EP1442197B1 - Device for cleaning an inner pipe inserted into a gas or oil conveying boring - Google Patents
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- EP1442197B1 EP1442197B1 EP02777114A EP02777114A EP1442197B1 EP 1442197 B1 EP1442197 B1 EP 1442197B1 EP 02777114 A EP02777114 A EP 02777114A EP 02777114 A EP02777114 A EP 02777114A EP 1442197 B1 EP1442197 B1 EP 1442197B1
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
Definitions
- the present invention relates to a device for cleaning one in one Gas or oil production well recessed inner tube according to the preamble of Claim 1.
- a device for cleaning one in one Gas or oil production well recessed inner tube according to the preamble of Claim 1.
- Such a device is known from US 5,195,585 A known.
- the conditions of use - especially when working in the borehole - are marked by poor accessibility, lack of monitoring and rough Environmental conditions due to dirt, sand and stones, high humidity (partially under water), high ambient temperatures, limited space as well due to extreme impact loads in horizontal as well as in transverse direction. Required are next to a compact design with smallest diameters a high reliability and low risk of default. In no case should in case of damage free fragments in the borehole or production pipe remain, since these only with considerable Effort can be removed again and lead to long downtime.
- the present invention is therefore based on the object, a device the generic type in such a way that a reliable operation among the above-mentioned extreme conditions of use, an optimal cleaning effect achieved and the scope is increased.
- the medium occurs, usually Water, as a liquid medium of high pressure, the medium through the Hollow rod, which also forms a holder for the cleaning device, is supplied.
- the rotation of the nozzle head takes place by means of the laterally arranged rotary nozzles, two of which are preferably provided, the exit axis extends distally to the central axis of the nozzle head and on the opposite Pages are arranged in opposite directions. This will produce a torque generated by the nozzle head by means of the repulsive force of the exiting Medium is set in rotation.
- the rotary nozzles additionally serve to clean the wall of the inner tube, through which the cleaning effect is additionally promoted.
- the rotary nozzles are arranged so that the exiting medium jet vertically impinges on the wall of the inner tube.
- the nozzle head is formed in extension as a shaft in which an axially extending supply bore is provided through which the medium in the cleaning and rotating nozzles is feasible.
- the shaft is rotatably mounted in an outer sleeve, which is connected to the hollow rod, preferably screwed, the outer sleeve facing the nozzle head lying has an internal thread into which an external thread of the hollow rod is rotatable.
- the threaded shaft the hollow rod as well as the internal thread of the outer sleeve conical is formed, whereby a simple release is possible.
- Flushing nozzles preferably fixed relative to the rotating nozzle head are arranged and therefore expediently introduced into the outer sleeve are, serve on the one hand as an axial drive of the entire cleaning device by their recoil and on the other hand the expulsion in the sense of a rinsing out of dissolved by the cleaning nozzles and optionally rotating nozzles Mud. Like the cleaning nozzles, these rinsing nozzles should be even distributed over the circumference.
- the shaft and the nozzle head may be integrally formed, whereby in interaction with the outer sleeve surrounding the shaft a very simple and robust construction results, in addition to the said high load capacity also allows a very inexpensive production.
- the shaft is in several places against loss by shoulders or radial securing elements, as preferably screws, secured in the outer sleeve.
- the on the shaft and an intermediate sleeve fitting shoulder of an inner ring transmits the hydraulic axial forces.
- the shaft is also in the intermediate sleeve as screwed into the overlying inner ring.
- a water outlet is fed by the axial, the cleaning water leading bore is, so that in the said transition region, which is present as a gap, a Forms water film, which prevents dirt from outside in this Gap and thus in the connection area between the shaft and the outer sleeve arrives.
- a seal provided, the underlying bearings protects. This seal is made by said film, which practically forms a barrier, protected against the ingress of dirty water or sludge.
- This water outlet - it can also several, evenly over the circumference be provided distributed - is either parallel to the rotary nozzles, ie transverse to the longitudinal axis of the device or parallel to the rinsing nozzles, therefore in Function case directed obliquely upwards. It is also conceivable if several outlet openings are provided to arrange them eccentrically, so that thereby a the recoil of the rotating nozzles supporting force arises. Also is the Combination of inclination such as the flushing nozzles and eccentric arrangement advantageous.
- an eddy current brake is arranged between the shaft and the outer sleeve through the the setting of a constant speed of the nozzle head is possible.
- the annularly arranged magnets are complete encapsulated and fixed as a stator.
- the outer housing is made a magnetic material, preferably a stainless steel. Between the stator formed by the magnets and the inner rotor Existing leakage leakage water is passed, through which the eddy current brake is effectively coolable. As a result, a better heat dissipation is possible as is the case with known eddy current brakes.
- a centric is in the nozzle head Plunger provided, which is mounted axially displaceable and frontally over the nozzle head otherwise stands out.
- This plunger which is spring loaded, is against the Spring force and the pressure force of the medium then pressed axially into the nozzle head, if, for example, in the inner tube of the gas or oil production well has built up a blockage.
- the cleaning device as a whole to absorb and / or dampen very heavy blows and thus the wear to reduce the components is further provided, the shaft of the nozzle head multipart, preferably in two parts, form, with the nozzle head connected part relative to the other is axially displaceable. Between the two Parts a damping chamber is provided, in the water as a damping agent acts.
- this cleaning device consists of a rotating Nozzle head 1 and an outer sleeve 3, in which the nozzle head 1 is rotatably mounted.
- the nozzle head 1 is provided with several, preferably uniformly distributed cleaning nozzles 5 provided.
- the nozzle head 1 goes into a shaft 2, which in the outer sleeve 3 is mounted, including bearing 10 in the form of two radial and Axial bearings, the latter preferably as cylindrical roller bearings, are provided.
