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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden zweier stumpf aneinanderstossender Bohrrohre mit Hilfe von in paarweise fluchtende Durchgangslöcher des einen Bohrrohres und eines in dieses Bohrrohr eingreifenden Halses des anderen Bohrrohres eingesetzten, die Lochränder auf der Innenseite des Halses und der Aussenseite des Bohrrohres mit je einem Kopf übergreifenden Verbindungsbolzen.
Bohrrohre werden erheblichen Belastungen ausgesetzt, was beim Aneinanderfügen der einzelnen Bohrrohre eine entsprechend belastbare Verbindung zwischen den Bohrrohren erfordert. Da bei diesen stumpf aneinanderstossenden Bohrrohren radial nach aussen oder innen vorragende Verbindungselemente tunlichst zu vermeiden sind, werden die Bohrrohre üblicherweise miteinander verschweisst, was naturgemäss einen erheblichen Aufwand an der Bohrstelle mit sich bringt. In diesem Zusammenhang ist ja ausserdem zu bedenken, dass die durch eine Schweissverbindung aneinandergefügten Bohrrohre bei ihrer Entfernung aus dem Bohrloch wieder voneinander getrennt werden müssen.
Um Schweissverbindungen vermeiden zu können, wurde bereits eine Nietverbindung versucht, bei der das eine Bohrrohr mit einem in das andere Bohrrohr eingreifenden, eingezogenen Hals aus einem eingeschweissten Blechring versehen wurde, so dass in diesem Hals und dem ihn umschliessenden Bohrrohr fluchtende Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Verbindungsnieten vorgesehen werden konnten. Nachteilig bei einer solchen Nietverbindung ist wiederum der Arbeitsaufwand zur Herstellung der Nietverbindungen, die zum Lösen der einzelnen Bohrrohre wieder aufgebrochen werden müssen.
Zur lösbaren Verbindung stumpf aneinanderstossender Bohrrohre ist es ausserdem bekannt (DE-AS 2 165 827), Gewindebolzen einzusetzen, doch werden diese Bolzen lediglich in ein Muttergewinde des im Überlappungsbereich äusseren Bohrrohres von aussen eingeschraubt und greifen in eine sich verjüngende Bohrung im Bereich des Halses des anderen Bohrrohres ein, so dass sich in Richtung der Bolzenachse keine zugfeste Verbindung zwischen den beiden Rohren ergeben kann. Ausserdem wird der Gewindebolzen auf Scherung beansprucht, was die axiale Belastungsfähigkeit der Rohrverbindung begrenzt. Abgesehen davon müssen in den Bohrrohren Gewindebohrungen vorgesehen werden, was tunlichst zu vermeiden ist.
Bei einer anderen bekannten Rohrverbindung (DE-AS 2 811 723) werden in fluchtende Bohrungen im Hals des einen Rohres und im Endbereich des diesen Hals übergreifenden anderen Rohres Klemmhülsen eingesetzt, in die ein Spannbolzen eingeschraubt wird. Durch diese Klemmhülsen wird zwar eine Querbelastung der Spannbolzen vermieden, doch bleibt die Belastungsfähigkeit der auf Scherung beanspruchten Klemmhülsen beschränkt, weil die Hülsen aufgrund der erforderlichen Spreizung nicht beliebig dick ausgeführt sein können. Dazu kommt noch, dass auch in diesem Fall keine ausreichende zugfeste Verbindung in Richtung der Klemmhülsenachse zu erwarten ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier stumpf aneinanderstossender Bohrrohre der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass diese Rohrverbindung nicht nur zerstörungsfrei gelöst werden kann, sondern auch eine ausreichende Belastungsfähigkeit sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufweist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass einer der beiden Köpfe der Verbindungsbolzen einen vom Bolzenschaft getrennten Bauteil mit einem in eine stirnseitige Schaftausnehmung eingreifenden Kupplungsansatz bildet, dass der lose Kopf der Verbindungsbolzen ein Muttergewinde für eine den Bolzenschaft koaxial durchsetzende Verbindungsschraube aufweist und dass die halsseitigen Köpfe der Verbindungsbolzen von einem auf der Halsinnenseite vorgesehenen Schutzkragen umgeben sind.
Der Ersatz der bekannten Verbindungsnieten durch Verbindungsbolzen mit einem festen und einem losen Kopf, der mit einem Kupplungsansatz in eine entsprechende, stirnseitige Schaftausnehmung eingreift und mit dem Bolzenschaft über eine diesen durchsetzende Verbindungsschraube zusammengehalten wird, erlaubt eine zerstörungsfreie Lösung einer Rohrverbindung mit solchen Verbindungsbolzen ohne die Belastungsfähigkeit dieser Verbindung zu beeinträchtigen, weil die Verbindungsschraube zwischen dem Bolzenschaft und dem losen Kopf nicht durch Querkräfte belastet werden kann, wie sie bei einer Axialbevegung der Bohrrohre auftreten. Diese die Verbindungsbolzen auf Scherung beanspruchenden Kräfte werden alleine durch den Bolzenschaft aufgenommen, der sich über die Dicke des Bohrrohres und des in dieses Bohrrohr eingreifenden Halses erstreckt.
Entsprechende Kräfte auf den losen Kopf werden über den Kupplungsansatz dieses Kopfes auf den Bolzenschaft übertragen, so dass die Verbindungsschraube lediglich auf Zug beansprucht wird. Wegen des Kupplungsansatzes des losen Kopfes kann ausserdem die Länge des Muttergewindes für die Verbindungsschraube unabhängig von der Kopfhöhe gewählt werden, was eine flache Kopfausbildung erlaubt.
