DE2821441B2

DE2821441B2 - Absperrventil für Bohrkronen, insbesondere Gesteinsbohrkronen

Info

Publication number: DE2821441B2
Application number: DE2821441A
Authority: DE
Inventors: Bert Gunnar Sandviken Levefelt (Schweden)
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1980-10-16
Also published as: CA1078817A; US4184554A; DE2821441A1; AU3528378A; ZA782192B; GB1577510A; DE2821441C3; AU514284B2; SE400346B

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil für Bohrkronen, insbesondere Gesteinsbohrkronen, die einen Körper aufweisen, dessen Schaft eine Axialbohrung aufweist und mit einem Bohrrohrstrang verbindbar ist und der mehrere Schenkel trägt, an denen jeweils ein drehbares Schneidwerkzeug angeordnet ist, mit einem zylindrischen Siebkörper und einem einerseits durch den Spülungsstrom beaufschlagbaren und andererseits dem Druck einer Feder ausgesetzten, zum Siebkörper zentrisch angebrachten Einsatz.

Es sind Separatoren zum Abirennen von Flüssigkeit aus dem Gasspülstrom von Erdbohrern bekannt (US-PS 39 24 695; US-PS 37 88 408; US-PS 29 20 872; »Miaing Engineering, Oktober 1976, Seite 19«).

Diese bekannten Separatoren können aber das ίο Zurückströmen des Spülmittels nicht verhindern, insbesondere können sie gröbere Partikel nicht zurückhalten, die nachteilige Wirkung auf die Bohrkrone ausüben können.

Es sind auch Absperrventile für Erdbohrer bekannt

(US-PS 35 13 728; US-PS 34 01 758; US-PS 22 93 259),

welche die das Spülmittel zuführende Bohrung im

Bohrkopf absperren, wenn der Spülmitteldruck abfällt,

so daß ein Rückstrojn des Spülmittels bei Abfall des

Spülmitteldruckes im Bohrgestänge verhindert wird. Die bekannten Ventile sind aufwendig. Sie können nicht

mit Sicherheit das Eindringen von gröberen Partikeln in die Bohrkrone und in die Ventilanordnung verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil der eingangs genannten Art zu schaffen,

das bei einfacher Ausbildung eine sichere Absperrung

bewirken und das Eindringen von Teilchen in die

Bohrkrone bzw. die Ventilanordnung verhindern kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ventil zusätzlich eine scheibenförmige Ventilplatte

umfaßt, welche abdichtend an einer Ringschulter der

Axialbohrung gehalten und auf welcher der zylindrische Siebkörper zentrisch und koaxial befestigt ist, und daß

der Einsatz eine scheibenförmige Abdeckung aufweist,

die zentrisch zur Ventilplatte und zum Siebkörper

angeordnet sowie durch den Druck der Spülung gegen

die von der Ventilplatte abgewandte Stirnseite des

Siebkörpers voll abdeckend anlegbar ist

Das erfindungsgemäße Absperrventil besitzt einen einfachen Aufbau.

Bei Wegfall des Spülmitteldruckes im Bohrrohrstrang wird der Durchgang durch die Ventilplatte abgeschlossen, wodurch die gesamte Ventilanordnung vor dem Eindringen von Partikeln geschützt wird.

Weitere Ausgestaltungen des Absperrventils ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch ein bevorzugtes ■so Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Linie I-I in Fig. 2,

F i g. 2 eine Stirnansicht des Ventils nach F i g. 1, F i g. 3 einen axialen Schnitt durch eine Rollbohrkrone mit einem eingebauten Ventil, und F i g. 4 eine Ansicht des oberen Teiles der Bohrkrone nach F i g. 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 F i g. 1 und 2 aus zwei zusammenwirkenden Ventilkomponenten besteht. Eine Ventilkomponente 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 μ 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 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 ig 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 oberem 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 2^ 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.

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 F i g. 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 mitgefühlte schwerere Teilchen, wie Wasser, sieb geradeaus weiter bewegen und die Spüldüsen durchsetzen, von denen eine in F i g. 4 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 F i g. 3 dargestellte geschlossene Lage zurückkehrt. In dieser Ventilstellung ist auch die Feder 34 gut vor dem Bohrklein geschützt, das von unten eintritt, und es ist somit die Feder nur von Wasser beaufschlagt, das jedoch durch die Feder hindurch treten kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l. Absperrventil für Bohrkronen, insbesondere Gesteinsbohrkronen, die einen Körper aufweisen, dessen Schaft eine Axialbohrung aufweist und mit einem Bohrrohrstrang verbindbar ist und der mehrere Schenkel trägt, an denen jeweils ein drehbares Schneidwerkzeug angeordnet ist, mit einem zylindrischen Siebkörper und einem einerseits durch den Spülungsstrom beaufschlagbaren und andererseits dem Druck einer Feder ausgesetzten, zum Siebkörper zentrisch angebrachten Einsatz, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zusätzlich eine scheibenförmige Ventilplatte (11) umfaßt, welche abdichtend an einer Ringschulter (32) der Axialbohrung (20) gehalten und auf welcher der zylindrische Siebkörper (12) zentrisch und koaxial befestigt ist, und daß der Einsatz eine scheibenförmige Abdeckung (14) aufweist, die zentrisch zur Ventilplatte (11) und zum Siebkörper (12) angeordnet sowie durch den Druck der Spülung gegen die von der Ventilplatte (11) abgewandte Stirnseite des Siebkörpers (12) voll abdeckend anlegbar ist
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (11) innenseitig mehrere, vorzugsweise drei, sich radial einwärts erstreckende Vorsprünge (18) aufweist, an denen der Siebkörper (12) befestigt ist, und daß die Abdeckung (14) des Einsatzes von mehreren, vorzugsweise drei, axialen Stützen (15) gehalten ist, die den Siebkörper (12) umgeben, an einem Bodenring (16) befestigt und zwischen die Vorsprünge (18) der Ventilplatte (11) einsetzbar sind.
3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dem Siebkörper (12) und der Axialbohrung (20) durch den mit den Stützen (15) des Einsatzes verbundenen Bodenring (16) und die Ventilplatte (11) abdichtbar ist.
4. Absperrventil nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einsatz einseitig beaufschlagende Feder eine zwischen der Abdeckung (14) des Einsatzes und der Ventilplatte (11) angeordnete, konische Schraubenfeder (34) ist, welche durch Rückfederung auf den Einsatz Druck in Richtung der Schließstellung des Ventils ausübt, wobei der Bodenring (16) an der Ventilplatte (11) anliegt.
5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Boden des Siebkörpers (12) vorgesehene Ventilplatte (11) mit mehreren Öffnungen (35) versehen ist, an die eine entsprechende Zahl von Rohren angeschlossen ist, die mit ihren anderen Enden mit in jedem Schenkel (21) des Kronenkörpers (3) vorgesehenen Kanälen (29, 30, 31) für die Kühlung der Lageranordnung der Schneidrollen (24) in Verbindung stehen.