- additional nozzles also be arranged for cleaning, as well as the cleaning nozzles 5 are aligned centrally and obliquely to the longitudinal axis, however in its inclined position the cleaning nozzles 5 opposite to after run above.
- the nozzle head 1 also has rotating nozzles 6 which are eccentric in pairs arranged opposite lying and aligned laterally. In the present case the axes of the rotary nozzles 6 are perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle head 1.
- a gap 8 is provided.
- a water outlet 7 via the supply bore 4 also with the pressurized Is fed with water, a liquid barrier is built up in the gap 8, is effectively prevented by the outside of dirt in the area of Seal 9 can occur.
- rinsing nozzles 12 At the nozzle head 1 opposite end of the outer sleeve 3 are rinsing nozzles 12 provided, which are inclined and in the opposite direction of the Cleaning nozzles 5 run.
- This eddy current brake 13 has an inner ring 15, which on the shaft. 2 is fixed and thus acts as a rotor.
- the outer diameter of the inner ring 15 is the same size or larger than that of the shaft 2.
- Completely encapsulated magnets 14 enclose the inner ring 15 axially at least partially and form a stator.
- the effect of the eddy current brake 13 can be influenced by rings 16 which surround the inner ring 15 and where the Magnets 14, i. the stator, support themselves. Depending on the number of rings 16 changed the overlap surface of the magnets 14 and the inner ring 15, resulting in also the rotational resistance of the inner ring 15 changed.
- a gap 17 is formed, guided by the leakage water as cooling is passed through an outlet opening 26 to the outside.
- flushing nozzles 12 it is also basically possible to to arrange them in the region of the nozzle head 1, so that they also with rotate.
- Nozzle head 1 an axially displaceable, centrally arranged spring-loaded Tappet, which projects beyond the nozzle head 1 frontally.
- a compression spring 20 Opposite lying a compression spring 20 is arranged, on the one hand at the bottom a recess 27 of the nozzle head 1, on the rest of a plunger body 28th is guided axially displaceable, and on the other hand supported on this plunger body 28.
- a central nozzle are provided.
- the shaft 2 consists of two shaft parts 23, 24 which are axially displaceable to each other, however are rotationally connected to each other, so that the shaft 2 functionally as one piece is to be considered
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines in eine Gas- oder Ölförderbohrung eingelassenen Innenrohres gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US 5 195 585 A bekannt.The present invention relates to a device for cleaning one in one Gas or oil production well recessed inner tube according to the preamble of Claim 1. Such a device is known from US 5,195,585 A known.
Bei der Förderung von Gas oder Öl setzen sich an der Innenwandung des Innenrohres, mit dem eine Gas- oder Ölförderbohrung ausgekleidet ist, Verschmutzungen ab, die, um eine einwandfreie und optimale Förderleistung zu ermöglichen, in mehr oder weniger bestimmten Zeitabständen entfernt werden müssen.In the production of gas or oil settle on the inner wall of the inner tube, with which a gas or oil production well is lined, soiling in order to allow a perfect and optimal flow in more or less specific time intervals have to be removed.
Dies erfolgt üblicherweise bislang chemisch, indem chemische Mittel auf die Innenwandung des Innenrohres aufgebracht werden, durch die sich der anhaftende Schmutz lösen soll.This is usually done chemically so far, by chemical agents on the inner wall be applied to the inner tube, through which the adhesive Should dissolve dirt.
Aus vielerlei Gründen ist diese Reinigungsart jedoch für eine wirklich effektive Reinigung ungenügend. Hinzu kommt die von solchen Chemikalien ausgehende Umweltbelastung, die unter anderem auch das Reinigungspersonal in Mitleidenschaft zieht.For many reasons, however, this type of cleaning is really effective Cleaning insufficient. In addition comes outgoing of such chemicals Environmental pollution, which also affects the cleaning staff draws.
Da die Einwirkdauer der Reinigungschemikalien relativ lang sein muß, wobei in dieser Zeit selbstverständlich keine Gas- bzw. Ölförderung möglich ist, ist diese bekannte Reinigungsart auch aus wirtschaftlichen Gründen äußerst nachteilig.Since the exposure time of the cleaning chemicals must be relatively long, wherein Of course, this time no gas or oil production is possible, this is known type of cleaning extremely disadvantageous for economic reasons.
Im Bewußtsein dieser Nachteile ist zwar schon versucht worden, eine mechanische Reinigung durchzuführen, bei der Sprühdüsen in das Innenrohr eingeführt wurden, wobei diese Sprühdüsen jedoch nicht die erforderliche mechanische Stabilität und Zuverlässigkeit aufwiesen, die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Einsatz in diesem Anwendungsgebiet sind. In the awareness of these disadvantages has been tried, a mechanical Carry out cleaning in which spray nozzles have been introduced into the inner tube, However, these spray nozzles do not have the required mechanical stability and Reliability, the prerequisite for economic use in this field of application.
Die Einsatzbedingungen - speziell bei Arbeiten im Bohrloch - sind gekennzeichnet durch schlechte Zugänglichkeit, fehlende Überwachungsmöglichkeit und rauhe Umweltbedingungen durch Schmutz, Sand und Steine, hohe Feuchtigkeit (teilweise unter Wasser), hohe Umgebungstemperaturen, beengte Platzverhältnisse sowie durch extreme Stoßbelastungen in horizontaler aber auch in Querrichtung. Gefordert sind neben kompakter Bauweise mit kleinsten Durchmessern eine hohe Zuverlässigkeit und geringes Ausfallrisiko. Auf keinen Fall sollen bei einem Schadensfall freie Bruchstücke im Bohrloch bzw. Förderrohr verbleiben, da diese nur mit erheblichem Aufwand wieder entfernt werden können und zu langen Ausfallzeiten führen.The conditions of use - especially when working in the borehole - are marked by poor accessibility, lack of monitoring and rough Environmental conditions due to dirt, sand and stones, high humidity (partially under water), high ambient temperatures, limited space as well due to extreme impact loads in horizontal as well as in transverse direction. Required are next to a compact design with smallest diameters a high reliability and low risk of default. In no case should in case of damage free fragments in the borehole or production pipe remain, since these only with considerable Effort can be removed again and lead to long downtime.
