DE4206974A1 - Gelenkkupplung zur verwendung in einem bohrloch-bohrgeraet - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkkupplung zur Verwendung mit Hochdruck-Verdrängungsfluidmotoren oder bei einem turbinengetriebenen Bohrloch-Bohrgerät und insbesondere auf eine Gelenkkupplung die in der Lage ist sich um 5°C zu biegen, während die enormen Druck- und Drehmomentlasten übertragen werden die typischerweise bei einem Bohrloch, insbesondere beim Richtungsbohren angetroffen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbine oder einen Verdrängungs-Fluidmotor mit vortschreitendem Hohlraum und insbesondere auf eine Antriebskette für Bohrloch-Bohrvorrichtungen und speziell auf solche Vorrichtungen die beim gerichteten Bohren verwendet werden.

Eine der häufigsten gerichteten Bohrtechniken ist die Verwendung von abwärtsgerichteten Bohrmotoren in Kombination mit einer gebogenen Basis. Die gebogene Basis ist ein Abschnitt des Bohrrohres, das mit einem leichten Winkel hergestellt wird und das in der Bohrkette oberhalb des Bohrmeißels installiert wird. Der eingebaute Winkel der Basis übt eine seitliche Kraft auf den Bohrmeißel aus und versucht ihn aus der vorherigen Richtung des Bohrloches auszulenken. Eine gebogene Basis gibt typischerweise eine Auslenkung im Bereich von 0° bis 5°C vor. Somit muß die Bohrwelle in der Lage sein, sich zu biegen oder zu verschwenken, so daß der Bohrlochmotor die Biegung in dem Bohrrohr passieren kann. Typischerweise werden entweder Motoren vom Turbinentyp oder vom Fluidverdrängungstyp mit fortschreitendem Hohlraum benutzt. Es ist jedoch auch möglich in einigen Fällen einen Elektromotor zu verwenden.

Die Verwendung von Bohrlochmotoren vom Turbinentyp ist wohl bekannt im Stand der Technik. Bei diesem Ausrüstungstyp wird der Bohrmeißel durch eine axiale Turbinen-Leistungseinheit nahe am Boden des Loches rotiert. Der Turbobohrer wird durch die zirkulierende Flüssigkeit, d. h. durch Schlamm angetrieben, mit dem das Bohrloch gespült wird. Da die Antriebsbewegung eine einfache Rotation ist, stellt die Verwendung von Bohrlochmotoren vom Turbinentyp kein zusätzliches Problem bei der Richtungsbohrung dar.

Die Verwendung von Verdrängungs-Fluidmotoren mit fortschreitendem Hohlraum bzw. von Bohrlochmotoren ist in gleicher Weise wohl bekannt. Diese Vorrichtungen besitzen eine einzige Welle in Form einer oder mehrerer Spiralen innerhalb des Hohlraums einer flexiblen Auskleidung eines Gehäuses. Die erzeugende Achse der Spirale bildet das wahre Zentrum der Welle. Dieses wahre Zentrum der Welle stimmt mit dem Dreh- oder Maschinenzentrum überein. Typischerweise besitzt der ausgekleidete Hohlraum die Form von zwei oder mehr Spiralen (eine Spirale mehr als die Welle) mit der doppelten Ganghöhe der Wellenspirale. Entweder ist die Welle oder das Gehäuse befestigt um eine Rotation zu verhindern; der verbleibende ungesicherte Teil rollt in Bezug auf den gesicherten Teil ab. Vorliegend bedeutet Rollen die normale Bewegung des ungesicherten Teiles der Vorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum. Beim Abrollen bilden die Welle und das Gehäuse eine Reihe von abgedichteten Hohlräumen die um 180° zueinander versetzt sind. Wenn ein Hohlraum im Volumen anwächst so nimmt der gegenüberliegende Hohlraum im Volumen genau in der gleichen Weise ab. Die Summe der beiden Volumen ist daher eine Konstante.

Beim Gebrauch als Motor beim Bohrloch Bohren erzeugt der ungesicherte Teil bzw. der Rotor eine Rotor-Antriebsbewegung. Die Antriebsbewegung des Rotors ist sehr komplex, insoweit sie gleichzeitig rotiert und sich quer in Bezug auf den Stator bewegt. Eine vollständige Drehung des Rotors resultiert in eine Bewegung des Rotors von einer Seite des Stators auf die andere Seite und zurück. Das tatsächliche Zentrum des Rotors will natürlich mit dem Rotor rotieren. In einem typischen Aufbau verfolgt jedoch die Rotation des tatsächlichen Zentrums des Rotors einen Kreis der in entgegengesetzter Richtung zu der Rotation des Rotors fortschreitet, jedoch mit der gleichen Geschwindigkeit (d. h. eine umgekehrte Umlaufbahn). Erneut wird die optimale Leistung erzielt, wenn die Bewegung des Rotors genau gesteuert wird. Eine vollständige Drehung des Rotors resultiert in einer vollständigen Drehung des tatsächlichen Zentrums des Rotors in der entgegengesetzten Richtung. Somit ist die Antriebsbewegung des Rotors gleichzeitig eine Rotation, eine Oszillation und eine umgekehrte Umlaufbahn. Für Mehrkeulen-Motoren ist die umgekehrte Umlaufbahn ein mehrfaches der Rotationsgeschwindigkeit dar, beispielsweise ist bei einem Dreikeulen-Motor die umgekehrte Umlaufgeschwindigkeit dreimal höher als die Rotationsgeschwindigkeit.

Beispiele von Fluid-Verdrängungsmotoren mit fortschreitendem Hohlraum und von Pumpenvorrichtungen sind im Stand der Technik wohl bekannt. Der Aufbau und die Wirkungsweise solcher Vorrichtungen kann den US-PS 36 27 453, 20 28 407, 18 92 217 und 40 80 115 entnommen werden.

Die Verwendung von Fluid-Verdrängungsmotoren zum Richtungsbohren führt zu zusätzlichen Problemen. Insbesondere hat sich trotz des einfachen Aufbaus der Fluid-Verdrängungsmotoren die Verwendung solcher Vorrichtungen als Motoren oftmals als schwierig erwiesen. Diese Schwierigkeit resultiert primär aus dem Fehlen einer Antriebskette, die in der Lage ist, die komplexe Rotor-Antriebsbewegung, wie sie zuvor beschrieben wurde in einer dauerhaften, zuverlässigen und billigen Weise zu handhaben. Kupplungen die den Rotor des Fluid-Verdrängungsmotors mit dem Bohrer verbinden müssen in der Lage sein, in einer verschmutzten, feindlichen Umgebung zu arbeiten, während sie ein sehr hohes Drehmoment handhaben sollen und die Rotations-Ausgangsbewegung des Rotors ohne die Umlaufbewegung des Rotors übertragen sollen.

Versuche sind unternommen worden, die komplexe Rotorbewegung in eine Drehbewegung zum Antrieb einer Bohrwelle umzuwandeln. Von den Kupplungen, die in Fluid-Verdrängungsmotoreinrichtungen verwendet worden sind, ist die erfolgreichste ein Kardangelenk, daß mit dem Antriebsende des Rotors befestigt ist und mit einem Kardangelenk der angetriebenen Bohrwelle verbunden ist. In bekannter Weise reagieren solche Kardangelenke auf die Umfangsbewegung und lösen diese indem Stiftglieder in der Gelenkanordnung eine Gleitbewegung ausführen. Somit umfassen solche Gelenke typischerweise Elemente, die relativ zueinander gleiten.

Das Prinzip, auf dem der "Hooke′sche" Typ der Kardananordnung arbeitet, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Welle A ist in eine Gabel oder ein Joch an ihrem Ende geformt und zwischen den Zinken dieser Gabel ist ein Querstück C schwenkbar gelagert. Das Querstück C kann daher um die Achse XX relativ zu der Welle A schwenken. Die andere Welle B paßt in gleicher Weise eine Gabel oder ein Joch an ihrem Ende und der andere Arm des Querstücks ist zwischen den Zinken dieser Gabel gelagert. Die Welle B kann daher um die Achse YY in Bezug auf das Querstück c schwenken, da daß letztere um die Achse XX in Bezug auf die Welle A schwenken kann und die Welle B kann jede Winkelposition in Bezug auf die Welle A einnehmen. Es folgt daraus, daß wenn die Wellen A und B mit ihren Achsen unter einem Winkel in Lagern gelagert sind, daß dann beim Schwenken der Welle A um ihre Achse die Bewegung der Welle B mitgeteilt wird und diese um ihre Achse dreht; die Arme des Kreuzstücks oszillieren hierbei in den Zinken der Gabeln.

Die Achsen XX und YY schneiden sich in O und sind senkrecht zueinander. Die Achsen der Arme des Kreuzstückes C sind ebenfalls senkrecht zu ihren entsprechenden Wellen. Die Achsen der Wellen A und B schneiden sich ebenfalls in O, welcher Punkt üblicherweise als das Zentrum des Gelenkes bezeichnet wird.

Obgleich Fig. 3 eine spezifische Schwenkverbindung zeigt, spielt es keine Rolle, wie die Schwenkwirkung erzielt wird. Alles was erforderlich ist, ist daß die Welle B in der Lage sein muß, unabhängig um zwei sich schneidende zueinander senkrechte Achsen wie n und YY in Bezug auf die Welle A zu schwenken. Es gibt viele bekannte Konstruktionen, um dieses Ergebnis zu erzielen.

Die Einzeln-Kardananordnung vom Hooke-Typ in der zuvor beschriebenen Weise, weist einen Nachteil auf, dem durch einige andere Formen des Gelenkes abgeholfen wird. Insbesondere wenn zwei Wellen durch eine Einzel-Hooke-Verbindung verbunden werden und eine dieser Wellen mit einer absolut konstanten Geschwindigkeit rotiert, so rotiert die andere Welle nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit, sondern mit einer Geschwindigkeit die während zwei Teilen einer jeden Umdrehung geringfügig größer und während zwei anderen Teilen der Umdrehung geringfügig kleiner als die konstante Geschwindigkeit der ersten Welle ist, d. h. die Geschwindigkeit variiert zyklisch. Die Größe dieser Fluktuation in der Geschwindigkeit hängt von dem Winkel zwischen den Achsen der zwei Wellen ab und beträgt 0, wenn dieser Winkel 0° beträgt, wird allerdings beträchtlich, wenn der Winkel groß ist. Dieser Nachteil ist von praktischer Bedeutung bei Anwendungen wie beispielsweise beim Bohrloch-bohren, wenn es wesentlich ist, eine Konstante oder im wesentlichen konstante Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Der Nachteil kann vermieden werden, durch die Verwendung von zwei Hooke-Gelenken, die mit einer Zwischenwelle angeordnet sind, so daß es gleiche Winkel zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel gibt und die Schwenkachsen des Zwischenstummels zueinander parallel angeordnet sind. Die Unregelmäßigkeit, die durch ein Gelenk eingeführt wird, wird sodann durch die gleiche und entgegengesetzte Unregelmäßigkeit, die durch das zweite Gelenk eingeführt wird, aufgehoben.

