DE2821441A1

DE2821441A1 - Absperrventil fuer einen gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE2821441A1
Application number: DE19782821441
Authority: DE
Inventors: Bert Gunnar Levefelt
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2821441C3; ZA782192B; AU514284B2; DE2821441B2; US4184554A; CA1078817A; SE400346B; GB1577510A; AU3528378A

Description

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Firma SANDVIK AKTIEBOLAG, Fack, S-811 01 Sandviken 1, Schweden

Absperrventil für einen Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil oder Rückschlagventil, insbesondere für Gesteinsbohrkronen mit einem Bohrkörper, dessen Oberteil eine Bohrung aufweist und mit einem Bohrrohrstrang verbindbar ist, und dessen Unterteil mehrere vom Bohrkörper ausgehende Schenkel aufweist, deren untere Enden drehbare, mit Schneideinsätzen versehene Schneidwerkzeuge tragen.

Beim Bohren in Gestein mit Rollbohrkronen wird Druckluft verwendet, um zerkleinertes Gestein (Bohrklein) vom Boden des Bohrloches zu dessen Oberteil zu fördern. Um das Bohrklein zu binden und die Staubbildung zu verringern, wird die Spülluft oft mit Wasser gemischt. Die Spülluft wird auch oft zur Kühlung und Reinigung der Lager für die sich drehenden Rollen verwendet, welche die Schneideinsätze tragen. Diese Lager werden durch das in der Spülluft enthaltene Wasser ungünstig beeinflußt. Außerdem treten Probleme auf beim Bohren in Wasser enthaltendem Felsgrund, in welchem Falle Bohrklein und Wasser leicht durch die Spülstrahldüsen im Bohrkopf in das Ventil eindringen können ,die für die Verhinderung einer weiteren Eindringung verwendet ist.

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Dies tritt auf, wenn die Spülluft unterbrochen wird, was üblicherweise der Fall ist, wenn der Bohrrohrstrang verlängert werden soll. Dieses Ventil ist üblicherweise so ausgebildet, daß Wasser von der Spülluft getrennt wird, die den Lagern zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Lager verlängert werden. Es ist also bekannt, Ventile in Bohrkronen der eingangs genannten Art zu verwenden, jedoch ist bisher den Problemen bezüglich der Abtrennung von Wasser und dem Schutz wichtiger Teile gegen das Eindringen von Bohrklein nicht genügend Aufmerksamkeit gewidmet worden.

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit einer verbesserten Fähigkeit, Wasser abzutrennen und die Gefahr des Eindringens von Bohrklein und deren Wirkung auf die Funktion des Ventils wesentlich zu verringern, wobei das Ventil auch weniger empfindlich gegen Ermüdungsbeanspruchungen ist. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einer scheibenförmigen Ventilplatte und einem zylindrischen Siebkörper besteht, der mit der Ventilplatte zentrisch und koaxial verbunden ist, daß die Ventilplatte so ausgebildet ist, daß sie abdichtend an einer Ringschulter in der Bohrung des Bohrkörpers anliegt, daß zentrisch ein in bezug auf die Ventilplatte und den Siebkörper angeordneter und eine scheibenförmige Abdeckung tragender Einsatz vorgesehen ist, der unter Einwirkung einer Feder steht und der der Wirkung des Spülmediums ausgesetzt ist, wenn das Ventil geöffnet ist, und der gegen die Mündung des Siebkörpers gedrängt wird, die von der Ventilplatte wegweist, wobei diese Mündung abgedeckt und abgedichtet wird.

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Dank dieser Konstruktion liegt der bewegbare Teil des Ventiles in dessen offener Stellung an dem.zylindrischen Siebkörper an. Die Feder, die zwischen der Abdeckung und der Ventilplatte angeordnet ist, ist somit nicht sich ändernden Kräften und damit Ermüdungsspannungen ausgesetzt, und sie ist gleichzeitig vor dem Bohrklein, das von unten eindringt, gut geschützt. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen axialen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2: eine Stirnansicht des Ventils nach Fig. 1,

Fig. 3: einen axialen Schnitt durch eine Rollbohrkrone mit einem eingebauten Ventil, und

Fig. 4: eine Ansicht des oberen Teiles der Bohrkrone nach Fig. 3 in größerem Maßstab, wobei das Ventil in geschlossener Stellung dargestellt ist.