Herkömmliche Einrichtungen weisen folgende Schadenshäufungen aus und sind daher nicht einsetzbar:
- Lagerschäden durch zu kleine Dimensionierung und durch Stoßbeanspruchung sowie Eindringen von Schmutz
- Versagen von Dichtungen durch abrasive Fremdpartikel
- Abreißen des Rotors durch Überlastung, Seitenkräfte und dynamische Stoßbelastung.
- Verlust von Bruchstücken oder gebrochenen Bauteilen
- Thermische Überlastung des Bremssystems
- Bearing damage due to insufficient dimensioning and impact stress as well as penetration of dirt
- Failure of seals due to abrasive foreign particles
- Tearing off the rotor due to overload, side forces and dynamic shock loading.
- Loss of fragments or broken components
- Thermal overload of the brake system
Neben der genannten Verunreinigung der Wand des Innenrohres kommt es durchaus zu Verstopfungen, insbesondere wenn sich sogenannte Brücken aufbauen, bei denen sich Schmutzpartikel zu einer den Innenrohrquerschnitt weitgehend verschließenden Schicht im Sinne eines Verbackens zusammenfügen.In addition to the mentioned contamination of the wall of the inner tube, it is quite possible to blockages, especially when so-called build bridges at which dirt particles to a the inner tube cross-section largely occlusive Join together layer in the sense of a caking.
Mit den beschriebenen Reinigungsmöglichkeiten sind diese Verstopfungen nicht zu beseitigen, so daß separate Geräte, wie Bohrer oder dergleichen eingesetzt werden müssen.With the described cleaning options, these blockages are not eliminate, so that separate devices, such as drills or the like can be used have to.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß ein zuverlässiger Betrieb unter den vorgenannten extremen Einsatzbedingungen erfolgen kann, eine optimale Reinigungswirkung erzielt wird und der Anwendungsbereich vergrößert wird.The present invention is therefore based on the object, a device the generic type in such a way that a reliable operation among the above-mentioned extreme conditions of use, an optimal cleaning effect achieved and the scope is increased.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a device having the features of the claim 1 has.
Durch die schräg stehenden, im Funktionsfall nach unten gerichteten Reinigungsdüsen wird im Zusammenwirken mit der Rotation des Düsenkopfes eine optimale Reinigung der Innenrohrwandung erreicht. Dabei tritt das Medium, üblicherweise Wasser, als flüssiges Medium mit hohem Druck aus, wobei das Medium durch die Hohlstange, die gleichzeitig eine Halterung für die Reinigungseinrichtung bildet, zugeführt wird.Due to the inclined, in functional case down directed cleaning nozzles becomes in combination with the rotation of the nozzle head an optimal Cleaning the Innenrohrwandung achieved. In this case, the medium occurs, usually Water, as a liquid medium of high pressure, the medium through the Hollow rod, which also forms a holder for the cleaning device, is supplied.
Die Rotation des Düsenkopfes erfolgt mittels der daran seitlich angeordneten Rotationsdüsen, von denen vorzugsweise zwei vorgesehen sind, deren Austrittsachse abständig zur Mittelachse des Düsenkopfes verläuft und die auf sich gegenüber liegenden Seiten gegenläufig ausgerichtet angeordnet sind. Hierdurch wird ein Drehmoment erzeugt, durch das der Düsenkopf mittels der Rückstoßkraft des austretenden Mediums in Rotation versetzt wird.The rotation of the nozzle head takes place by means of the laterally arranged rotary nozzles, two of which are preferably provided, the exit axis extends distally to the central axis of the nozzle head and on the opposite Pages are arranged in opposite directions. This will produce a torque generated by the nozzle head by means of the repulsive force of the exiting Medium is set in rotation.
Die Rotationsdüsen dienen daneben zusätzlich der Reinigung der Wandung des Innenrohres, durch die der Reinigungseffekt zusätzlich gefördert wird. Vorzugsweise sind die Rotationsdüsen so angeordnet, daß der austretende Mediumstrahl senkrecht auf die Wandung des Innenrohres auftrifft.In addition, the rotary nozzles additionally serve to clean the wall of the inner tube, through which the cleaning effect is additionally promoted. Preferably the rotary nozzles are arranged so that the exiting medium jet vertically impinges on the wall of the inner tube.
Der Düsenkopf ist in Verlängerung als Schaft ausgebildet, in dem eine axial sich erstreckende Zuführbohrung vorgesehen ist, durch die das Medium in die Reinigungs- und Rotationsdüsen führbar ist.The nozzle head is formed in extension as a shaft in which an axially extending supply bore is provided through which the medium in the cleaning and rotating nozzles is feasible.
Der Schaft ist drehbar in einer Außenhülse gelagert, die mit der Hohlstange verbunden, vorzugsweise verschraubt ist, wobei die Außenhülse dem Düsenkopf gegenüber liegend ein Innengewinde aufweist, in das ein Außengewinde der Hohlstange eindrehbar ist.The shaft is rotatably mounted in an outer sleeve, which is connected to the hollow rod, preferably screwed, the outer sleeve facing the nozzle head lying has an internal thread into which an external thread of the hollow rod is rotatable.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gewindeschaft der Hohlstange ebenso wie das Innengewinde der Außenhülse konisch ausgebildet ist, wodurch ein einfaches Lösen möglich ist.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the threaded shaft the hollow rod as well as the internal thread of the outer sleeve conical is formed, whereby a simple release is possible.