Versuche, Kardan-Gelenke in Bohrlochmotoren anzuwenden, haben verschiedene Nachteile, insbesondere im Bereich der Zuverlässigkeit aufgewiesen. Der primäre Grund hierfür liegt darin, daß die Fluide, die in Bohrgeräten vom fortschreitenden Hohlraumtyp verwendet werden, oftmals abrasiv sind oder abrasiv werden. Diese abrasive Fluid fließt zwischen den relativ beweglichen Oberflächen des Kardan-Gelenkes und verursacht eine rasche Abnutzung.

In der Vergangenheit gab es Versuche, die gleitenden Gelenkoberflächen eines Kardangelenkes gegen Verschmutzungen und schwere Vibrationen zu schützen. Beispiele solcher Konstruktionen sind den US-PS 27 27 370, 32 62 284, 35 45 232 und 48 61 314 entnehmbar. In diesen bekannten Fällen gibt es jedoch immer eine gleitende Bewegung zwischen der Abdichtung und einer der Oberflächen der Kardangelenk-Komponenten. Infolge dieses Gleitens ist die Abdichtung nicht wirklich hermetisch und die Kardangelenk-Komponenten sind nicht vollständig isoliert. Somit besteht die Möglichkeit der Verschmutzung, insbesondere bei einer Hochdruckanwendung wie beim Tiefbohren.

Eine andere Art von Kardangelenkanordnung zur Verwendung in Tiefbohr-Motorvorrichtungen ist dem US-Patent 47 72 246 entnehmbar. Dieses Patent zeigt eine Druck-Ausgleichsvorrichtung, die wesentlich den Differentialdruck über der Dichtung reduziert. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Bohrschlamm in das Kardangelenk vermindert. Trotz der Vorteile, die diese Konstruktion bietet, ist sie aufwendig und teuer. Ferner sind die Kardangelenk-Komponenten nicht perfekt isoliert, da die Abdichtung nicht hermetisch ist. Demzufolge besteht eine gewisse Möglichkeit der Verschmutzung der Kardangelenkanordnung. Während somit die Notwendigkeit der Abdichtung der Komponenten des Kardangelenkes bis zu einem gewissen Ausmaß erkannt worden ist, ist die Notwendigkeit der perfekten Isolierung dieser Komponenten und einer zuverlässigen Einrichtung zum Erzielen dieser Isolierung bislang im Stand der Technik nicht bekannt.

Diese Probleme werden Ideen auf den vorliegenden Erfinder zurückgehenden US-PS 50 07 490, 50 07 491 und 50 48 622 angesprochen.

Während ein gut abgedichtetes doppeltes Kardangelenk zur Verwendung in einer Tiefbohrung geeignet ist, ist es nicht notwendigerweise ideal. Es gibt sehr spezifische Anforderungen für die im Bohrloch verwendete Kupplung. Eine ideale Kupplung erfüllt dieses Erfordernis ohne die Lebensdauer zu beeinträchtigen. Ein wesentlicher zu betrachtender Faktor ist darin zu sehen, daß die Kupplung nicht sehr flexibel zu sein braucht. Bei normaler Verwendung unterliegt die Kupplung einer Auslenkung von 3° bis 4° und muß sich daher nicht um mehr als 5° verbiegen. Somit ist die durch Kardangelenke vorgegebene Flexibilität tatsächlich nicht erforderlich. In einigen Fällen kann sich eine relativ dünne Welle, d. h. eine flexible Welle bis zu den erforderlichen 5° verbiegen, ohne daß es einer Kupplung bedarf. Es bestehen jedoch noch andere Anforderungen.

Unabhängig davon, ob der Bohrlochmotor vom Turbinentyp ist, vom Typ des fortschreitenden Hohlraums oder von einem anderen Typ (beispielsweise elektrisch), muß sich die Welle um bis zu 5° verbiegen, um ein gerichtetes Bohren zu gestatten. Um dies zu können, muß die Welle in der Lage sein, enorme Stoßkräfte und Drehmomente zu übertragen. Beispielsweise muß bei einem Schlammotor mittlerer Größe die Welle in der Lage sein, eine Stoßkraft von 9060 kg (20 000 lbs.) und ein Drehmoment von 690 kgm (60 000 inch pounds.) zu übertragen. Herkömmliche Bohrwellen sind nicht in der Lage, solche Lasten über ausgedehnte Perioden zu bewerkstelligen. Daher muß die Bohrwelle modifiziert werden und eine Schwenkkupplung umfassen, die eine Ausbiegung gestattet, ohne die Fähigkeit der Lastübertragung zu beeinträchtigen. Der Entwurf einer solchen Schwenkkupplung ist auf eine Anzahl von Problemen gestoßen. Diese Probleme resultieren aus einem einfachen Paradoxon. Speziell wenn die Kupplung der Bohrwelle breit genug ist, um das Drehmoment auszuhalten, daß übertragen werden muß, ist sie zu groß, um die erforderliche Ausbiegung um 3° bis 4° aufzuweisen. Wenn umgekehrt die Bohrwelle dünn genug ist, um sich um 3° bis 4° auszubiegen, so ist sie zu dünn, um dem enormen Drehmoment Stand zu halten, daß übertragen werden muß. Zusätzlich muß bei einem Fluid-Verdrängungsmotor vom fortschreitenden Hohlraumtyp die Welle die Umlaufbewegung des Rotors mitmachen. Bei einem Turbinenantrieb braucht die Kupplung nur die Ausbiegung mitzumachen, da es keinen versetzten Rotor gibt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebskette anzugeben, die den gestellten Anforderungen in vollem Umfang gerecht wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebskette sind den abhängigen Unteransprüchen entnehmbar.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Probleme im Zusammenhang mit den bekannten gerichteten Bohreinrichtungen durch Vorgabe einer Antriebskette, die einen Fluid-Verdrängungsmotor oder eine Turbine und eine Schwenkkupplung umfaßt, die dem Bohrlochmotor gestattet, die Biegung in der gebogenen Basis zu passieren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine solche Kupplung, die ebenfalls die komplexe Bewegung des Rotors in eine einfache Drehbewegung der Bohrmeißel-Antriebswelle umwandelt. Die Antriebskette ist billig, zuverlässig und dauerhaft im Vergleich zu bekannten gerichteten Bohrungs-Antriebsketten.

Die vorliegende Erfindung gibt ferner eine verbesserte Bohrvorrichtung an, die eine Bohrkette, eine Antriebskette mit einem Fluid-Verdrängungsmotor oder einer Turbine und einen Bohrmeißel umfaßt. Die Antriebskette umfaßt eine Vorrichtung vom fortschreitenden Hohlraumtyp oder einen Turbinenmotor und eine Schwenkkupplung. Der Motor ist mit dem unteren Ende der Bohrkette verbunden und umfaßt einen Stator, einen Rotor innerhalb des Stators und Mittel zum Durchfluß von Fluid durch den Stator, um den Rotor anzutreiben. Die Turbine umfaßt eine axiale Turbinen-Leistungseinheit und Mittel zum Fluiddurchfluß durch die Einheit, um einen Rotor anzutreiben. Die Schwenkkupplung besitzt einen ersten Wellenstummel, einen zweiten Wellenstummel und ein Zwischenglied, das eine Stoßübertragungsvorrichtung und eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung umfaßt. Das Zwischenglied ist an einem Ende mit dem ersten Wellenstummel und am anderen Ende mit dem zweiten Wellenstummel verbunden. Das Zwischenglied muß in der Lage sein, sich zu verbiegen oder zu verschwenken, um die gerichtete Bohrung zu gewährleisten und im Falle eines Fluid-Verdrängungsmotors die komplexe Rotorbewegung in eine Bohr-Drehbewegung um eine Achse umzuwandeln, die zu der Rotorachse versetzt und parallel zu dieser ist. Der Bohrmeißel besitzt ein rohrförmiges Gehäuse, daß mit dem zweiten Ende des zweiten Wellenstummels verbunden ist und mit dem zweiten Wellenstummel rotiert.

Die Antriebskette der vorliegenden Erfindung kann auch eine Gehäusestruktur, einen Stator mit einer Längsachse, einen Rotor mit einem tatsächlichen Zentrum und innerhalb des Stators, erste und zweite Wellenstummel und ein Zwischenglied umfassen, das die Wellenstummel durch die Schwenkkupplung miteinander verbindet.

Im Falle einer Antriebskette mit einem Fluid-Verdrängungsmotor vom progressiven Hohlraumtyp besitzen der Stator und der Rotor zusammenwirkende Spiralzüge, die sich in Kontakt miteinander an jedem Querschnitt befinden. Der Stator besitzt einen Spiralzug mehr als der Rotor, so daß mehrere Hohlräume zwischen dem Rotor und dem Stator definiert werden. Der Rotor ist in der Lage, innerhalb des Stators zu rotieren, so daß das tatsächliche Zentrum des Rotors die Achse des Stators umkreist; die Umlaufbahn besitzt einen vorbestimmten Radius. Die Umlaufbahn ist konstant und unterliegt keiner Änderung, so daß die Rotorbewegung genau gesteuert werden kann. Die Umlaufbewegung des Rotors verursacht ein Fortschreiten des Hohlraums in Richtung der Achse des Stators.

Das Zwischenglied umfaßt eine Kupplungs-Endvorrichtung an jedem Ende. Die Zwischenwelle ist mit dem ersten Wellenstummel an einem Ende und dem zweiten Wellenstummel an dem anderen Ende in bekannter Weise gekuppelt, so daß die erste Welle und die zweite Welle miteinander über die Gelenkkupplung verbunden sind.

Der erste Wellenstummel besitzt eine Längsachse und erste und zweite Längsenden. Das erste Ende des ersten Wellenstummels ist mit dem Rotor verbunden und mit diesem beweglich. Das zweite Ende des ersten Wellenstummels ist mit einer Kupplungs-Endvorrichtung des Zwischengliedes verbunden.

