion. The rotor 113 is connected to a drilling shaft, not shown, via a gear or coupled to a shaft, not shown, via a universal coupling. When the rotor 113 moves, acts its teeth with the rollers 111 together. A more detailed description of this type of positive displacement rotary piston engine is contained in U.S. Patent 3,289,602.

Gemäß Fig. 11 weist die Außenwand des Statorgehäuses 110 Abschnitte 117 von großem Radius auf, in denen die Rollen 111 des Motors aufgenommen sind. Zwischen den acht Abschnitten 117 sind acht Abschnitte 118 von kleinem Radius angeordnet, an denen der Spülungsrückstrom zwischen der Außenwand der Bohrvorrichtung und der Wand eines Bohrloches 119 entlangströmen kann.According to FIG. 11, the outer wall of the stator housing 110 has sections 117 of large radius, in which the rollers 111 of the engine are included. Between the eight sections 117, eight sections 118 of a small radius are arranged, along which the backflow of mud flow between the outer wall of the drilling device and the wall of a borehole 119 can.

Die Gestalt der nichtzylindrischen Außenwände der Statorgehäuse, die wenigstens einen Teil der Außenwände der hydraulisch angetriebenen Bohrvorrichtungen gemäß der Erfindung bilden, ist so zu wählen, daß zwischen der Außenwand desThe shape of the non-cylindrical outer walls of the stator housing, which is at least part of the outer walls of the hydraulic Form driven drilling devices according to the invention is to be chosen so that between the outer wall of the

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Statorgehäuses und der Wand des Bohrloches, in dem der Motor arbeitet, ein Durchlaß oder Kanal von ausreichendem Querschnitt für den Spülschlammrückfluß verbleibt. Zu diesem Zweck sollte das Verhältnis des kleinsten zum größten Radius der Statorgehäuse-Außenwand nicht größer als 0,95 sein. Die Gehäuseabschnitte von großem Radius, welche die Führungsflügel bilden, können einen etwas kleineren Durchmesser als das Bohrloch haben, beispielsweise von 98,0 bis 99,6% des Bohrlochdurchmessers, wobei die zwischen den Führungsflügeln gelegenen Abschnitte von kleinem Radius die Kanäle für den Spülschlammrückfluß bilden. Die Wahl des Verhältnisses zwischen dem kleinsten und dem größten Radius der Statorgehäuse-Außenwand ist ferner abhängig von der Zahl der Führungsflügel und ihren Abmessungen in tangentialer Richtung in bezug auf das Statorgehäuse. Bei größerer Zahl und/oder größerer Breite der Führungsflügel sind kleinere Verhältnisse, beispielsweise zwischen 0,85 und 0,75 anzuwenden, um einen Spülschlammrückflußkanal von ausreichendem Querschnitt zu schaffen.Stator housing and the wall of the borehole in which the motor operates, a passage or channel of sufficient cross-section for the drilling fluid backflow remains. To this Purpose, the ratio of the smallest to the largest radius of the outer wall of the stator housing should not be greater than 0.95. the Housing sections of large radius, which form the guide wings, can have a slightly smaller diameter than the borehole have, for example, from 98.0 to 99.6% of the borehole diameter, the small radius portions between the guide vanes being the channels for the drilling fluid reflux. The choice of the ratio between the smallest and the largest radius of the outer wall of the stator housing is also dependent on the number of guide wings and their dimensions in the tangential direction with respect to the stator housing. With a larger number and / or larger width of the guide wings, smaller ratios are for example between 0.85 and 0.75 to apply in order to obtain a drilling fluid return channel of sufficient cross-section to accomplish.

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Claims

f Dr ..- irG FRANZ PATENTANWÄLTE d ^ hil.vkeua wuw / hcwf DIPL.-CHEM. DK. E. FKEIHERR VON FECHMANH FROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS MANDATAIRES AGrMs PRES l'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING .; DIPU-VIRTSCh1-ING. RUPERT GOETZ 303528a D-8000 MÜNCHEN 1A-54 000 SCHWEIGERSTRASSE 2 phone: (089) 66 20 ji telegram: protectpatent telex: j24070 patent claims

1. Hydraulically driven drilling device for deep drilling with a rotary piston displacement hydraulic motor, which has a stator housing with a coupling arranged thereon, which directly or indirectly connects the stator housing with a part of a Drilling device is able to connect so that the central axis of the stator housing with the axis of rotation of the drilling device coincides, furthermore a rotor rotatably arranged in the stator housing, a coupling for direct or indirect connection of the rotor with another part of the drilling device, fluid cells between the inner wall of the stator housing and the outer wall of the rotor and lines for supplying and removing fluids to and from the cells, thereby g e k e η η draws that the outer wall of the stator housing (4; 60; 102; 110) at least part of the outer wall of the drilling device forms and sections (52,53; 61; 103,104; 117,118), the outer surfaces of which with respect to the central axis of the stator housing (4; 60; 102; 110) are arranged at different radii, the ratio of the smallest to the largest radius is at most 0.95, the sections of large radius (52; 61; 103; 117) form guide wings and at least some of the sections (52; 61; 103; 117) contain at least a part of the rotary piston hydraulic motor.

2. Drilling device according to claim I ₅ , characterized in that the motor is a rotary valve motor, the slide (1) of which can be displaced in slots (2) of the rotor (3), and the sections (51) of large radius at least a part of the lines (11,12,13,14) included.

/ 2

3. Drilling device according to claim 1, characterized in that g e k e η η that the motor is a rotary valve motor, in which at least some of the lines (68,69,74,75) in the Inside the rotor (66) is arranged and the sections (61) of large radius have slots (64) in which slide

(65) are arranged displaceably.

4. Drilling device according to claim 3, characterized in that g e k e η η that the rotor (66) has a main part having a central bore and at least two rows of openings (70,71,72,73), which extends in the longitudinal direction of the rotor

(66) extend and alternately with one of the end sections of the rotor (66) via the lines (68,69,74,75) in connection stand, which are formed in the bore by an insert piece (76) which is arranged in the bore and against it is sealed, and that the cross-section of each of the lines (68,69,74,75) towards one of the end portions of the rotor (66) increases from zero to a maximum value.

5. Drilling device according to claim 1, characterized in that g e k e η η that the engine is a Moineau engine in which the large radius portions (103) are helical and enclose a portion of the cells between the rotor (100) and the stator housing (102).

6. Drilling device according to claim 1, characterized in that g e k e η η that the motor has a rotor (113) with a toothed outer surface with several cylindrical Bodies (rollers 111) cooperates, which at regular intervals along the inner wall of the stator (110) are each arranged in a recess of a section (117) of large radius.

7. Drilling device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the guide wings at least are partially coated with a wear-resistant material.

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