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Dokumentenidentifikation DE19817144C1 09.09.1999
Titel Lösbare Verbindung für das mehrteilige Bohrgestänge eines als hydraulische Schlagdrehbohrvorrichtung ausgebildeten Bohrantriebs
Anmelder Krupp Berco Bautechnik GmbH, 45143 Essen, DE
Erfinder Piotrowski, Hans-Dieter, 45149 Essen, DE
DE-Anmeldedatum 17.04.1998
DE-Aktenzeichen 19817144
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse E21B 17/043
IPC-Nebenklasse E21B 17/02   
Zusammenfassung Damit sich bei einem als hydraulische Schlagdrehbohrvorrichtung ausgebildeten Bohrantrieb die Schraubverbindung (4) an dessen Abgang (1) beim Wechsel der Bohrgestänge nicht löst, sich aber für den Austausch und für etwaige Reparaturen leicht lösen läßt,
- ist die mechanische Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung (4) durch zwei einen Abschnitt (1') des Abgangs (1) des Bohrantriebs und den daran angrenzenden Abschnitt (3) des Bohrgestänges umschließende Fläche (5, 6) gebildet, die lösbar miteinander verbunden sind,
- sind zwischen der Innenseite eines der Flansche (5, 6) und dem von diesem umschlossenen Abschnitt (1') des Abgangs (1) des Bohrantriebs bzw. dem von diesem umschlossenen Abschnitt (3) des Bohrgestänges in Axialrichtung verlaufende Übertragungselemente (8) vorgesehen und weist der andere Flansch (6, 5) an seiner Innenseite ein Gewinde (7) auf, das zum Gewinde der Schraubverbindung (4) gegenläufig ausgebildet ist,
- und ist der an die Schraubverbindung (4) angrenzende Abschnitt (1') des Abgangs (1) des Bohrantriebs bzw. der daran angrenzende Abschnitt (3) des Bohrgestänges mit einem dem an dem Flansch (6) vorgesehenen Gewinde (7) entsprechenden Gewinde versehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung für das aus mehreren Abschnitten gebildete Bohrgestänge eines als hydraulische Schlagdrehbohrvorrichtung ausgebildeten Bohrantriebs, wobei die - lösbare - Verbindung des ersten Abschnitts des Bohrgestänges mit dem Abgang des Bohrantriebs (Drehwerk oder Bohrhammer) der Schlagdrehbohrvorrichtung und die - lösbare - Verbindung der einzelnen Abschnitte des Bohrgestänges untereinander mittels Schraubverbindungen erfolgt und wobei der Abgang des Bohrantriebs mit einer mechanischen Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung versehen ist.

Hydraulisch betriebene Schlagdrehbohrvorrichtungen der vorgenannten Art finden Verwendung beim Bohren in Gestein und in Erdboden. Hierbei sind für die Erstellung der Bohrung mit Bohrlängen bis über 100 m und bei einer Länge der Bohrgestänge von 1 m bis 5 m viele Wechselvorgänge notwendig. Es ergibt sich dadurch eine sehr hohe Belastung des Abgangs des Bohrantriebs und des Bohrgestänges. Der Abgang des Bohrantriebs ist daher aus Verschleiß-, Kombinierbarkeits- und Haltbarkeitsgründen mit Verschleiß-, Übergangs- oder Verbindungsstücken versehen.

Die DE-AS 11 67 288 beschreibt eine Lösungsvorrichtung für das Bohrgestänge von Großlochbohrmaschinen mit einem Verbindungsnippel, der mit dem Bohrgestänge durch ein Kegelgewinde verschraubt ist. Zwischen dem Verbindungsnippel und dem Bohrgestänge ist ein Gewindering vorgesehen, an dessen Stirnfläche sich die Stirnfläche des Bohrgestänges in zusammengebautem Zustand abstützt.