Der zweite Wellenstummel besitzt eine Längsachse, die im wesentlichen colinear mit der Achse des Stators und den ersten und zweiten Längsenden ist. Der zweite Wellenstummel ist in dem Gehäuse abgestützt, so daß seine Längsachse fixiert ist und der zweite Wellenstummel ist um seine Längsachse rotierbar. Das zweite Ende des zweiten Wellenstummels ist mit der Kupplungs-Endvorrichtung des Zwischengliedes verbunden.

Durch diese Konstruktion kann die Antriebskette gebogen werden, um eine gerichtete Bohrung zu gewährleisten. Darüber hinaus kann im Falle eines Fluid-Verdrängungsmotors der erste Wellenstummel um seine Achse rotieren und um die Achse des zweiten Wellenstummels umlaufen zum gleichen Zeitpunkt wo der zweite Wellenstummel um seine Längsachse rotiert. Auf diese Weise wird die komplexe Rotorbewegung in eine einfache Drehbewegung für den Antrieb der Bohrvorrichtung bei einer Tieflochbohrung umgesetzt. Anstelle des Fluid-Verdrängungsmotors kann eine Turbine oder ein anderer Motor verwendet werden, um die Kupplung anzutreiben. In diesem Fall gibt die Kupplung die Flexibilität vor, die benötigt wird, um die gerichtete Bohrung zu bewirken.

Wenn die Kupplung in einer Antriebskette mit einem Fluid-Verdrängungsmotor verwendet wird, erzeugt der Fluidfluß durch den Statorhohlraum die komplexe Rotor-Antriebsbewegung. Die Gelenkkupplung ist mit dem Ende des Rotors befestigt, der aus dem Fluid-Abgabeende des Stators hervorsteht. Die Kupplung wandelt das Rollen des Rotors in eine Rotationsbewegung um, die im wesentlichen um eine einzige Achse mit der gleichen Geschwindigkeit erfolgt.

Teilweise ist die vorliegende Erfindung das Ergebnis der Erkenntnis des Erfinders, daß Kupplungen, die speziell entworfen sind, um die komplexe Bewegung der Antriebskette des Tiefbohr-Fluid-Verdrängungsmotors zu lösen, nicht in der Lage sein müssen, große Winkelabweichungen zwischen benachbarten Wellen der Kupplung zu gestatten. Tatsächlich kann die Rotorbewegung durch eine Kupplung ausgelöst werden, indem die Kupplung hinreichend lang gemacht wird und die Welle typischerweise nicht um mehr als 5° schräg gestellt wird. Daraus folgt, daß speziell entworfene Kupplungen zur Verwendung in Tiefbohrgeräten mit Fluid-Verdrängungsmotoren nicht die Flexibilität aufweisen müssen, die typischerweise von Kardangelenken gefordert wird. Dies berücksichtigend hat das den Erfinder in die Lage versetzt, eine Kupplung zu entwerfen mit begrenzter aber ausreichender Flexibilität und der Fähigkeit, die erforderlichen Drehmoment- und Stoßbelastungen zu übertragen. Diese Kupplung dient zwei Zwecken:

• - das Gestatten einer erforderlichen Ausbiegung für die Richtungsbohrung und
• - die Umwandlung der komplexen Rotorbewegung in eine einfache Drehbewegung.

Die Schwenkkupplung der vorliegenden Erfindung umfaßt zwei verschiedene Abschnitte. Der erste Abschnitt ist ein Drehmoment-Übertragungsabschnitt, der in der Lage ist, das erforderliche Drehmoment zu übertragen aber keine Stoßlast zu übertragen gestattet. Der zweite Abschnitt ist ein Stoß-Übertragungsabschnitt, der in der Lage ist, die erforderliche Stoßlast zu übertragen, aber irgendein Drehmoment nicht übertragen kann. Der Stoß-Übertragungsabschnitt und der Drehmoment-Übertragungsabschnitt sind beide in der Lage, sich in der notwendigen Weise zu verbiegen, um eine gerichtete Bohrung zu gewährleisten. Die Schwenkkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung soll als Teil einer Bohrvorrichtung benutzt werden, die wenigstens einen Bohrmeißel, eine Bohrmeißel-Antriebswelle und einen Fluid-Verdrängungsmotor oder einen anderen Bohrmotor aufweist.

Die schwenkbare Bohrkettenkupplung umfaßt einen ersten Wellenschaft und einen zweiten Wellenschaft. Die Wellenschäfte sind mit Enden der Bohrkette an dem Punkt entlang der Bohrkette verbunden, wo die Biegung gefordert wird. Die Wellenstummel sind miteinander durch ein Zwischenglied verbunden. Das Zwischenglied umfaßt einen Stoß-Übertragungsteil, einen Drehmoment-Übertragungsteil und eine Kupplungs-Endvorrichtung an jedem Ende des Zwischengliedes, um den Drehmoment-Übertragungsteil und den Stoß-Übertragungsteil mit den entsprechenden Wellenstummeln zu verbinden. Das Drehmoment-Übertragungselement ist zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel angeordnet und so aufgebaut, daß es ein Drehmoment aber keine Stoßlast überträgt. In gleicher Weise erstreckt sich das Stoß-Übertragungsglied zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel und ist so aufgebaut, daß es Stoßlasten aber keine Drehmomentlasten überträgt.

Verschiedene Formen von Drehmoment-Übertragungselementen und Stoß-Übertragungselementen sind beabsichtigt. Beispielsweise kann das Drehmoment-Übertragungselement aus einer Reihe von Ringen aufgebaut sein, die miteinander durch Stifte verbunden sind, wobei jeder Stift mit einem Ring verbunden ist und in einem benachbarten Ring eingreift, um ein Drehmoment zu übertragen, aber in axialer Richtung zu gleiten, so daß keine Stoßlast übertragen wird. Die Ringe sind voneinander beabstandet, so daß sich das Drehmoment-Übertragungsglied verbiegen kann. Alternativ kann das Drehmoment-Übertragungsglied eine Reihe von Ringen umfassen, die gleitend mit einer flexiblen Welle verbunden sind. Jeder Ring ist mit einem benachbarten Ring verschweißt oder stützt sich an einem benachbarten Ring ab, so daß das Drehmoment übertragen werden kann. Aufgrund der gleitenden Verbindung der Ringe mit der zentralen Welle kann jedoch keine Stoßlast durch diese Ringe übertragen werden. Ein anderer alternativer Aufbau für den Drehmoment-Übertragungsteil stellt eine Hülse dar mit Öffnungen darin, um eine Struktur zu bilden, die verformbar ist, aber ein Drehmoment zuverlässig übertragen kann. Verschiedene mögliche Konstruktionen dieses Typs sind verfügbar.

Das Stoß-Übertragungsglied kann eine einfache dünne Metallwelle, wie sie im Stand der Technik als flexible Welle bekannt ist, sein. Trotz der dünnen Abmessung der Welle ist sie in der Lage die erforderliche Stoßlast zu übertragen, während sie in der Lage ist sich um die erforderlichen 4° zu verbiegen. Die flexible Welle ist zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel angeordnet, um zuverlässig Stoßkräfte zu übertragen, ohne daß irgendwelche Drehmomentlasten übertragen werden. Als Alternative zu einer flexiblen Welle kann eine Reihe von gechromten Sitzen verwendet werden. Diese Sitze sind vorzugsweise mit den äußeren Ringen verbunden, die ja einen Teil des Drehmoment-Übertragungsgliedes bilden, so daß die gechromten Sitze eine kontinuierliche Verbindung zwischen der ersten und zweiten Welle bilden, um zuverlässig Stoßkräfte zu übertragen, während gleichzeitig ein gegenseitiges Verschwenken aufgrund von Drehmomentbelastungen gestattet wird.

Zieht man Vorstehendes in Betracht, so sind verschiedene Konstruktionen möglich. Beispielsweise kann der Drehmoment-Übertragungsteil eine axial angeordnete Reihe von Ringen umfassen, die torsionsmäßig miteinander durch mehrere axiale Stifte verbunden sind. Die Ringe können axial voneinander beabstandet sein. Vorzugsweise ist jeder der axialen Stifte fest mit einem Ring befestigt und im Bezug auf den anderen gleitend verschiebbar. Ein O-Ring kann um jeden axialen Stift herum vorgesehen sein, um benachbarte Ringe voneinander zu trennen.

Alternativ kann der Drehmoment-Übertragungsteil ein einheitliches Glied umfassen, das mehrere beabstandete Schlitze aufweist. Schlitze sind so angeordnet, daß sie eine axial angeordnete Reihe von Ringen definieren, die miteinander durch mehrere balkenförmige Ränder verbunden sind. In einem Ausführungsbeispiel umfaßt jeder Rand mehrere Balkenteile.

Der Stoß-Übertragungsteil kann eine flexible Welle umfassen. Alternativ kann dann der Stoß-Übertragungsteil eine axial angeordnete Reihe von Stoß-Übertragungsgliedern umfassen. Jedes solches Stoß-Übertragungsglied besitzt zwei übertragende Oberflächen und jede solche Oberfläche befindet sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungs-Oberfläche, um eine axial angeordnete Reihe von Kontaktoberflächen zu definieren. Wenigstens eine Oberfläche eines solchen Paares von Kontakt-Oberflächen ist gebogen, vorzugsweise kugelförmig, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes relativ zu einem anderen Übertragungsglied zu gestatten. Eine oder beide der Kontakt-Oberflächen kann durch ein Elastomer gebildet werden. Die Reihe von Oberflächen kann durch ein Drahtseil zusammengehalten werden. Die Reihe von Oberflächen kann integral mit dem Drehmoment-Übertragungsteil gebildet werden.

Der Drehmoment-Übertragungsteil kann ebenfalls eine Reihe von axial angeordneten Ringen umfassen, die direkt miteinander verbunden sind. Die Ringe können miteinander verschweißt oder miteinander verstiftet sein. Die Ringe können gleitend auf dem Stoß-Übertragungsteil durch ein oder mehrere Balkenglieder abgestützt sein.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend herausgestellt und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei:

Fig. 1 eine Ansicht teilweise im Schnitt des Gesamtaufbaues der Tiefloch-Bohrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der Schwenkkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Kardangelenk-Anordnung ist;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 5 eine detaillierte Seitenansicht des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 4 ist;

Fig. 6 eine Endansicht einer Abdicht-Ringkomponente der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist;

Fig. 7 ein Seitenschnitt einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 8 ein Seitenschnitt eines alternativen Aufbaues gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 8A einen alternativen Aufbau für die Verwendung in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 zeigt;

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist;

Fig. 10 ein seitlicher Schnitt eines anderen alternativen Aufbaues gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine Komponente des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 10 ist;

Fig. 12 ein seitlicher Schnitt eines anderen alternativen Aufbaues ist;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Drehmoment-Übertragungsteiles ist;

Fig. 14 eine teilweise seitliche Schnittansicht einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 15 eine teilweise seitliche Schnittansicht einer anderen Kupplung ist.