Spüldüsen, die vorzugsweise gegenüber dem rotierenden Düsenkopf feststehend angeordnet sind und von daher zweckmäßigerweise in die Außenhülse eingebracht sind, dienen zum einen als axialer Antrieb der gesamten Reinigungseinrichtung durch ihren Rückstoß und zum anderen dem Austreiben im Sinne eines Ausspülens von durch die Reinigungsdüsen und gegebenenfalls Rotationsdüsen gelöstem Schlamm. Ebenso wie die Reinigungsdüsen sollten auch diese Spüldüsen gleichmäßig über den Umfang verteilt sein.Flushing nozzles, preferably fixed relative to the rotating nozzle head are arranged and therefore expediently introduced into the outer sleeve are, serve on the one hand as an axial drive of the entire cleaning device by their recoil and on the other hand the expulsion in the sense of a rinsing out of dissolved by the cleaning nozzles and optionally rotating nozzles Mud. Like the cleaning nozzles, these rinsing nozzles should be even distributed over the circumference.
Durch die Lagerung des Düsenkopfes bzw. des daran sich anschließenden Schaftes in der Außenhülse, die relativ dünnwandig gestaltet sein kann, können verhältnismäßig groß dimensionierte Lager eingesetzt werden, die eine hohe Kraftaufnahme ermöglichen, so daß die Reinigungseinrichtung insgesamt optimal für den im Einsatzgebiet rauhen Betrieb ausgelegt werden kann.By the storage of the nozzle head and the adjoining shaft in the outer sleeve, which may be designed relatively thin-walled, can be relatively large-dimensioned bearings are used, which provide a high power input allow, so that the cleaning device as a whole optimally for the im Field of application rough operation can be designed.
Der Schaft und der Düsenkopf können einstückig ausgebildet sein, wodurch sich im Zusammenspiel mit der den Schaft umschließenden Außenhülse eine sehr einfache und robuste Konstruktion ergibt, die neben der genannten hohen Belastbarkeit auch eine sehr preiswerte Herstellung ermöglicht.The shaft and the nozzle head may be integrally formed, whereby in interaction with the outer sleeve surrounding the shaft a very simple and robust construction results, in addition to the said high load capacity also allows a very inexpensive production.
Der Schaft ist an mehreren Stellen gegen Verlieren durch Schultern oder radiale Sicherungselemente, wie vorzugsweise Schrauben, in der Außenhülse gesichert. Die an dem Schaft und einer Zwischenhülse anliegende Schulter eines Innenringes überträgt die hydraulischen Axialkräfte. Dabei ist der Schaft ebenso in die Zwischenhülse wie in den darüber liegenden Innenring eingeschraubt. Bei einem Bruch des Schaftes in seinem schwächsten Querschnitt, zwischen den Verbindungsbereichen mit der Zwischenhülse und dem Innenring, wird der vordere Teil des Schaftes durch die Schulter der Zwischenhülse gehalten, die auf einem Lager aufliegt. Reißt der nächst größere Querschnitt unterhalb der Verbindung mit der Zwischenhülse, halten die radialen Sicherungsschrauben das vordere Bruchstück an der feststehenden Außenhülse.The shaft is in several places against loss by shoulders or radial securing elements, as preferably screws, secured in the outer sleeve. The on the shaft and an intermediate sleeve fitting shoulder of an inner ring transmits the hydraulic axial forces. The shaft is also in the intermediate sleeve as screwed into the overlying inner ring. At a break of the shaft in its weakest cross-section, between the connecting areas with the intermediate sleeve and the inner ring, becomes the front part of the shaft held by the shoulder of the intermediate sleeve, which rests on a bearing. tear the next larger cross-section below the connection with the intermediate sleeve, The radial locking screws hold the front fragment to the stationary one Outer sleeve.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Übergangsbereich zwischen der Außenhülse und dem Düsenkopf ein Wasseraustritt angeordnet ist, der durch die axiale, das Reinigungswasser führende Bohrung gespeist wird, so daß sich in dem genannten Übergangsbereich, der als Spalt vorliegt, ein Wasserfilm bildet, durch den verhindert wird, daß Schmutz von außen in diesen Spalt und damit in den Verbindungsbereich zwischen dem Schaft und der Außenhülse gelangt. Hier ist eine Dichtung vorgesehen, die die dahinter liegenden Lager schützt. Diese Dichtung wird durch besagten Film, der praktisch eine Sperre bildet, vor dem Eindringen von Schmutzwasser oder Schlamm geschützt.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that in the transition region arranged between the outer sleeve and the nozzle head, a water outlet is fed by the axial, the cleaning water leading bore is, so that in the said transition region, which is present as a gap, a Forms water film, which prevents dirt from outside in this Gap and thus in the connection area between the shaft and the outer sleeve arrives. Here is a seal provided, the underlying bearings protects. This seal is made by said film, which practically forms a barrier, protected against the ingress of dirty water or sludge.
Diese Wasseraustrittsöffnung - es können auch mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilte vorgesehen sein ― ist entweder parallel zu den Rotationsdüsen, also quer zur Längsachse der Vorrichtung oder parallel zu den Spüldüsen, demnach im Funktionsfall schräg nach oben gerichtet. Denkbar ist auch, wenn mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen sind, diese exzentrisch anzuordnen, so daß hierdurch eine den Rückstoß der Rotationsdüsen unterstützende Kraft entsteht. Auch ist die Kombination von Schrägstellung wie die Spüldüsen und exzentrische Anordnung vorteilhaft.This water outlet - it can also several, evenly over the circumference be provided distributed - is either parallel to the rotary nozzles, ie transverse to the longitudinal axis of the device or parallel to the rinsing nozzles, therefore in Function case directed obliquely upwards. It is also conceivable if several outlet openings are provided to arrange them eccentrically, so that thereby a the recoil of the rotating nozzles supporting force arises. Also is the Combination of inclination such as the flushing nozzles and eccentric arrangement advantageous.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen dem Schaft und der Außenhülse eine Wirbelstrombremse angeordnet ist, durch die die Einstellung einer konstanten Drehzahl des Düsenkopfes möglich ist.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that between the shaft and the outer sleeve an eddy current brake is arranged through the the setting of a constant speed of the nozzle head is possible.