Der Gewindering weist ein steilgängiges Gewinde auf, das mit einem entsprechenden Gewinde des Verbindungsnippels zusammenwirkt, wobei letzteres in einen sich an das konische Gewinde anschließenden zylindrischen Bereich des Verbindungsnippels eingearbeitet ist. Die äußere Mantelfläche des Gewinderings weist Führungsnuten auf, in die in zusammengebautem Zustand entsprechende Anschläge einer Fixiermuffe eingreifen und gleichzeitig zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Bohrgestänge und dem Verbindungsnippel mit an diesem angeordneten entsprechenden Nuten zusammenwirken. Die in der Arbeitsstellung durch einen Spannring gesicherte Fixiermuffe kann nach dessen Entfernung in Richtung auf den Verbindungsnippel verschoben und bezüglich des steilgängigen Gewindes des Gewinderings entsprechend gedreht werden, wonach das Bohrgestänge vom Verbindungsnippel gelöst werden kann. Die bekannte Lösungsvorrichtung dient dazu, das konische Gewinde zwischen dem Verbindungsnippel und dem Bohrgestänge zu entlasten, gleichzeitig aber ein unbeabsichtigtes Lösen zwischen Bohrgestänge und Verbindungsnippel zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Verbindung für das aus mehreren Längsabschnitten gebildete Bohrgestänge eines als hydraulische Schlagdrehbohrvorrichtung ausgebildeten Bohrantriebs derart auszubilden, daß sich die Schraubverbindung am Abgang des Bohrantriebs einerseits beim Wechsel der Bohrgestänge nicht lösen kann, während sie sich andererseits für den Austausch und für etwaige Reparaturen leicht lösen läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei einer lösbaren Verbindung der eingangs erwähnten Art darin,

  • - daß die mechanische Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung durch zwei einen Abschnitt des Abgangs des Bohrantriebs und den daran angrenzenden Abschnitt des Bohrgestänges umschließende Flansche - nämlich einen Abgang- Flansch und einen Bohrgestänge-Flansch - gebildet ist, die lösbar miteinander verbunden sind,
  • - daß zwischen der Innenseite eines der beiden Flansche - Abgang- Flansch bzw. Bohrgestänge-Flansch - und dem von diesem umschlossenen Abschnitt des Abgangs bzw. dem von diesem umschlossenen Abschnitt des Bohrgestänges in Axialrichtung verlaufende Übertragungselemente vorgesehen sind und der andere Flansch - Bohrgestänge-Flansch bzw. Abgang-Flansch - an seiner Innenseite ein Gewinde aufweist, das zum Gewinde der Schraubverbindung gegenläufig ausgebildet ist,
  • - daß der an die Schraubverbindungen angrenzende Abschnitt des Abgangs des Bohrantriebs bzw. der daran angrenzende Abschnitt des Bohrgestänges mit einem dem an dem Abgang-Flansch bzw. dem Bohrgestänge-Flansch vorgesehenen Gewinde entsprechenden Gewinde versehen ist.

Die beiden Flansche halten den Abgang des Bohrantriebs und den daran angrenzenden Abschnitt des Bohrgestänges unter einer solchen Vorspannung, daß die Schraubverbindung zwischen dem Abgang des Bohrantriebs und dem daran angrenzenden Abschnitt des Bohrgestänges keine Biegebeanspruchung erfährt. Für die Verbindung der beiden Flansche miteinander können beispielsweise Schrauben verwendet werden. Es kommen jedoch auch andere Verbindungsmittel in Betracht.