Man kann sagen, daß das Ausführungsbeispiel des Absperrventils bzw. Rückschlagventils 10 in den Fig. 1 und 2 aus zwei zusammenwirkenden Ventilkomponenten besteht. Ein Ventilkomponent besteht aus einer Ventilplatte 11, die als Scheibe ausgebildet ist und an der zentrisch und koaxial ein zylindrischer Siebkörper 12 befestigt ist, dessen Mantelfläche mit runden Löchern 13 versehen ist, welche das Spülmedium hindurchlassen. Die andere Ventilkomponente bildet einen Einsatz, der in bezug auf die erste Ventilkomponente bewegbar ist und aus einer kreisförmigen Abdeckung 14

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besteht, die von drei axial verlaufenden Stützen 15, beispielsweise aus flachem Stabeisen, gehalten ist, welche den Siebkörper 12 umgeben und an der Abdeckung 14 und einem Bodenring 16 durch Schweißverbindungen 17 befestigt sind.

Die Abdeckung 14 ist größer als die Mündung des Siebkörpers 12, die von der Ventilplatte 11 wegweist.

um es dem Einsatz zu ermöglichen, sich in bezug auf die Ventilplatte und den an ihr befestigten Siebkörper 12 zu bewegen, ist die Ventilplatte 11 an der Seite, die auf das Zentrum gerichtet ist, mit drei radialen VorSprüngen 18 versehen, die zwischen sich drei öffnungen 19 bilden. Die axialen Stützen 15 auf dem Einsatz haben solche Abmessungen, daß sie leicht in die öffnungen 19 eintreten können. Gleichzeitig hat der Bodenring 16, der mit den Stützen 15 verbunden ist, solche Abmessungen, daß er diese öffnungen 19 vollständig abdeckt, wenn er mit der Ventilplatte 11 in Berührung gebracht wird.

Fig. 3 zeigt das auf dem oberen Teil einer Rollbohrkrone angeordnete Ventil, wobei die Rollbohrkrone eine Bohrung 20 aufweist und so ausgebildet ist, daß sie mit einem Bohrrohrstrang verbindbar ist. Vielfach enthält die Bohrkrone 3 Schenkel 21, auf denen Lagerzapfen 22 gebildet sind. Auf jedem Lagerzapfen ist eine Rolle 24 mit Einsätzen 23 gelagert, und zwar mit Hilfe einer Lageranordnung, die Rollenlager 25, Kugellager 26, Gleitlager 27 und Axiallager 28 enthält. Zur Kühlung und Spülung der Lager wird Druckluft einem Kanal 29 in dem Schenkel zugeführt, von dem aus die Luft über Zweigkanäle 30, 31 weiter der Lageranordnung zugeführt wird.

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Die Ventilplatte 11 ist mit Hilfe eines Spannringes 33 an der Schulter 32 befestigt, die sich um die Bohrung 20 erstreckt.

Um eine relative Bewegung des Ventileinsatzes in bezug auf die Ventilplatte 11 und den Siebkörper 12 zu erreichen, ist zwischen der Abdeckung 14 und der Ventilplatte 11 eine konisch geformte Schraubenfeder 34 angeordnet. Fig. 4 zeigt das Ventil in geschlossener Stellung. Wenn die Spülluft zum Bohrkopf zugeführt wird, öffnet sich das Ventil. Unter der Wirkung der Spülluft wird die Abdeckung 14 gegen die Wirkung der Feder 34 belastet, bis sie an der oberen Mündung des Siebkörpers 12 anliegt. Die gegenüberliegende Mündung des Siebkörpers 12 ist eine Platte mit drei öffnungen 35 für die Aufnahme von Rohren 36, die mit den Kühlkanälen 29, 30, 31 in jedem Schenkel und jedem Lagerzapfen in Verbindung stehen und die Kühlung der Lageranordnung bewirken. Die obere Mündung des Siebes ist durch die Abdeckung 14 geschützt, so daß die Spülluft den Siebkörper 12 durch die Löcher 13 durchsetzt. Die Luft muß deshalb ihre Richtung ändern, so daß mitgeführte schwerere Teilchen, wie Wasser, sich geradeaus weiter bewegen und die Spüldüsen durchsetzen, von denen eine in Fig. dargestellt und mit 37 bezeichnet ist. Diese Düsen sind dazu bestimmt, den Boden des Bohrloches von Bohrklein zu reinigen. Das Ergebnis ist eine geringere Menge Wasser in der zu den Lagern geführten Luft.