Bei dieser Wirbelstrombremse sind die ringförmig angeordneten Magneten vollständig gekapselt und als Stator feststehend. Dabei besteht das Außengehäuse aus einem magnetischen Werkstoff, vorzugsweise einem nicht rostenden Stahl. Zwischen dem durch die Magneten gebildeten Stator und dem innen liegenden Rotor vorhandenen Spalt wird austretendes Leckagewasser geführt, durch das die Wirbelstrombremse effektiv kühlbar ist. Hierdurch ist eine bessere Wärmeabfuhr möglich als dies bei bekannten Wirbelstrombremsen der Fall ist.In this eddy current brake, the annularly arranged magnets are complete encapsulated and fixed as a stator. In this case, the outer housing is made a magnetic material, preferably a stainless steel. Between the stator formed by the magnets and the inner rotor Existing leakage leakage water is passed, through which the eddy current brake is effectively coolable. As a result, a better heat dissipation is possible as is the case with known eddy current brakes.
Eine Veränderung des Bremsmomentes der Wirbelstrombremse und damit eine Anpassung der Drehzahl des Düsenkopfes an die jeweiligen Gegebenheiten kann durch Einsetzen bzw. Herausnehmen von Ringen erfolgen, die den Rotor der Wirbelstrombremse, einen Innenring, umschließen und an denen sich der Stator abstützt, so daß die axiale Lage des Stators zum Rotor und damit der Überdeckungsbereich zwischen beiden entsprechend verändert wird.A change in the braking torque of the eddy current brake and thus a Adjustment of the speed of the nozzle head to the particular circumstances by inserting or removing rings, which are the rotor of the eddy current brake, an inner ring, enclose and on which the stator is supported, so that the axial position of the stator to the rotor and thus the coverage area between both changes accordingly.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist im Düsenkopf ein zentrischer Stößel vorgesehen, der axial verschiebbar gelagert ist und stirnseitig über den Düsenkopf im übrigen herausragt. Dieser Stößel, der federbelastet ist, wird gegen die Federkraft und die Druckkraft des Mediums dann axial in den Düsenkopf hineingedrückt, wenn sich beispielsweise in dem Innenrohr der Gas- oder Ölförderbohrung eine Verstopfung aufgebaut hat.According to a further idea of the invention, a centric is in the nozzle head Plunger provided, which is mounted axially displaceable and frontally over the nozzle head otherwise stands out. This plunger, which is spring loaded, is against the Spring force and the pressure force of the medium then pressed axially into the nozzle head, if, for example, in the inner tube of the gas or oil production well has built up a blockage.
In diesem Fall werden bei Einschieben des Stößels durch den Stößelkörper die Zuführöffnungen zu den Reinigungsdüsen geschlossen und das zugeführte Medium in Strahldüsen geleitet, die um den Stößelaustritt an der Stirnseite des Düsenkopfes gruppiert sind. Durch das unter hohem Druck austretende Wasser wird die Verstopfung gelöst, wobei dann der Stößel wieder in seine ursprüngliche Position durch die Druckfeder und die Druckkraft des Mediums verschoben wird und die Reinigungsdüsen wieder freigegeben und die Strahldüsen verschlossen werden.In this case, upon insertion of the plunger by the plunger body, the supply openings closed to the cleaning nozzles and the supplied medium in Jet nozzles passed around the plunger outlet at the front of the nozzle head are grouped. Due to the high pressure water escapes the blockage dissolved, in which case the plunger returns to its original position through the Compression spring and the pressure force of the medium is moved and the cleaning nozzles released again and the jet nozzles are closed.
Um beim Betrieb der Vorrichtung auftretende, die Reinigungseinrichtung insgesamt sehr belastende Schläge aufzufangen bzw. zu dämpfen und so den Verschleiß der Bauteile zu reduzieren, ist weiter vorgesehen, den Schaft des Düsenkopfes mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig, auszubilden, wobei das mit dem Düsenkopf verbundene Teil gegenüber dem anderen axial verschiebbar ist. Zwischen beiden Teilen ist eine Dämpfungskammer vorgesehen, in der Wasser als Dämpfungsmittel fungiert.In order to occur during operation of the device, the cleaning device as a whole to absorb and / or dampen very heavy blows and thus the wear to reduce the components is further provided, the shaft of the nozzle head multipart, preferably in two parts, form, with the nozzle head connected part relative to the other is axially displaceable. Between the two Parts a damping chamber is provided, in the water as a damping agent acts.
Auf erwähnte Dichtungen zwischen dem Schaft und der Außenhülse, durch die die innen liegenden Lager geschützt werden sollen, kann verzichtet werden, wenn, wie weiter vorgesehen, die Lager in korrosionsfester Ausführung ausgebildet sind und durch Wasser, beispielsweise dem Wasser, das der Kühlung der Wirbelstrombremse dient, geschmiert werden.On mentioned seals between the shaft and the outer sleeve, through which the can be protected inside bearing, can be waived if, how further provided, the bearings are designed in corrosion-resistant design and by water, such as the water, the cooling of the eddy current brake serves to be lubricated.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the attached Drawings described.
Es zeigen:
- Fig. 1+2
- einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
- Fig. 3+4
- jeweils einen Längsschnitt durch einen Teil von weiteren Ausführungsbeispielen.