Die gegenläufige Ausbildung der Gewinde an der Schraubverbindung und an einem der Flansche ist beliebig, sie kann beispielsweise dadurch bewirkt sein, daß das Gewinde der Schraubverbindung ein Rechtsgewinde und das an dem Flansch vorgesehene Gewinde ein Linksgewinde ist. Es kann aber auch das Gewinde der Schraubverbindung als Linksgewinde und das an dem Flansch vorgesehene Gewinde als Rechtsgewinde ausgebildet sein. Durch die gegenläufige Ausbildung der Gewinde an der Schraubverbindung und an einem der Flansche wird eine Lockerung der Schraubverbindung ausgeschlossen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der lösbaren Verbindung wird die gestellte Aufgabe mit einfachen Mitteln gelöst.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Steigung des Gewindes an der Innenseite des Abgang-Flansches bzw. des Bohrgestänge-Flansches mindestens so groß wie die Steigung des Gewindes der Schraubverbindung. Die erstgenannte Steigung ist zweckmäßigerweise um ein Mehrfaches größer als die letztgenannte Steigung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steigung des Gewindes an der Innenseite des Abgang-Flansches bzw. des Bohrgestänge- Flansches mindestens doppelt so groß - vorzugsweise etwa viermal so groß - wie die Steigung des Gewindes der Schraubverbindung. Durch die unterschiedlichen Steigungen der Gewinde wird eine besonders gute Verspannung zwischen Bohrgestänge und Bohrantrieb erreicht.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung sind die zwischen der Innenseite eines der Flansche - Abgang-Flansch bzw. Bohrgestänge- Flansch - und dem von diesem umschlossenen Abschnitt des Abgangs bzw. dem daran angrenzenden Abschnitt des Bohrgestänges in Axialrichtung verlaufenden Übertragungselemente durch eine Vielkeilverzahnung gebildet. Die Vielkeilverzahnung ist von geradlinig ausgerichteten Keilen gebildet und stellt eine Drehmomentverbindung dar. Eine derartige Vielkeilverzahnung ist einfach und kostengünstig herzustellen.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß die Flansche - Abgang-Flansch und Bohrgestänge-Flansch - durch in Axialrichtung verlaufende Stifte, Hülsen o. dgl., beispielsweise Spannstifte oder Spannhülsen, zusätzlich gesichert sind. Hierdurch wird die gegenseitige Lagensicherung der beiden Flansche wesentlich verbessert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist mindestens einer der Flansche - Abgang-Flansch bzw. Bohrgestänge- Flansch - im Übergangsbereich zu dem jeweils benachbarten Flansch an seiner Innenseite einen Freiraum auf. Hierdurch wird eine Winkeleinstellung ermöglicht.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung des Abgangs des Bohrantriebs einer hydraulisch betriebenen Schlagdrehbohrvorrichtung und ein damit verbundenes Bohrgestänge in einer Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, dargestellt sind, näher erläutert.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Abgang 1 des Bohrantriebs an seinem vorderen Ende mit einem Gewinde 2 versehen, auf das der Abschnitt 3 eines Bohrgestänges aufgeschraubt ist. Die so gebildete Schraubverbindung 4 ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen konisch ausgebildet, sie kann aber auch zylindrisch ausgebildet sein. Der Abgang 1 des Bohrantriebs und der daran angrenzende Abschnitt 3 des Bohrgestänges sind mit einer mechanischen Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung 4 versehen, die durch Flansche - einen Abgang- Flansch 5 und einen Bohrgestänge-Flansch 6 - gebildet ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Abgang- Flansch 5 an seiner Innenseite ein Gewinde 7 auf, und der Bohrgestänge-Flansch 6 ist mit in Axialrichtung verlaufenden Übertragungselementen 8 versehen. In diesem Falle ist der an die Schraubverbindung 4 angrenzende Abschnitt 1' des Abgangs 1 des Bohrantriebs mit einem dem Gewinde 7 entsprechenden Gewinde versehen.

Die beiden Flansche - Abgang-Flansch 5 und Bohrgestänge-Flansch 6 - sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Schrauben 9 miteinander verbunden. Zusätzlich sind die beiden Flansche - Abgang- Flansch 5 und Bohrgestänge-Flansch 6 - durch Spannstifte 10 gesichert. Im Übergangsbereich zu dem jeweils benachbarten Flansch weisen die beiden Flansche - Abgang-Flansch 5 und Bohrgestänge- Flansch 6 - an ihrer Innenseite einen Freiraum 11 auf.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abgang- Flansch 5 mit in Axialrichtung verlaufenden Übertragungselementen 8 versehen und der Bohrgestänge-Flansch 6 weist an seiner Innenseite ein Gewinde 7 auf. Entsprechend ist in diesem Falle der an die Schraubverbindung 4 angrenzende Abschnitt 3 des Bohrgestänges mit einem dem Gewinde 7 entsprechenden Gewinde versehen.