Zum Zwecke der Beschreibung sei die Kupplung der vorliegenden Erfindung als Teil einer Antriebskette mit einem Fluid-Verdrängungsmotor beschrieben. Es sei jedoch hervorgehoben, daß die Kupplung mit anderen Bohrlochmotoren verwendet werden kann, wie beispielsweise einem Turbinenmotor und elektrischen Motoren zum Zwecke der gerichteten Bohrung. Die Verwendung der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anpassung an die gerichtete Bohrung ist die gleiche, unabhängig von dem speziellen Typ des verwendeten Bohrlochmotors. Zusätzliche Vorteile ergeben sich jedoch bei der Verwendung der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Antriebskette mit einem Fluid-Verdrängungsmotor mit fortschreitendem Hohlraum, namentlich das entfallende Erfordernis für ein getrenntes Kardangelenk oder einer anderen Kupplung, um die komplexe Rotorbewegung des Motors umzuwandeln. Aus diesen Gründen ist es sowohl erforderlich und auch ausreichend, die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer Antriebskette mit Fluid-Verdrängungsmotor zu beschreiben.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Bohreinrichtung mit Fluid-Verdrängungsmotor vom fortschreitenden Hohlraumtyp unter Verwendung der Antriebskette gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt eine Bohrkette 15, eine Antriebskette mit Fluid-Verdrängungsmotor, eine Antriebswelle 16 für einen Bohrmeißel und einen Bohrmeißel 26. Die Antriebskette der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Fluid-Verdrängungsmotor und eine Schwenkkupplung zur Umwandlung der Bewegung des Rotors des Fluid-Verdrängungsmotors, das heißt, der Umlaufbewegung des Rotors und der Rotationsbewegung des Rotors in eine Drehbewegung um eine einzige Achse bei gleicher Geschwindigkeit.

Wie Fig. 1 entnehmbar, besitzt der Fluid-Verdrängungsmotor A einen Starter, einen Rotor, einen Durchgang 11 für das Fluid, um zwischen dem Starter und dem Rotor einzutreten, und einen Durchtritt 20 für das Austreten des Fluids. In den Zeichnungen sind das Gehäuse 10 und seine flexible Auskleidung 14 gegen eine Bewegung festgehalten, so daß sie als Stator in der Vorrichtung A wirken, und die Welle 12 arbeitet als Rotor. Das Gehäuse 10 ist rohrförmig und sein Inneres steht mit dem Einlaß 11 im oberen Teil der Auskleidung 14 in Verbindung, um eine Durchführung für das Fluid vorzugeben, das in die Einrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum eintritt. Der Auslaß 20 in dem unteren Teil der Auskleidung 19 dient als Durchführung für das Fluid bei der Ausgabe aus der Einrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum. Die Welle 12 ist genau gesteuert, so daß sie innerhalb der Auskleidung 14 abrollt. Die Vorrichtung A mit fortschreitendem Hohlraum ist mit dem unteren Ende einer Bohrkette 15 befestigt.

Das untere Ende der Rotor 12 umfaßt einen Verbindungsteil 18a. Der Verbindungsteil 18a verbindet den Rotor 12 mit einem komplementären Verbindungsteil 18b eines Wellenstummels der Schwenkkupplung, wie sie weiter unten beschrieben wird. Die Kupplung ist in dem unteren Teil des Gehäuses 10 angeordnet und in Fig. 1 nicht sichtbar.

Die Antriebskette mit fortschreitendem Hohlraum gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet als ein Fluidmotor oder einer Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Bohrgerätes in Fig. 1. Hierbei wird ein Fluid unter Druck, typischerweise Wasser, das suspendierte Teile trägt und üblicherweise als Schlamm bezeichnet wird, in die Vorrichtung mit fortschreitendem Hohlraum hineingedrückt. Der Rotor 12 antwortet auf das fließende Fluid und erzeugt eine Rotor-Antriebsbewegung, die gleichzeitig eine Rotation, eine Oszillation und eine Umlaufbewegung ist. Die unten beschriebene Kupplung, die mit dem Rotor 12 im Verbindungspunkt 18a verbunden ist und auf das tatsächliche Zentrum des Rotors ausgerichtet ist, wandelt diese Rotor-Antriebsbewegung in eine Antriebs-Drehbewegung im wesentlichen um eine einzige Achse um.

Fig. 2 zeigt den allgemeinen Aufbau der Schwenkkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einzelheiten, die sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel beziehen. Insbesondere umfaßt die Kupplung einen ersten Wellenstummel 30, einen zweiten Wellenstummel 40 und ein Zwischenglied 50. Das Zwischenglied umfaßt einen Drehmoment-Übertragungsteil 70 und einen Stoß-Übertragungsteil 80. Die Wellenstummel 30, 40 umfassen jeweils einen Verbindungsteil 18b, der die Verbindung der Wellenstummel entweder mit dem Rotor oder mit der Bohrmeißel-Antriebswelle 16 in der zuvor beschriebenen Weise gestattet. Obgleich eine spezielle Verbindungseinrichtung dargestellt ist, d. h. Gewinde an dem Ende des Wellenstummels, können andere Verbindungsmittel, wie beispielsweise Stifte oder ähnliches verwendet werden. Zusätzlich können, wie zuvorgehend, die Wellenstummel einstückig entweder mit der Rotorwelle 12 oder mit der Bohrmeißel-Antriebswelle 16 gebildet werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Einzelheiten eines ersten Ausführungsbeispieles einer Schwenkkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Gesamtaufbau dieses Ausführungsbeispieles ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 4 zeigt einen Teil der Länge der Schwenkkupplung. Um eine detaillierte Darstellung zu gestatten, ist ein Teil der Kupplung weggeschnitten, so daß die Kupplung kürzer als in Wirklichkeit erscheint. Fig. 2 zeigt genauer die Länge der Kupplung. Gemäß Fig. 4 umfaßt die Kupplung einen ersten Wellenstummel 30, einen zweiten Wellenstummel 40 und ein Zwischenglied 50, das den ersten Wellenstummel 30 mit dem zweiten Wellenstummel 40 koppelt. Das Zwischenglied umfaßt einen Drehmoment-Übertragungsteil 70, einen Stoß-Übertragungsteil 80 und eine Kupplungs-Endanordnung 60 an jedem Ende des Zwischengliedes 50, um den Drehmoment-Übertragungsteil 70 und den Stoß-Übertragungsteil 80 mit den Wellenstummeln 30, 40 zu koppeln.

Wie zuvor erwähnt, ist das eine Ende der Kupplung direkt durch Gewinde, Stifte oder ähnliche Elemente mit der Rotorwelle 12 verbunden. Das andere Ende der Kupplung ist in gleicher Weise mit einer Bohrmeißel-Antriebswelle 16 verbunden. Üblicherweise umfaßt die Kupplung getrennte Wellenstummel, die mit der Rotorwelle 12 und der Antriebswelle 16 durch Verbindungsmittel 18b, wie beispielsweise Gewinde, Stifte und ähnliches, verbunden sind. Natürlich kann ein Wellenstummel einstückig mit irgendeiner dieser Wellen gebildet werden, falls dies gewünscht ist. Die Bohrmeißel-Antriebswelle 16 ist drehbar mit einem herkömmlichen Bohrmeißel 26 verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stoß-Übertragungsteil 80 in einfacher Weise eine Welle, die dünn genug ist, um sich auszubiegen, d. h. eine flexible Welle. Die Welle 80 ist mit den ersten und zweiten Wellenstummeln 30, 40 jeweils durch die Kupplungs-Endvorrichtung 60 verbunden. Die Kupplungs-Endvorrichtung umfaßt eine Innenbohrung 61, die ein Ende des Wellenstummels 30 aufzunehmen vermag. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wellenstummel 30, 40 mit der Kupplungs-Endvorrichtung 60 durch spezielle Verbindungsmittel verbunden, d. h. durch Gewinde an den Enden des Wellenstummels, die in der Bohrung 61 aufgenommen werden. Andere Verbindungsmittel, wie beispielsweise Stifte oder ähnliches, könnten natürlich auch verwendet werden. Zusätzlich können die Wellenstummel einstückig mit der Kupplungs-Endvorrichtung ausgebildet werden. In diesem Fall würde jedoch die einstückige Ausgestaltung der Wellenstummel mit der Kupplungs-Endvorrichtung eine Modifikation erfordern, um den Zusammenbau mit dem Verbindungsbolzen 63 in der unten beschriebenen Weise zu gestatten. Die Kupplungs-Endvorrichtung umfaßt ein hülsenförmiges Glied 62, eine zentral in dem hülsenförmigen Glied 62 gebildete abgesetzte Bohrung 61 und einen Verbindungsbolzen 63. Wie in Fig. 4 gezeigt und zuvor erläutert, wird ein Teil der Wellenstummel 30, 40 vorzugsweise in einem Teil der abgesetzten Bohrung 61 aufgenommen. Dieser Teil der abgesetzten Bohrung 61 kann in der dargestellten Weise mit einem Gewinde versehen sein oder verkeilt sein, um das Ende des Wellenstummels aufzunehmen. Zusätzlich umfassen die Wellenstummel 30, 40 radiale Flanschteile 31, 41, die an axialen Enden der Kupplung-Endvorrichtung 60 anliegen, um eine Stoßübertragung in der weiter unten erläuterten Weise zu gestatten.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Stoß-Übertragungsteil 80 einstückig mit einem der Wellenstummel gebildet werden. Um jedoch sicherzustellen, daß der Stoß-Übertragungsteil 80 kein Drehmoment überträgt, muß er mit wenigstens einem der Wellenstummel so verbunden sein, daß kein Drehmoment zwischen dem Stoß-Übertragungsteil 80 und dem Wellenstummel übertragen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Stoß-Übertragungsteil 80 einstückig mit dem ersten Wellenstummel 30 gebildet aber mit dem zweiten Wellenstummel 40 durch die Kupplungs-Endvorrichtung 60 über einen Verbindungsbolzen 63 verbunden. Gemäß Fig. 4 besitzt der Verbindungsbolzen 63 einen Kopfteil 63a und einen Gewindeteil 63t. Der Kopfteil 63a ist breiter als der Gewindeteil 63t, so daß der Gewindeteil durch einen verengten Teil des hülsenförmigen Gliedes hindurchgeführt werden kann, während der Kopfteil 63a gegen die Oberfläche 62t des verengten Teils des hülsenförmigen Gliedes 62 anschlägt. Der Gewindeteil 63t ist lang genug, um sich in den verengten Teil der Bohrung 61 innerhalb des hülsenförmigen Gliedes 62 und in eine Gewindeöffnung 81 in dem Stoß-Übertragungsteil 80 zu erstrecken. Der verengte Teil der Bohrung 61 ist ohne Gewinde, so daß der Gewindeteil 63e des Bolzens frei innerhalb der Bohrung 61 rotieren kann. Wenn somit der Bolzen 63 dicht in die Gewindebohrung 81 eingeschraubt wird, die am Ende des Stoß-Übertragungsteiles 80 gebildet ist, so wirken das Stoß-Übertragungsteil 80 und der Bolzen 63 als ein einziges Element, deren Oberflächen mit den Stoßflächen 62t des hülsenförmigen Gliedes 62 in Eingriff sich befinden, jedoch relativ zu dem hülsenförmigen Glied 62 rotierbar sind. Aufgrund dieser Verbindung können Stoßlasten von dem Stoß-Übertragungsteil 80 zu dem zweiten Wellenstummel 40 über die Kupplungs-Endvorrichtung übertragen werden, da solche Lasten gegen die Stoßflächen 62t der Kupplungs-Endvorrichtung durch das Ende des Stoß-Übertragungsteiles 80 oder den Kopf des Bolzens 63a ausgeübt werden. Torsionskräfte werden jedoch nicht übertragen, da der Stoß-Übertragungsteil 80 frei in Bezug auf die Kupplungs-Endvorrichtung 60 rotieren kann.