- Fig. 1 + 2
- a longitudinal section through a device according to the invention,
- Fig. 3 + 4
- in each case a longitudinal section through a part of further embodiments.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Reinigungseinrichtung dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber die Figur 1 eine Hälfte und die Figur 2 die andere Hälfte wiedergibt.In the figures 1 and 2, a cleaning device is shown, wherein the clarity 1 half and Figure 2 shows the other half.
In ihrem Grundaufbau besteht diese Reinigungseinrichtung aus einem rotierenden
Düsenkopf 1 und einer Außenhülse 3, in der der Düsenkopf 1 drehbar gelagert ist.In its basic structure, this cleaning device consists of a rotating
Nozzle head 1 and an
An dem dem Düsenkopf 1 gegenüber liegenden Ende ist die Außenhülse 3 mit einem
sich nach innen konisch verjüngenden Innengewinde 11 versehen, in das eine
nicht dargestellte Hohlstange einschraubbar ist, über die ein unter Druck stehendes
Medium, vorzugsweise Wasser, durch eine zentrale Zuführbohrung 4, die sich axial
erstreckt, in den Düsenkopf 1 führbar ist.At the nozzle head 1 opposite end of the
Der Düsenkopf 1 ist mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig verteilten Reinigungsdüsen
5 versehen. Weiter geht der Düsenkopf 1 in einen Schaft 2 über, der in
der Außenhülse 3 gelagert ist, wozu Lager 10 in Form von jeweils zwei Radial- und
Axiallagern, letztere vorzugsweise als Zylinderrollenlager, vorgesehen sind.The nozzle head 1 is provided with several, preferably uniformly distributed
Zusätzlich zu den dargestellten Reinigungsdüsen 5 können im Düsenkopf 1 nicht
dargestellte Zusatzdüsen ebenfalls zur Reinigung angeordnet sein, die ebenso wie
die Reinigungsdüsen 5 zentrisch und schräg zur Längsachse ausgerichtet sind, jedoch
in ihrer Schräglage den Reinigungsdüsen 5 gegenüber entgegengesetzt nach
oben gerichtet verlaufen.In addition to the illustrated
Der Düsenkopf 1 weist überdies Rotationsdüsen 6 auf, die paarweise exzentrisch
gegenüber liegend angeordnet und seitlich ausgerichtet sind. Im vorliegenden Fall
stehen die Achsen der Rotationsdüsen 6 rechtwinklig zur Längsachse des Düsenkopfes
1.The nozzle head 1 also has rotating
Durch die paarweise, entgegengesetzt ausgerichtete Positionierung der Rotationsdüsen
6 wird bei Austritt des Mediums ein Drehmoment erzeugt, durch das der Düsenkopf
1 in Rotation versetzt wird.Due to the paired, oppositely oriented positioning of the
Aus der Figur 1 ist weiter ersichtlich, daß die Lager 10 in Richtung des Düsenkopfes
1 durch eine Dichtung geschützt sind, die einerseits an der Außenhülse 3 und
andererseits am Schaft 2 anliegt.From Figure 1 it is further seen that the
Für eine einwandfreie Drehung des Düsenkopfes 1 ist zwischen der Stirnseite der
Außenhülse 3 und dem Düsenkopf 1 ein Spalt 8 vorgesehen. Durch einen Wasseraustritt
7, der über die Zuführbohrung 4 ebenfalls mit dem unter Druck stehenden
Wasser gespeist wird, wird in dem Spalt 8 eine Flüssigkeitsbarriere aufgebaut,
durch die wirksam verhindert wird, daß von außen Schmutz in den Bereich der
Dichtung 9 eintreten kann.For a perfect rotation of the nozzle head 1 is between the end of the
An dem dem Düsenkopf 1 gegenüber liegenden Ende der Außenhülse 3 sind Spüldüsen
12 vorgesehen, die schräg gestellt und in entgegengesetzter Richtung der
Reinigungsdüsen 5 verlaufen.At the nozzle head 1 opposite end of the
Aus diesen Spüldüsen 12 tritt ebenfalls mit Druck beaufschlagtes Wasser aus, so
daß durch den entstehenden Rückstoß zum einen ein axialer Vortrieb der gesamten
Reinigungseinrichtung und zum anderen ein Ausfördem des von den Reinigungsdüsen
5 gelösten Schmutzes erzielt wird.From these rinsing
In der Figur 2 ist weiter zu erkennen, daß eine Wirbelstrombremse 13 vorgesehen
ist, mit der eine konstante Drehzahl des Düsenkopfes 1 erreichbar ist.In the figure 2 it can be further seen that an
Diese Wirbelstrombremse 13 weist einen Innenring 15 auf, der auf dem Schaft 2
festgesetzt ist und somit als Rotor fungiert. Der Außendurchmesser des Innenringes
15 ist dabei gleich groß oder größer als der des Schaftes 2. Dadurch wird eine axiale
Sicherung des Düsenkopfes 1 für den Fall erreicht, daß bspw. Verschraubungen,
mit denen der Düsenkopf 1 bzw. der Schaft 2 in der Außenhülse 3 befestigt ist,
abreißen.This eddy
Vollständig gekapselte Magnete 14 umschließen den Innenring 15 axial zumindest
teilweise und bilden einen Stator. Die Wirkung der Wirbelstrombremse 13 ist beeinflußbar
durch Ringe 16, die den Innenring 15 umschließen und an denen die
Magnete 14, d.h. der Stator, sich abstützen. Je nach Anzahl der Ringe 16 verändert
sich die Überdeckungsfläche der Magnete 14 und des Innenringes 15, wodurch sich
auch der Drehwiderstand des Innenringes 15 verändert.Completely encapsulated
Zwischen den Magneten 14 und den Ringen 16 einerseits und dem Innenring 15
andererseits ist ein Spalt 17 gebildet, durch den Leckagewasser als Kühlung geführt
wird, das durch eine Austrittsöffnung 26 nach außen geleitet wird. Between the
Hinsichtlich der Anordnung der Spüldüsen 12 besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit,
diese im Bereich des Düsenkopfes 1 anzuordnen, so daß sie gleichfalls mit
rotieren.With regard to the arrangement of the flushing
In der Figur 3 ist eine Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der der Düsenkopf 1 einen axial verschiebbaren, zentrisch angeordneten federbelasteten Stößel aufweist, der den Düsenkopf 1 stirnseitig überragt.3 shows an embodiment of the invention is shown in which the Nozzle head 1 an axially displaceable, centrally arranged spring-loaded Tappet, which projects beyond the nozzle head 1 frontally.