Für die Versorgung des Bohrgestänges mit Spülflüssigkeit können Spülkästen 12 vorgesehen sein. Die Spülkästen 12 sind jedoch nicht in jedem Falle erforderlich.


Anspruch[de]
  1. 1. Lösbare Verbindung für das aus mehreren Abschnitten gebildete Bohrgestänge eines als hydraulische Schlagdrehbohrvorrichtung ausgebildeten Bohrantriebs, wobei die - lösbare - Verbindung des ersten Abschnitts des Bohrgestänges mit dem Abgang des Bohrantriebs (Drehwerk oder Bohrhammer) der Schlagdrehbohrvorrichtung und die - lösbare - Verbindung der einzelnen Abschnitte des Bohrgestänges untereinander mittels Schraubverbindungen erfolgt und wobei der Abgang des Bohrantriebs mit einer mechanischen Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
    1. 1. 1.1 daß die mechanische Kupplung für die Sicherung der Schraubverbindung (4) durch zwei einen Abschnitt (1') des Abgangs (1) des Bohrantriebs und den daran angrenzenden Abschnitt (3) des Bohrgestänges umschließenden Flansche - nämlich einen Abgang-Flansch (5) und einen Bohrgestänge- Flanch (6) - gebildet ist, die lösbar miteinander verbunden sind;
    2. 2. 1.2 daß zwischen der Innenseite eines der beiden Flansche - Abgang-Flansch (5) bzw. Bohrgestänge-Flansch (6) - und dem von diesem umschlossenen Abschnitt (1') des Abgangs (1) bzw. dem von diesem umschlossenen Abschnitt (3) des Bohrgestänges in Axialrichtung verlaufende Übertragungselemente (8) vorgesehen sind und der andere Flansch - Bohrgestänge-Flansch (6) bzw. Abgang-Flansch (5) - an seiner Innenseite ein Gewinde (7) aufweist, das zum Gewinde der Schraubverbindung (4) gegenläufig ausgebildet ist;
    3. 3. 1.3 und daß der an die Schraubverbindung (4) angrenzende Abschnitt (1') des Abgangs (1) des Bohrantriebs bzw. der daran angrenzende Abschnitt (3) des Bohrgestänges mit einem dem an dem Abgang-Flansch (5) bzw. dem Bohrgestänge-Flansch (6) vorgesehenen Gewinde (7) entsprechenden Gewinde versehen ist.
  2. 2. Lösbare Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Gewindes (7) an der Innenseite des Abgang- Flansches (5) bzw. des Bohrgestänge-Flansches (6) mindestens so groß ist wie die Steigung des Gewindes der Schraubverbindung (4).
  3. 3. Lösbare Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Gewindes (7) an der Innenseite des Abgang- Flansches (5) bzw. des Bohrgestänge-Flansches (6) mindestens doppelt so groß - vorzugsweise etwa viermal so groß - ist wie die Steigung des Gewindes der Schraubverbindung (4).
  4. 4. Lösbare Verbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Innenseite eines der Flansche - Abgang-Flansch (5) bzw. Bohrgestänge-Flansch (6) - und dem von diesem umschlossenen Abschnitt (1') des Abgangs (1) bzw. dem daran angrenzenden Abschnitt (3) des Bohrgestänges in Axialrichtung verlaufenden Übertragungselemente (8) durch eine Vielkeilverzahnung gebildet sind.
  5. 5. Lösbare Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche - Abgang-Flansch (5) und Bohrgestänge-Flansch (6) - durch in Axialrichtung verlaufende Stifte, Hülsen o. dgl., beispielsweise Spannstifte (10) oder Spannhülsen, zusätzlich gesichert sind.
  6. 6. Lösbare Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Flansche - Abgang- Flansch (5) bzw. Bohrgestänge-Flansch (6) - im Übergangsbereich zu dem jeweils benachbarten Flansch an seiner Innenseite einen Freiraum (11) aufweist.






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