Aus Vorstehendem geht hervor, wie der Stoß-Übertragungsteil seine gewünschte Funktion der Stoßübertragung zwischen dem ersten Wellenschaft 30 und dem zweiten Wellenschaft 40 ohne Drehmomentübertragung erzielt. Insbesondere wird ein Stoß, der auf den ersten Wellenschaft 30 einwirkt, direkt auf den Stoß-Übertragungsteil 80 übertragen, da in diesem Ausführungsbeispiel beide einstückig gebildet sind. Der Stoß wird von dem Stoß-Übertragungsteil 80 zu der Kupplungs-Endvorrichtung durch den Bolzen 63 und die flexible Welle 80 übertragen, die als ein einziges Stoß-Übertragungsglied wirken. Erneut werden die Stoßkräfte durch die Stoßflächen 62t des hülsenförmigen Gliedes 62 der Kupplungs-Endvorrichtung 60 aufgenommen. Der Stoß wird sodann von den axialen Enden der Kupplungs-Endvorrichtung 60 jeweils auf die Radialflansche 31, 41 der Wellenstummel 30, 40 übertragen. Wenn ein Drehmoment an den ersten Wellenstummel 30 angelegt wird, so dreht sich der Stoß-Übertragungsteil 80, der einstückig mit dem ersten Wellenstummel 30 gebildet ist, mit dem ersten Wellenstummel 30. Der in dem Ende des Stoß-Übertragungsteiles 80 aufgenommene Gewindebolzen 63 dreht sich ebenfalls. Da der Teil der abgesetzten Bohrung 61, durch den sich der Gewindebolzen 63 erstreckt, jedoch geglättet ist, d. h. nicht mit einem Gewinde versehen ist, sind der Bolzen 63 und der Stoß-Übertragungsteil 80 nicht in der Lage, eine solche Rotation auf das hülsenförmige Glied 62 der Kupplungs-Endvorrichtung zu übertragen. Demzufolge wird ein Drehmoment an diesem Punkt nicht übertragen. Obgleich kein Drehmoment zwischen diesen Elementen übertragen wird, rotiert die Kupplungs-Endvorrichtung tatsächlich mit dem Stoß-Übertragungsteil 80 infolge des Drehmoment-Übertragungsteiles 7, der weiter unten beschrieben wird. Dies ist von Bedeutung, da hierdurch sichergestellt wird, daß der Bolzen 63 sich nicht selbst aus dem Ende des Stoß-Übertragungsteiles 80 infolge einer Relativbewegung des hülsenförmigen Gliedes 62 herausschraubt.

Der Drehmoment-Übertragungsteil 70 umfaßt eine Reihe von Drehmoment-Übertragungsringen 73. Die Anzahl der Drehmoment-Übertragungsringe 73 hängt von der gewünschten Anwendung und dem Betrag der erforderlichen Ausbiegung ab. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 2 allgemein dargestellt ist, werden ungefähr 10 solcher Drehmoment-Übertragungsringe verwendet. Jeder Drehmoment-Übertragungsring 73 umfaßt ein allgemein rohrförmiges, hohles, zylindrisches Glied mit flachen Endflächen an jedem Ende des Ringes. Eine Reihe von beabstandeten Öffnungen 72 (vorzugsweise zylindrisch) sind in den ebenen Endflächen der Drehmoment-Übertragungsringe angeordnet. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Öffnungen 72 vorzugsweise auf einem Kreis im Abstand auf der Endfläche des Drehmoment-Übertragungsringes 73 angeordnet. Natürlich können die Öffnungen 72 verschiedene Formen aufweisen, wobei jedoch die zylindrische Ausgestaltung am geeignetsten ist. In dem in Fig. 4 dargestellten zusammengesetzten Zustand sind die Endflächen benachbarter Ringe in Kontakt miteinander oder vorzugsweise leicht beabstandet. Die Öffnungen 72 in benachbarten Endflächen sind aufeinander ausgerichtet und ein Verbindungsstift 74 erstreckt sich in die ausgerichteten Öffnungen 72, um die benachbarten Endringe 73 zu koppeln, wie dies in Fig. 4 darstellt ist. Die Verbindungsstifte 74 besitzen eine vorzugsweise zylindrische Form, wodurch sie in der Öffnung 72 aufgenommen werden können. Vorzugsweise sind die Verbindungsstifte 74 im Preßsitz oder anderweitig in den Öffnungen eines der beiden benachbarten Ringe 73 angeordnet und in den Öffnungen 72 des anderen der beiden benachbarten Ringe 73 gleitend verschiebbar. Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, verbinden die Verbindungsstifte 74 die benachbarten Ringe 73, so daß die Ringe als ein einziges Element zusammen rotieren. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist es wünschenswert, die benachbarten Ringe 73 durch einen O-Ring 77 im Abstand zu halten oder es kann ein ähnliches elastomeres Abstandsglied verwendet werden. Der Vorteil der Beabstandung der Endflächen liegt darin, daß der Drehmoment-Übertragungsteil 70 etwas flexibler wird und eine größere Verbiegung gestattet.

Gemäß Fig. 4 umfaßt eine Kupplungs-Endvorrichtung 60 an jedem Ende der Kupplung Öffnungen 64 zur Aufnahme von Verbindungsstiften 74 der ersten und letzten Ringe 73. Auf diese Weise wird die Anordnung der Ringe 73 mit den Kupplungs-Endvorrichtungen 60 in der gleichen Weise wie benachbarte Ringe 73 verbunden. Somit hat bei diesem Ausführungsbeispiel die innere axiale Endfläche einer jeden Kupplungs-Endvorrichtung 60 die gleiche Erscheinungsform wie das Ende der Dichtringe 73 in Fig. 6. Die äußeren Endflächen um die Radialflansche 31, 41 der Wellenstummel 30, 40 sind entsprechend ausgestaltet.

An dieser Stelle wird es klar, wie der Drehmoment-Übertragungsteil 70 seine gewünschte Funktion der Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Wellenschaft 30 und dem zweiten Wellenschaft 40 erfüllt. Insbesondere wird ein Drehmoment, das auf den ersten Wellenstummel 30 ausgeübt wird, auf die Kupplungs-Endvorrichtung 60 durch Stifte oder ähnliches übertragen. Das Drehmoment wird von der Kupplungs-Endvorrichtung 60 zu dem Drehmoment-Übertragungsteil 70 durch die Verbindungsstifte 74 übertragen, die sich von der Endfläche des ersten Ringes 73 erstrecken. Sodann wird das Drehmoment auf jeden nachfolgenden Ring 73 über die Verbindungsstifte 74 übertragen. Am Ende des Drehmoment-Übertragungsteiles 70 wird das Drehmoment von dem letzten Ring 73 zu der Kupplungs-Endvorrichtung 60 und von der Kupplungs-Endvorrichtung zu dem zweiten Wellenstummel 40 durch Stifte 42 übertragen, die in einem Stiftteil der abgestuften Bohrung 61 aufgenommen werden.

Der Stoß-Übertragungsteil 70 hat aufgrund seiner Breite eine ausreichende Drehmoment-Übertragungsfähigkeit, um alle Last zu übertragen, die typischerweise in einem Bohrloch auftritt. Die Breite des Drehmoment-Übertragungsteils 70 verhindert jedoch nicht das Ausbiegen des Drehmoment-Übertragungsteiles 70. Dies beruht darauf, daß das Drehmoment schwenkbar aufgrund der segmentierten Ringkonstruktion 73 und der Verbindungsstifte 74 übertragen wird. Insbesondere kuppeln die Stifte 74 die benachbarten Ringe 73 in der Weise, daß jeder Ring sich leicht in Bezug auf seinen benachbarten Ring 73 bewegen kann. Die geringe Bewegung jedes Ringes 73 in Bezug auf seinen benachbarten Ring resultiert insgesamt in einer Ringanordnung mit ausreichender Flexibilität, um die erforderliche Ausbiegung von 5° zu gestatten. Wenn eine Ringvorrichtung, wie sie in den Fig. 2 und 4 bis 6 dargestellt ist, sich beispielsweise um insgesamt 5° verbiegen muß und wenn beispielsweise 10 Ringschnittstellen vorhanden sind, so beträgt die erforderliche Bewegung an jeder Schnittstelle 0,5°. Dies kann erreicht werden durch eine Relativbewegung von ungefähr 0,25 mm an jeder Schnittstelle. Somit liegt es auf der Hand, daß die erforderliche Ausbiegung durch eine sehr kleine Bewegung an jeder Ringschnittstelle erzielt werden kann. Wenn eine zusätzliche Auslenkung erforderlich ist oder wenn der Betrag der Auslenkung an jeder Schnittstelle vermindert werden muß, so können zusätzliche Ringe verwendet werden.