Gegenüber liegend ist eine Druckfeder 20 angeordnet, die sich einerseits am Grund
einer Ausnehmung 27 des Düsenkopfes 1, an der im übrigen ein Stößelkörper 28
axial verschiebbar geführt ist, und andererseits an diesem Stößelkörper 28 abstützt.Opposite lying a
Konzentrisch zum Stößel 18 sind Strahldüsen 19 angeordnet, die, ebenso wie die
Reinigungsdüsen 5, schräg nach außen gerichtet sind.Concentric with the
Im Funktionsfall, wenn der Stößel 18 auf ein Hindernis, beispielsweise eine Verstopfung
in einem Innenrohr einer Gas- oder Ölförderbohrung trifft, wird dieser bei
dem weiteren axialen Vorschub der Reinigungseinrichtung relativ zu dem Düsenkopf
1 gegen die Kraft der Druckfeder 20 nach innen verschoben.In the functional case, when the
Dabei werden die Zuführungen zu den Reinigungsdüsen 5 und gegebenenfalls zu
den Rotationsdüsen 6, die ansonsten über Kanalbohrungen 22 mit der Zuführbohrung
4 in Verbindung stehen, durch den Stößelkörper 28 verschlossen, während ein
Durchfluß zu den Strahldüsen 19 freigelegt wird, wobei das aus der Zuführbohrung
4 strömende Wasser über Kanalbohrungen 21 in die Strahldüsen 19 geleitet wird.The feeds to the
Sobald die auf den Stößel 18 einwirkende Reaktionskraft, beispielsweise durch Beseitigung
der Verstopfung mittels der Strahldüsen 19, nachläßt, verschiebt sich aufgrund
der Federkraft und der Druckkraft des Mediums der Stößel in seine die
Strahldüsen 19 verschließende Nichtfunktionsstellung. Der Durchgang zu den Reinigungsdüsen
5 bzw. Rotationsdüsen 6 hingegen wird wieder freigegeben, indem
die Kanalbohrungen 22 in Deckung mit den Zuführungen zu den genannten Düsen
liegen.Once the force acting on the
Zur Beseitigung von Verstopfungen im Innenrohr kann statt der oder in Kombination
mit den Strahldüsen 19 eine zentrale Düse vorgesehen sind.To eliminate blockages in the inner tube, instead of or in combination
with the
Die Figur 4 zeigt eine konstruktive Weiterbildung der Erfindung, bei der der Schaft
2 aus zwei Schaftteilen 23, 24 besteht, die axial verschiebbar zueinander, jedoch
verdrehsicher miteinander verbunden sind, so daß der Schaft 2 funktional als einstückig
zu betrachten ist4 shows a constructive development of the invention, in which the shaft
2 consists of two
Im Bereich der Zuführborung 4 ist zwischen den beiden Schaftteilen 23, 24 eine
Kammer 25 gebildet, die über einen Dämpfungsspalt 30 mit einer Dämpfungskammer
29 in Verbindung steht, so daß im Betrieb beide Kammern mit Wasser gefüllt
sind.In the area of
Bei einer auf den Düsenkopf und damit auf das Schaftteil 24 einwirkenden Stoßbelastung
wird das Schaftteil 24 axial relativ zu dem Schaftteil 23 verschoben unter
gleichzeitigem Auspressen des Wassers in der Dämpfungskammer 29 durch den
Dämpfungsspalt 30 hindurch in die Kammer 25, wodurch eine optimale Stoßdämpfung
erreicht wird.In a force acting on the nozzle head and thus on the
Im Schadensfall dürfen weder der Düsenkopf 1 noch Teile des Schaftes 2 in das zu
reinigende Förderrohr gelangen. Im Falle eines Bruches des Schaftes 2 im kleinsten
Querschnitt 35, oberhalb eines Verschraubungsbereiches mit einer Zwischenhülse
33 wird der Schaft 2 nicht mehr durch den Innenring 15 gehalten. Durch die Zwischenhülse
33 und deren Schulter 36, die sich an einem der Lager 10, dem Axiallager,
abstützt und in die der Schaft 2 eingeschraubt ist, werden in dieser Situation
die Bruchstücke an der feststehenden Außenhülse 3 gehalten.In case of damage, neither the nozzle head 1 nor parts of the shaft 2 in the zu
reach cleansing delivery pipe. In case of breakage of the stem 2 in the
Findet ein Abriß des Schaftes 2 im mittleren Querschnitt 34, unterhalb der Verbindung
mit der Zwischenhülse 33 statt, werden die Reststücke über die Sicherungselemente
37 gehalten, die im Ausführungsbeispiel aus radial angeordnete Schrauben
bestehen, die in der Außenhülse 3 befestigt sind und die in eine Nut 31 des rotierenden
Düsenkopfes 1 ragen, so daß der größte Schaftquerschnitt 32 das Risiko
gegenüber Verlust bestimmt. Finds an outline of the shaft 2 in the
- 11
- Düsenkopfnozzle head
- 22
- Schaftshaft
- 33
- Außenhülseouter sleeve
- 44
- Zuführbohrungfeed bore
- 55
- Reinigungsdüsecleaning nozzle
- 66
- Rotationsdüseatomiser
- 77
- Wasseraustrittwater outlet
- 88th
- Spaltgap
- 99
- Dichtungpoetry
- 1010
- Lagercamp
- 1111
- Innengewindeinner thread
- 1212
- Spüldüserinsing nozzle
- 1313
- WirbelstrombremseEddy current brake
- 1414
- Magnetmagnet
- 1515
- Innenringinner ring
- 1616
- Ringring
- 1717
- Spaltgap
- 1818
- Stößeltappet
- 1919
- Strahldüsejet
- 2020
- Druckfedercompression spring
- 2121
- Kanalbohrungchannel bore
- 2222
- Kanalbohrungchannel bore
- 2323
- Schaftteilshank part
- 2424
- Schaftteilshank part
- 2525
- Kammerchamber
- 2626
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 2727
- Ausnehmungrecess
- 2828
- Stößelkörpertappet body
- 2929
- Dämpfungskammerdamping chamber
- 3030
- Dämpfungsspaltdamping gap
- 3131
- Nutgroove
- 3232
- Größter SchaftquerschnittLargest shaft cross-section
- 3333
- Zwischenhülseintermediate sleeve
- 3434
- Mittlere SchaftquerschnittAverage shank cross-section
- 3535
- Kleinster SchaftquerschnittSmallest shaft cross-section
- 3636
- Schultershoulder
- 3737
- Radiales SicherungselementRadial securing element