Wenn die Zuführung von Spülluft unterbrochen wird, wird der Ventileinsatz in axialer Richtung durch die Schraubenfeder zurückgebracht, so daß das Ventil in die in Fig. 3 dargestellte geschlossene Lage zurückkehrt. In dieser Ventilstellung ist auch die Feder 34 gut vor dem Bohrklein geschützt, das von unten ein-

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tritt, und es ist somit die Feder nur von Wasser beaufschlagt, das durch die Feder hindurchtreten kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Absperrventil, insbesondere für Gesteinsbohrkronen mit einem Bohrkörper, dessen Oberteil eine Bohrung aufweist und mit einem Bohrrohrstrang verbindbar ist und dessen Unterteil mehrere vom Bohrkörper ausgehende Schenkel aufweist, deren untere Enden drehbare, mit Schneideinsätzen versehene Schneidwerkzeuge tragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einer scheibenförmigen Ventilplatte (11) und einem zylindrischen Siebkörper (12) besteht, der mit der Ventilplatte zentrisch und koaxial verbunden ist, daß die Ventilplatte (11) so ausgebildet ist, daß sie abdichtend an einer Ringschulter (32) in der Bohrung des Bohrkörpers anliegt, daß zentrisch ein in bezug auf die Ventilplatte (11) und den Siebkörper (12) angeordneter und eine scheibenförmige Abdeckung (14) tragender Einsatz vorgesehen ist, der unter Einwirkung einer Feder (34) steht und welcher der Wirkung des Spülmediums ausgesetzt ist, wenn das Ventil geöffnet ist, und der ferner gegen die Mündung des Siebkörpers (12) gedrängt wird, die von der Ventilplatte wegweist, wobei diese Mündung abgedeckt und abgedichtet wird.

Bankhaus Merck, Finck & Co.. München (BLZ 70O30400) Konto-Nr. 254649

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Bankhaus H. Aufhäuser, München (BLZ 7OO3O6OO) Konto-Nr. 261 3OO

Telegrammadresse: Patentsenior

Postscheck: München

(BLZ 70010080) Konto-Nr. 20904-800 OFHGINAL INSPECTED

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Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (11) auf der Seite, die dem Zentrum zugewandt ist, mehrere, vorzugsweise drei, sich radial einwärts erstreckende Vorsprünge (18) aufweist, die am Siebkörper (12) befestigt sind, und daß die Abdeckung (14) des Einsatzes von mehreren, vorzugsweise drei, axialen Stützen (15) gehalten ist, die den Siebkörper (12) umgeben und an einem Bodenring (16) befestigt sind, wobei diese Stützen (15) so angeordnet sind, daß sie zwischen die Vorsprünge (18) der Ventilplatte einsetzbar sind.

3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Stützen (15) des Einsatzes verbundene Bodenring (16) solche Abmessungen besitzt, daß er zusammen mit der Ventilplatte (11) in radialer Richtung den Raum zwischen dem Siebkörper (12) und der Bohrung (20) abdichtet.

4. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz so angeordnet ist, daß er bei öffnung des Ventils gegen die Wirkung einer konischen Schraubenfeder (34) zwischen der Abdeckung (14) des Einsatzes und der Ventilplatte (11) bewegt wird, und daß die Feder so angeordnet ist, daß sie durch Rückfederung auf den Einsatz eine axiale Bewegung in die Schließstellung des Ventils ausübt, in welcher der Bodenring (16) an der Ventilplatte (11) anliegt.

5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Ventilkörpers (12) als Platte mit mehreren öffnungen (35) ausgebildet ist, mit denen eine entsprechende Zahl von Rohren in Verbindung steht, die mit ihren entgegengesetzten Enden mit in jedem Schenkel (21) vorgesehenen Kanälen

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(29,30,31) für die Kühlung der Lageranordnung der Schneidrollen (24) in Verbindung stehen.

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