Die Ringe sind in der Lage, sich in Bezug auf benachbarte Ringe zu bewegen, da, wie zuvor erwähnt, die Stifte 74 nur in die Öffnungen eines der beiden benachbarten Ringe gepreßt sind. So können unter Bezugnahme auf Fig. 5 die Stifte 74 im Preßsitz in die Öffnungen in dem Ring 73 auf der rechten Seite eingesetzt werden und gleitend durch die Öffnungen 72 des linken Ringes aufgenommen werden. Somit ist der Stift 74 immer gleitend in der Öffnung 72 eines der Ringe 73 aufgenommen und befindet sich im Preßsitz in der Öffnung 72 des anderen Ringes. Auf diese Weise sind die Ringe 73 gleitend in axialer Richtung verbunden. Aufgrund einer solchen Konstruktion ist die Stoß-Übertragungsfähigkeit des Drehmoment-Übertragungsteiles 70 eng begrenzt. Dies stellt jedoch kein Problem dar, da der Stoß-Übertragungsteil 80 in der Lage ist, alle auftretende Stoßlasten zu übertragen. Durch Beabstandung benachbarter Ringe 73, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, wird eine zusätzliche Flexibilität erzielt. Aus diesem Grund sind die Ringe 73 vorzugsweise im Abstand angeordnet.

Es ist somit ersichtlich, daß der Aufbau gemäß den Fig. 4 bis 6 eine Schwenkkupplung vorgibt, die in der Lage ist, eine Ausbiegung bis zu 5° zu gestatten und das Drehmoment und den Stoß durch getrennte Elemente überträgt. Jedes der Elemente 70, 80 ist speziell für den Zweck entworfen, für den es benutzt wird, so daß eine optimale Leistung erzielt wird. In einem allgemeineren Sinn umfaßt die Schwenkkupplung den ersten Wellenstummel 30, das Zwischenglied 50 mit einem Drehmoment-Übertragungsteil 70 und ein Stoß-Übertragungsteil 80 und den zweiten Wellenstummel 40.

Fig. 7 zeigt eine modifizierte Schwenkkupplungsanordnung. In dieser Anordnung sind gleiche Komponenten durch gleiche oder ähnliche Bezugsziffern gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Teile des unterschiedlichen Drehmoment-Übertragungsteils und des Stoß-Übertragungsteils integral gebildet. Der Drehmoment-Übertragungsteil ist im allgemeinen der gleiche wie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6. Insbesondere sind die Wellenstummel 30 und 40 miteinander über eine Reihe von Ringen und Stiften verbunden. In Fig. 7 sind die Ringe 173 voneinander beabstandet und durch Stifte 174 verbunden. Der Unterschied zwischen der Schwenkkupplung gemäß Fig. 7 und der zuvor beschriebenen Ausführungsform in den Fig. 4 bis 6 liegt im wesentlichen in dem Aufbau des Stoß-Übertragungselementes. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 wird der Stoß durch Stoß-Übertragungsteile 181, 182 übertragen, die einstückig mit den Ringen 173 gebildet sind. Insbesondere besitzen, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Anzahl der Ringe 173 abgerundete Lagerflächen 181, während die anderen Ringe flache Oberflächen 182 aufweisen. Im zusammengesetzten Zustand gemäß Fig. 7 kontaktieren die gerundeten Oberflächen 181 die flachen Oberflächen 182, so daß sich die benachbarten Ringe 173 nach Art eines Kugellagers miteinander in Kontakt befinden. Die aneinander anstoßenden Oberflächen 181, 182 halten ferner einen Abstand zwischen dem Außenteil der Ringe 173 aufrecht. Aufgrund dieser Verbindung kann der Stoß durch die benachbarten Ringe 173 übertragen werden, wobei aber die benachbarten Ringe geringfügig in Bezug aufeinander verschwenkt werden können. Da typischerweise ungefähr 10 solcher Schnittstellen zwischen benachbarten Ringen vorliegen, ist erneut der erforderliche Bewegungsbetrag an jeder Schnittstelle relativ klein. Ferner unterstützt der Abstand der Ringe 173 am Außenumfang derselben, wo die Stiftverbindung erfolgt, eine relative Verschiebung.

Die Kupplungs-Endvorrichtungen 160 sind im wesentlichen gleich denen, wie sie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 verwendet werden, allerdings mit verschiedenen Ausnahmen. Als erstes können die Kupplungs-Endvorrichtungen 160 Lagerflächen 181, 182 umfassen, die auf die benachbarten Ringe 173 zugeschnitten sind. Darüber hinaus besteht kein Erfordernis für eine abgesetzte Bohrung, um einen Bolzenkopf aufzunehmen, da eine flexible Welle nicht vorhanden ist. Die Kupplungs-Endvorrichtung 160 umfaßt jedoch gesetzte Bohrung für die Aufnahme der weiter unten beschriebenen Drahtseilanordnung.

Um die Ringe und die Kupplungs-Endvorrichtungen 160 im zusammengesetzten Zustand zusammenzuhalten, wird eine Drahtseilanordnung 180 benutzt. Die Drahtseilanordnung umfaßt ein Drahtseil oder Kabel 183, das an einem Ende mit einem Kopfteil 185 und an seinem anderen Ende mit einer Stammer-Bolzenanordnung 184 verbunden ist. Das Drahtseil oder Kabel 183 hat eine hohe Festigkeit, so daß es im dargestellten, zusammengebauten Zustand sicher die Ringe 173 und die Kupplungs-Endvorrichtungen 160 im zusammengebauten Zustand zusammenhält. Um sicherzustellen, daß die Komponenten fest zusammengehalten werden, kann die Strammer-Bolzenanordnung 184 angezogen werden bis das Kabel oder Drahtseil 183 gespannt ist. Während die Drahtseilanordnung 180 sich in der Beanspruchungsrichtung nicht ausdehnt, ist sie natürlich insoweit flexibel, daß sie eine Schwenkbewegung benachbarter Ringe in der Kupplungsanordnung im allgemeinen gestattet. Soweit kann davon ausgegangen werden, daß die Schwenkkupplungsanordnung gemäß Fig. 7 die gewünschten Funktionen erfüllt und eine Schwenkkupplung vorgibt mit unterschiedlichen Stoß- und Drehmoment-Übertragungsteilen. Speziell wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 das Drehmoment zwischen benachbarten Ringen 173 über die Drehmoment-Übertragungsstifte 174 übertragen. Andererseits wird der Stoß durch die Stoß-Lagerflächen 180 und 181 übertragen. Da ferner die Gesamtanordnung einen Abstand von benachbarten Ringen voneinander vorsieht und der kugelförmige Kontakt der Stoß-Übertragungsglieder 181 vorliegt, besitzt die Anordnung die erforderliche Flexibilität für die Verwendung in einem Bohrloch.

Die Fig. 8, 8A und 9 zeigen ein modifiziertes Zwischenglied 50 zur Verwendung in einer Kupplungsanordnung des Typs gemäß Fig. 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsanordnung im wesentlichen identisch mit derjenigen gemäß den Fig. 4 bis 6 in Bezug auf die nicht dargestellten Wellenstummel, die Kupplungs-Endvorrichtungen 60 und die flexible Welle 80. Der Unterschied liegt in dem Aufbau des Drehmoments-Übertragungsteiles 270. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6, verwendet diese Ausführungsform verbundene Ringe 273 zur Übertragung des Drehmomentes. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch die benachbarten Ringe 273 direkt mit den Kupplungs-Endvorrichtungen und untereinander verbunden, wie beispielsweise durch Verschweißen in Fig. 8 oder durch Nieten oder Stifte 273t, wie es schematisch in Fig. 8A dargestellt ist, oder durch Gewinde. Jeder der Ringe 273 bildet den Außenumfang einer Lagerträger-Ringvorrichtung, die ferner einen Hülsenteil 271 umfaßt, der gleitend auf der flexiblen Welle 80 gelagert ist, und einen dünnen flexiblen Träger 272 aufweist, der den Hülsenteil 271 mit dem Ring 273 verbindet. Im zusammengebauten Zustand gemäß Fig. 8 stützt sich die Reihe der Ringe 273 auf der flexiblen Welle über den Hülsenteil und die flexiblen Träger 272 ab. Die Ringe 273 und die Stützglieder 272 sind ausreichend flexibel, so daß die Anordnung in der Lage ist, sich in der notwendigen Weise zu verbiegen. Dies wird durch die Ringe 273 ermöglicht, die gleitend auf der flexiblen Welle angeordnet sind.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 8 entlang der angezeigten Linie in Fig. 8. Bei dieser Ansicht wird die Beziehung zwischen dem Ring 273, der Hülse 271 und dem flexiblen Träger 272 leicht verständlich. Darüber hinaus veranschaulicht diese Ansicht, wie der Träger 272 ausgeschnitten ist, um die Flexibilität zu verbessern.

Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, ähnlich demjenigen in den Fig. 8, 8A und 9, mit der Ausnahme eines unterschiedlichen Stoß-Übertragungsteiles. Insbesondere umfaßt das Stoß-Übertragungsteil 280, anstelle einer flexiblen Welle 80, eine Reihe von sich kontaktierenden Stoß-Lagerflächen 281 und 282, durch welche der Stoß übertragen wird. Insbesondere erstrecken sich die dünnen trägerförmigen Glieder 272 von den Ringen 273 zu einem Stoß-Lagerelement. Dieses Stoß-Lagerelement umfaßt eine flache Oberfläche 282 und eine gerundete Oberfläche 281. Im zusammengebauten Zustand gemäß Fig. 10 kontaktiert die gerundete Oberfläche 281 einer jeden Ringanordnung den flachen Teil 282 einer benachbarten Ringanordnung, wie in Fig. 10 dargestellt. Aufgrund dieser Anordnung können Stoßlasten direkt durch die Ringanordnung aufgrund des Kontaktes zwischen den gerundeten Oberflächen 281 und den flachen Oberflächen 282 übertragen werden.
Wie zuvor in Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 erläutert, sind die Ringe 273 vorzugsweise miteinander verschweißt oder miteinander verstiftet. Aufgrund dieser Verbindung und der Tatsache, daß die Ringe auf flexiblen Trägern 272 abgestützt sind, kann sich die äußere Ringanordnung 270 hinreichend ausbiegen und sich an die Bedingungen in einem Bohrloch anpassen. Da darüber hinaus jede Ringanordnung eine gerundete Oberfläche aufweist, ist der zusammengesetzte Aufbau des Stoß-Lagerteiles 280, der die Reihe der Kontaktflächen 282 und 281 aufweist, ebenfalls flexibel, d. h. er kann sich um die erforderlichen 50 oder einen ähnlichen Wert ausbiegen, wie dies in einem Bohrloch erforderlich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 10 und 11 besteht der gerundete Teil 281 des Stoß-Übertragungsteiles 280 aus gehärtetem Gummi. In einigen Fällen ist dies erwünscht, da Gummi mehr absorbiert als Metall. In einigen Fällen ist jedoch beabsichtigt, Metall bei gerundeten Oberflächen 281 zu verwenden. Ein solcher Aufbau ist in Fig. 12 dargestellt, wobei die flachen Oberflächen 282 und die gerundeten Oberflächen 281 einstückig gebildet sind. In jeder anderen Hinsicht ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 ähnlich demjenigen, wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Drehmoment-Übertragungsteil der Schwenkkupplung als einstückiges, flexibles Glied aufgebaut werden. Um ein solches Ergebnis zu erzielen, muß das einstückige Glied hinreichend flexibel sein, um die erforderliche Ausbiegung in einem Bohrloch von bis zu 5° zu gestatten, und gleichzeitig eine hinreichende Torsionssteifigkeit aufweisen, um das erforderliche Drehmoment zu übertragen. Beispiele von Strukturen, die in der Lage sind, dieses Ergebnis zu erzielen, sind in den Fig. 13 bis 15 dargestellt.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Drehmoment-Übertragungselementes, wie es in einer Schwenkkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel veranschaulicht das grundlegende Konzept eines einstückigen Drehmoment-Übertragungselementes. Insbesondere umfaßt das Drehmoment-Übertragungselement 370 einen einheitlichen Körper, der mit einer Mehrzahl von beabstandeten Schlitzen 377 versehen ist. Die Schlitze 377 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 sind so beabstandet, daß sie eine axial beabstandete Reihe von Ringteilen 373 definieren, die miteinander über sich axial erstreckende Trägerteile 374 verbunden sind. Aufgrund dieses Aufbaues ist das einheitliche Element 270 torsionssteif, aber etwas flexibel, so daß es das erforderliche Drehmoment übertragen kann, während gleichzeitig eine Verbiegung von bis zu 5° möglich ist, wie dies in einem Bohrloch erforderlich ist.

Ein Drehmoment-Übertragungsteil, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, kann das Drehmoment-Übertragungsteil 70 ersetzen, wie es bei der Schwenkkupplung gemäß Fig. 4 verwendet wird. Ein solches Beispiel ist in Fig. 14 dargestellt, welche einen Teil einer Kupplung zeigt, die identisch mit derjenigen in Fig. 4 ist, mit der Ausnahme, daß das Drehmoment-Übertragungsteil 70 gemäß Fig. 4 durch ein einheitliches Drehmoment-Übertragungsteil 370, ähnlich demjenigen in Fig. 13 ersetzt ist. Der modifizierte Drehmoment-Übertragungsteil 370 kann mit den Kupplungs-Endvorrichtungen in irgendeiner geeigneten Weise, wie beispielsweise durch Stifte, Gewinde oder ähnliches, verbunden werden.

Natürlich sind andere einheitliche Ausgestaltungen von Drehmoment-Übertragungsgliedern möglich. Beispielsweise zeigt Fig. 15 einen alternativen Aufbau, ähnlich demjenigen in Fig. 14, mit der Ausnahme, daß die Form der Schlitze 477 in dem Drehmoment-Übertragungsteil 470 geändert ist, wodurch sich eine etwas andere Konfiguration ergibt. Insbesondere umfaßt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15, der Drehmoment-Übertragungsteil 470 mehrere axial beabstandete Ringteile 473, die voneinander durch trägerförmige Stützbänder 474 getrennt sind. Ein solcher Aufbau gibt dem Drehmoment-Übertragungsteil 470 ein großes Maß an Flexibilität ohne bedeutend die Fähigkeit der Drehmomentübertragung zu beeinträchtigen.

Claims (44)

1. Antriebskette vom fortschreitenden Hohlraum-Typ (Fluid-Verdrängungsmotor) aufweisend: einen Gehäuseaufbau (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen Rotor (12) innerhalb des Stators, der ein tatsächliches Zentrum aufweist,
wobei der Stator und der Rotor zusammenwirkende schraubenförmige Flächen aufweisen, die sich miteinander an jedem Querschnitt in Kontakt befinden und wobei der Stator eine schraubenförmige Fläche mehr als der Rotor aufweist, so daß mehrere Hohlräume (A) zwischen dem Rotor und Stator definiert werden, und wobei der Rotor in dem Stator rotieren kann, so daß das tatsächliche Zentrum des Rotors um die Achse des Stators kreist, wobei der Kreis einen vorbestimmten Radius aufweist und ein Fortschreiten des Hohlraumes in Richtung der Statorachse hervorruft;
einen ersten Wellenstummel (30) mit einer Längsachse und ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Ende des ersten Wellenstummels mit dem Rotor verbunden und mit diesem beweglich ist;
einen zweiten Wellenstummel (40) mit ersten und zweiten Längsenden und einer Längsachse, die im wesentlichen coliniar mit der Statorachse und rotierbar um die Längsachse in dem Gehäuseaufbau gelagert ist;
ein Zwischenglied (50) zur Kupplung des zweiten Endes des ersten Wellenstummels mit dem zweiten Wellenstummel, welches wenigstens einen Drehmoment-Übertragungsteil (70) und einen getrennten Stoß-Übertragungsteil (80) aufweist, wobei der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine starre Drehmoment-Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel vorgibt, um die Drehmomentübertragung zu gestatten ohne starr in axialer Richtung zu sein, so daß kein Stoß übertragen wird, und wobei der Stoß-Übertragungsteil (80) axial starr, um die Übertragung von Stoßbelastungen zu ermöglichen, und rotierbar mit wenigstens einer der ersten und zweiten Wellenstummel gekoppelt ist, so daß ein Drehmoment nicht übertragen wird, und
wobei das Zwischenglied die ersten und zweiten Wellenstummel so koppelt, daß der erste Wellenstummel um seine Achse rotieren und um die Achse des zweiten Wellenstummels zur gleichen Zeit kreisen kann, wo der zweite Wellenstummel um seine Längsachse rotiert.

2. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wellenstummel (30) einstückig mit dem Rotor (12) gebildet ist.

3. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wellenstummel (30) mit dem Rotor (12) durch eine Gewindekupplung verbunden ist.

4. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wellenstummel (40) rotierbar im Gehäuseaufbau (10) durch Lager abgestützt ist.

5. Antriebskette nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine rotierbare Welle, die in dem Gehäuseaufbau durch Lager gelagert ist, wobei der zweite Wellenstummel mit der rotierbaren Welle verbunden ist.

6. Antriebskette nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Bohrmeißel (26), der mit dem zweiten Wellenstummel (40) in Antriebsverbindung steht.

7. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (73) aufweist, die torsionsmäßig miteinander über mehrere axiale Stifte (74) verbunden sind.

8. Antriebskette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (73) axial voneinander beabstandet sind.

9. Antriebskette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der axialen Stifte (74) fest mit einem Ring und gleitend mit dem anderen Ring verbunden ist.

10. Antriebskette nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen O-Ring (77) um jeden axialen Stift (74) zur Trennung benachbarter Ringe (73).

11. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) ein einheitliches Glied (370, 470) umfaßt, wobei das einheitliche Glied eine Reihe von beabstandeten Schlitzen (377, 477) aufweist, und die Schlitze so angeordnet sind, daß sie eine Reihe von axial angeordneten Ringen (373, 473) definieren, die miteinander durch mehrere trägerförmige Bänder (374, 474) verbunden sind.

12. Antriebskette nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bänder mehrere Trägerteile umfaßt.

13. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenglied (50) eine Kupplungs-Endvorrichtung (60) an jedem Ende des Zwischengliedes umfaßt, um den Drehmoment-Übertragungsteil (70) und den Stoß-Übertragungsteil (80) mit den entsprechenden Wellenstummeln (30, 40) zu verbinden.

14. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil eine flexible Welle (80) umfaßt.

15. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil (80) eine Reihe von axial angeordneten Stoß-Übertragungsgliedern (173) umfaßt, wobei jedes Glied zwei Übertragungsflächen (181, 182) aufweist und jede Fläche sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungsfläche befindet, um eine Reihe von axial angeordneten Kontaktflächen zu bilden, wobei wenigstens eine Oberfläche eines jeden Paares von Kontaktoberflächen abgerundet ist, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes relativ zu einem anderen Übertragungsglied zu gestatten.

16. Antriebskette nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kontakt-Oberflächen aus einem Elastomer besteht.

17. Antriebskette nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Oberflächen durch ein Drahtseil (183) zusammengehalten wird.

18. Antriebskette nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Oberflächen (281, 282) einstückig mit dem Drehmoment-Übertragungsteil gebildet ist.

19. Antriebskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil eine Reihe von axial angeordneten Ringen (273) aufweist, die direkt miteinander verbunden sind.

20. Antriebskette nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (273) miteinander verschweißt sind.

21. Antriebskette nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (273) miteinander verstiftet (273t) sind.

22. Bohrloch-Bohrvorrichtung aufweisend:
eine Bohrkette (15);
einen Bohrlochmotor (A), der mit dem unteren Ende der Bohrkette verbunden ist und einen Rotor (12) aufweist;
eine Schwenkkupplung mit ersten und zweiten Enden, einem ersten Wellenstummel (30) am ersten Ende und einem zweiten Wellenstummel (40) am zweiten Ende und einem Zwischenglied (50), das mit dem ersten Wellenstummel am ersten Ende und dem zweiten Wellenstummel an dem zweiten Ende verbunden ist, wobei das Zwischenglied wenigstens einen Drehmoment-Übertragungsteil (70) und einen getrennten Stoß-Übertragungsteil (80) aufweist,
wobei der Drehmoment-Übertragungsteil im wesentlichen das gesamte Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel überträgt und der Stoß-Übertragungsteil im wesentlichen alle Stöße zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenstummel überträgt,
wobei der erste Wellenstummel (30) der Schwenkkupplung mit dem Rotor verbunden ist; und
eine Bohrmeißel-Antriebswelle (16), die mit dem zweiten Wellenstummel der Schwenkkupplung verbunden ist, um mit dem zweiten Wellenstummel zu rotieren,
wobei die Schwenkkupplung eine Winkelabweichung des ersten Wellenstummels in Bezug auf den zweiten Wellenstummel gestattet, um eine gerichtete Bohrung zu ermöglichen.

23. Bohrvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine axial angeordnete Reihe von Ringen (73) aufweist, die miteinander über mehrere axiale Stifte verbunden sind.

24. Bohrvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) ein einziges Element umfaßt, welches mehrere beabstandete Schlitze (377, 477) aufweist, wobei die Schlitze so angeordnet sind, daß sie eine Reihe von axial angeordneten Ringen (373, 473) definieren, die über mehrere trägerförmige Verbindungen (374, 474) miteinander verbunden sind.

25. Bohrvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil (80) eine Reihe von axial angeordneten Stoß-Übertragungsgliedern (173) aufweist, wobei jedes Glied zwei Übertragungsflächen (181, 182) aufweist und jede Fläche sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungsfläche befindet, um eine Reihe von axial angeordneten Kontaktflächen zu definieren, wobei wenigstens eine Fläche eines jeden Paares von Kontaktflächen gebogen ist, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes in Bezug auf ein anderes zu gestatten.

26. Bohrvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (273) aufweist, die direkt miteinander verbunden sind.

27. Antriebskette für das Richtungsbohren und zur Verwendung in einer Bohrloch-Bohrvorrichtung, welche umfaßt:
einen Bohrlochmotor (A) mit einem Rotor (12);
einen ersten Wellenstummel (30) mit ersten und zweiten Längsenden, der mit seinem ersten Längsende mit dem Rotor verbunden ist, um mit diesem bewegt zu werden;
ein Zwischenglied (50) mit ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Längsende des Zwischengliedes mit dem zweiten Längsende des ersten Wellenstummels zur Bewegung mit diesem verbunden ist und der erste Wellenstummel somit den Rotor mit dem Zwischenglied verbindet;
einen zweiten Wellenstummel (40) mit ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Längsende des zweiten Wellenstummels mit dem zweiten Längsende des Zwischengliedes zur Bewegung mit diesem verbunden ist;
eine Bohrmeißel-Antriebswelle (16), wobei die Bohrmeißel-Antriebswelle zur Rotation um eine vorbestimmte Achse gelagert ist und antriebsmäßig mit dem Bohrmeißel (26) der Bohrloch-Bohrvorrichtung zwecks Antrieb des Bohrmeißels verbunden ist, wobei die Bohrmeißel-Antriebswelle erste und zweite Längsenden aufweist und das erste Längsende der Bohrmeißel-Antriebswelle zur Bewegung mit dem zweiten Wellenstummel verbunden ist, um mit diesem zu rotieren, so daß der zweite Wellenstummel das Zwischenglied mit der Bohrmeißel-Antriebswelle verbindet,
wobei das Zwischenglied wenigstens zwei verschiedene Teile aufweist, die in Bezug aufeinander beweglich sind, und ein Teil im wesentlichen das gesamte Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel überträgt und ein anderer Teil im wesentlichen alle Stöße zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel überträgt.

28. Antriebskette nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (73) aufweist, die torsionsmäßig miteinander über eine Reihe von axialen Stiften (74) verbunden sind.

29. Antriebskette nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) ein einziges Glied (370, 470) umfaßt, welches mehrere beabstandete Schlitze (377), 477) in sich aufweist, wobei die Schlitze eine Reihe von axial angeordneten Ringen (373, 473) bilden, die miteinander über mehrere trägerförmige Stege (374, 474) verbunden sind.

30. Antriebskette nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil eine Reihe von axial angeordneten Stoß-Übertragungsgliedern (173) aufweist, wobei jedes Glied zwei Übertragungsflächen (181, 182) aufweist und jede Fläche sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungsfläche befindet, um eine Reihe von axial angeordneten Kontaktflächen zu bilden, wobei wenigstens eine Fläche eines jeden Paares von Kontaktflächen gebogen ist, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes in Bezug auf ein anderes zu gestatten.

31. Antriebskette nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil eine Reihe von axial angeordneten Ringen (273) umfaßt, die direkt miteinander verbunden sind.

32. Antriebskette zum gerichteten Bohren und zum Antrieb einer Bohrloch-Bohrmeißel-Antriebswelle um eine einzige Achse, wobei die Antriebskette aufweist:
einen Gehäuseaufbau (10);
einen Bohrlochmotor (A) mit einem Rotor (12);
eine Bohrmeißel-Antriebswelle (16), die in dem Gehäuse zur Drehung um eine vorbestimmte Achse gelagert ist, wobei die Bohrmeißel-Antriebswelle (16) erste und zweite Längsenden aufweist, und das zweite Längsende antriebsmäßig mit einem Bohrmeißel (26) verbunden ist, um diesen zur Drehung um eine vorbestimmte Achse zu veranlassen;
eine Schwenkkupplung mit ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Längsende der Schwenkkupplung mit dem Rotor und das zweite Längsende der Schwenkkupplung mit dem ersten Ende der Bohrmeißel-Antriebswelle verbunden ist, und wobei die Schwenkkupplung einen ersten Wellenstummel (30) mit ersten und zweiten Längsenden, einen zweiten Wellenstummel (40) mit ersten und zweiten Längsenden und ein Zwischenglied (50) mit ersten und zweiten Längsenden aufweist, wobei das zweite Längsende des ersten Wellenstummels mit dem ersten Längsende des Zwischengliedes und das erste Längsende des zweiten Wellenstummels mit dem zweiten Längsende des Zwischengliedes verbunden ist; und
wobei die Verbindung zwischen dem ersten Wellenstummel und dem zweiten Wellenstummel durch das Zwischenglied vorgegeben ist, und das Zwischenglied einen Drehmoment-Übertragungsteil zur Übertragung des im wesentlichen gesamten Drehmomentes zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel, und ein Stoß-Übertragungsteil aufweist, um im wesentlichen alle Stöße zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel zu übertragen.

33. Antriebskette nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (73) aufweist, die torsionsmäßig miteinander durch mehrere axiale Stifte (74) verbunden sind.

34. Antriebskette nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil ein einziges Glied (370, 470) umfaßt, welches mehrere im Abstand angeordnete Schlitze (377, 477) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie eine Reihe von axial angeordneten Ringen (373, 473) definieren, die miteinander über mehrere trägerförmige Segmente (374, 474) verbunden sind.

35. Antriebskette nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil (80) eine Reihe von axial angeordneten Übertragungsgliedern (173) umfaßt, wobei jedes Glied zwei Übertragungsflächen (181, 182) aufweist und jede Übertragungsfläche sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungsfläche befindet, um eine Reihe von axial angeordneten Kontaktflächen zu bilden, wobei wenigstens eine Fläche eines jeden Paares von Kontaktflächen gebogen ist, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes in Bezug auf ein anderes zu gestatten.

36. Antriebskette nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (270) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (273) aufweist, die direkt miteinander verbunden sind.

37. Antriebskette mit Fluid-Verdrängungsmotor vom fortschreitenden Hohlraumtyp zum Hervorrufen einer Drehbewegung einer Bohrmeißel-Antriebswelle um eine einzige Achse, wobei die Antriebskette umfaßt:
einen Gehäuseaufbau (10);
einen Stator (10, 14) mit einer Längsachse;
einen Rotor (12) mit einem tatsächlichen Zentrum der innerhalb des Stators angeordnet ist; wobei der Stator und der Rotor miteinander zusammenwirkende spiralförmige Flächen aufweisen, die sich miteinander an jedem Querschnitt in Kontakt befinden und wobei der Stator eine spiralförmige Fläche mehr als der Rotor aufweist, so daß mehrere Hohlräume zwischen dem Rotor und dem Stator definiert werden und wobei der Rotor in dem Stator rotieren kann, so daß das tatsächliche Zentrum des Rotors um die Achse des Stators kreist, wobei der Kreis einen vorbestimmten Radius aufweist und ein Fortschreiten der Hohlräume in Richtung der Statorachse hervorruft;
einen ersten Wellenstummel (30) mit einer Längsachse und ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Ende des ersten Wellenstummels mit dem Rotor verbunden und mit diesem beweglich ist;
ein Zwischenglied (50) mit ersten und zweiten Längsenden, wobei das erste Ende des Zwischengliedes mit dem zweiten Ende des ersten Wellenstummels verbunden ist;
einen zweiten Wellenstummel (40) mit einer Längsachse, die im wesentlichen colinear mit der Statorachse ist, und der erste und zweite Längsenden aufweist, wobei der zweite Wellenstummel drehbar um seine Längsachse innerhalb des Gehäuseaufbaues gelagert ist und das zweite Ende des zweiten Wellenstummels antriebsmäßig mit der Bohrmeißel-Antriebswelle (16) zum Drehen der Bohrmeißel-Antriebswelle um eine vorbestimmte Achse verbunden ist und das erste Ende des zweiten Wellenstummels mit dem zweiten Ende des Zwischengliedes verbunden ist; und
das Zwischenglied einen Drehmoment-Übertragungsteil (70) zur Übertragung des Drehmomentes zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel und ein Stoß-Übertragungsteil (80) zur Übertragung von Stößen zwischen dem ersten und zweiten Wellenstummel aufweist.

38. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wellenstummel einstückig mit dem Rotor ausgebildet ist.

39. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wellenstummel einstückig mit der Bohrmeißel-Antriebswelle ausgebildet ist.

40. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil eine Reihe von axial angeordneten Ringen (73) aufweist, die torsionsmäßig miteinander über mehrere axiale Stifte (74) miteinander verbunden sind.

41. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (370, 470) ein einziges Glied umfaßt, welches mehrere im Abstand angeordnete Schlitze (377, 477) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie eine Reihe von axial angeordneten Ringen (373, 473) definieren, die miteinander über mehrere trägerförmige Brücken (374, 474) verbunden sind.

42. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenglied (50) ferner eine Kupplungs-Endvorrichtung (60) an jedem Ende umfaßt, um den Drehmoment-Übertragungsteil (70) und den Stoß-Übertragungsteil (80) mit den entsprechenden Wellenschaften zu verbinden.

43. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Übertragungsteil eine Reihe von axial angeordneten Stoß-Übertragungsgliedern (173) aufweist, wobei jedes Glied zwei Übertragungsflächen besitzt und jede Übertragungsfläche sich in Kontakt mit einer anderen Übertragungsfläche befindet, um eine Reihe von axial angeordneten Kontaktflächen zu definieren, wobei wenigstens eine Fläche eines jeden Paares von Kontaktflächen gebogen ist, um eine Schwenkbewegung des Übertragungsgliedes in Bezug auf ein anderes zu gestatten.

44. Antriebskette nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmoment-Übertragungsteil (70) eine Reihe von axial angeordneten Ringen (273) umfaßt, die direkt miteinander verbunden sind.