Claims (21)
- Device for cleaning an inner tube introduced into a gas or oil conveying bore, with a hollow rod, in which a pressure-loaded medium can be conducted and to which is firmly connected a cleaning means which has a rotatable nozzle head, with cleaning nozzles (5) arranged obliquely to the longitudinal axis and with lateral eccentrically oriented rotary nozzles (6), and flushing nozzles (12) running obliquely to the cleaning nozzles (5) in the opposite direction, characterized in that the nozzle head (1) merges into a shank which is mounted in a fixed outer sleeve (3) connected to the holding rod, and in that redundant safety contrivances are provided, which, in the event of a break in the shank, prevent a separation of movable parts of the nozzle head (1) and of the shank (2) from the ,outer sleeve (3) and consequently a loss.
- Device according to Claim 11, characterized in that the shank is mounted in the outer sleeve (3) by means of radial bearings and at least two axial bearings (10), preferably cylindrical roller bearings.
- Device according to Claim 1, characterized in that a plurality of redundant safety contrivances in the form of safety elements (37) and/or of an intermediate sleeve (33) in the region of endangered shank cross sections (34) and (35) are provided.
- Device according to Claim 3, characterized in that the safety elements (37) consist of bolts or screws which are held radially in the outer sleeve (3) and which project into a shank-side annular groove (37).
- Device according to Claim 1, characterized in that, in the region adjacent to the outer-sleeve end face, the nozzle head (1) has provided in it at least one water outlet (7) which is connected to a medium-conducting supply bore (4) extending centrically through the cleaning means, part of the medium emerging during operation so as to fill a gap (8) between the nozzle head (1) and the outer sleeve (3).
- Device according to Claim 1, characterized in that an eddy-current brake (13) is arranged between the shank (2) and the outer sleeve (3).
- Device according to Claim 6, characterized in that the magnets (14) of the eddy-current brake (13) surround as a stator an inner ring (15) as a rotor, the inner ring (15) being connected fixedly in terms of rotation to the shank (2).
- Device according to Claim 7, characterized in that cooling water can be conducted through a gap (17) formed between the magnets (14) and the inner ring (15).
- Device according to Claim 7, characterized in that the magnets (14) are completely encased in a ring.
- Device according to Claim 9, characterized in that the inner ring (15) is surrounded by concentric rings (16), on which the magnets (14) lie and by means of which, depending on their number, the region of overlap of the magnets (14) with the inner ring (15) can be varied.
- Device according to Claim 7, characterized in that the outside diameter of the inner ring (15) is equal to or larger than the diameter of the shank (2).
- Device according to Claim 1, characterized in that the shank (2) consists of two shank parts (23, 24) connected to one another fixedly in terms of rotation and axially movable with respect to one another.
- Device according to Claim 12, characterized in that between the shank parts (23, 24) is provided a damping chamber (29) which is connected via a damping gap (30) to a chamber (25) which is likewise formed between the shank parts (23, 24).
- Device according to Claim 1, characterized in that bearings (10) which consist of stainless steel and can be cooled by water are provided between the nozzle head (1) or the shank (2) and the outer sleeve (3).
- Device according to Claim 1, characterized in that the nozzle head (1) is provided with an axially displaceably guided spring-loaded tappet (18) which in one end position projects beyond the end face of the nozzle head (1).
- Device according to Claim 15, characterized in that the nozzle head (1) has provided in it a compression spring (20) which is supported, on the one hand, on the bottom of a recess (27) of the nozzle head (1) and, on the other hand, on the end face of a tappet body (28).
- Device according to Claim 16, characterized in that the tappet (18) is arranged concentrically.
- Device according to Claim 14 or 17, characterized in that jet nozzles (19) are provided concentrically around the tappet (18) and are connected to the supply bore (4), a supply of medium to the jet nozzles (19) being interrupted in the relieved position of the tappet (18).
- Device according to Claim 14 or 16, characterized in that the tappet body (28) has provided in it duct bores (22), by means of which a connection between the supply bore (4) and the cleaning nozzles (5) and/or the rotary nozzles (6) is made in the extended position of the tappet (18).
- Device according to Claim 16, characterized in that the connection between the supply bore (4) and the cleaning nozzles (5) and/or the rotary nozzles (6) is interrupted by the tappet body (28) in the retracted position of the tappet (18).
- Device according to Claim 1, characterized in that the nozzle head (1) has on the end face a central nozzle capable of being controlled with regard to the outflow of medium.
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