Die Zweiteilung des Verbindungsbolzens macht das Einführen des Verbindungsbolzens in die paarweise fluchtenden Durchgangslöcher von der einen Seite her und das Einsetzen des losen Kopfes von der anderen Seite möglich, wobei der Bolzenschaft in den Durchgangslöchern mit ausreichendem Spiel aufgenommen werden kann, um bei dünnwandigen Bohrrohren unvermeidbare Wandverformungen ausgleichen zu können. Nach dem Verschrauben des Bolzenschaftes mit dem losen Kopf ist die gewünschte Verbindung hergestellt, die auch durch ein Herausdrehen der vorzugsweise mit einem Imbuskopf ausgebildeten Verbindungsschraube gelöst werden kann.
Wegen der weitgehenden Belastungsfreiheit dieser Verbindungsschraube ergibt sich keine Gefahr für ein Verschlagen der Schraubverbindung, zumal die Köpfe der Verbindungsbolzen auf der Innenseite der Bohrrohre von einem Schutzkragen umgeben sind, der verhindert, dass durch die Bohrrohre geführte Konstruktionsteile, beispielsweise Bohrgreifer, an diese Köpfe anschlagen und die Verbindungsbolzen auf Schub beanspruchen.
Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die losen Köpfe der Verbindungsbolzen
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halsseitig vorgesehen werden, weil in diesem Fall die Verbindungsschrauben von der Rohraussenseite betätigbar sind. Darüber hinaus ergibt sich eine einfache Drehsicherung für diese losen Köpfe der Verbindungsbolzen, indem diese Köpfe mit einer zur Bolzenachse parallelen Abflachung versehen werden, die mit einem entsprechenden Gegenanschlag des Schutzkragens zusammenwirkt. Die Verbindungsschraube zum Befestigen des losen Kopfes mit dem Bolzenschaft kann daher ohne Schwierigkeiten von aussen durch den Schaft in das Muttergewinde des losen Kopfes eingedreht werden.
Um einen wirksamen Schutz der halsseitigen Köpfe der Verbindungsbolzen vor einer Belastung durch Konstruktionsteile, die durch die Bohrrohre geführt werden, zu erhalten, empfiehlt es sich, die Dicke des Schutzkragens an die halsseitige Kopfhöhe der Verbindungsbolzen anzugleichen. Diese Massnahme sichert ausserdem einen geringstmöglichen radialen Überstand einer solchen Verbindung.
Weisen die Schutzkragen für die halsseitigen Köpfe der Verbindungsbolzen in axialer Richtung auslaufende Abweisspitzen auf, so kann auch die Belastung der Schutzkragen durch Bohrgreifer od. dgl. auf ein Minimum herabgesetzt werden, weil ja die durch die Bohrrohre geführten Konstruktionsteile mit einem entsprechenden Spiel in die Bohrrohre eingreifen und durch die Abweisspitzen abgelenkt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein mit Hilfe einer erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung an ein anderes
Bohrrohr angeschlossenes Bohrrohr,
Fig. 2 einen Axialschnitt nach der Linie (IM !) der Fig. 1 in einem grösseren Massstab und
Fig. 3 eine Innenansicht dieser Verbindung im Bereich eines Verbindungsbolzens ebenfalls in einem grösseren
Massstab.
Die Vorrichtung zum Verbinden zweier stumpf aneinanderstossender Bohrrohre (1) und (2) weist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen auf der Innenseite des einen Bohrrohres (2) angesetzten, durch einen eingeschweissten Blechring gebildeten, eingezogenen Hals (3) auf, der beim Zusammenfügen der beiden
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Durchgangslöchern (4) versehen, die in der Verbindungslage der beiden Bohrrohre (1) und (2) miteinander paarweise fluchten, so dass in die fluchtenden Durchgangslöcher (4) je ein Verbindungsbolzen (5) eingesetzt werden kann, der aus einem Bolzenschaft (6) mit einem angeformten Kopf (7) und einem losen Kopf (8) besteht.
Dieser lose Kopf (8), der wie der angeformte Kopf (7) die Lochränder der Durchgangslöcher (4) übergreift, ist mit einem mittigen, gegen den Bolzenschaft (6) vorragenden Kupplungsansatz (9) versehen, der in eine stirnseitige Schaftausnehmung (10) eingreift. Zur Verbindung des losen Kopfes (8) mit dem Bolzenschaft (6) dient eine Verbindungsschraube (11), die den Bolzenschaft (6) koaxial durchsetzt und in ein Muttergewinde (12) des Kupplungsansatzes (9) eingreift. Zur Drehsicherung dieser mit einem Imbuskopf (13) versehenen Verbindungsschraube (11) dient in herkömmlicher Weise ein Federring (14).
Auf der Innenseite des Halses (3) ist für die radial einwärts vorragenden Köpfe (8) der Verbindungsbolzen (5) jeweils ein Schutzkragen (15) vorgesehen, dessen Dicke an die Höhe der halsseitigen Köpfe (8) angepasst ist, wie dies der Fig. 2 entnommen werden kann. Diese Schutzkragen (15) laufen in axialer Richtung zu einer Abweisspitze (16) aus, so dass durch die Bohrrohre (1) und (2) geführte Konstruktionsteile abgelenkt werden und für die Schutzkragen (15) keine unzulässigen Belastungen bewirken können. Die losen Köpfe (8) der Verbindungsbolzen (5) bleiben von diesen Konstruktionsteilen aufgrund der sie umgebenden Schutzkragen (15) unberührt.
Zur Drehsicherung sind die losen Köpfe (8) mit einer zur Bolzenachse parallelen Abflachung (17) versehen, die mit einem entsprechend ausgebildeten Anschlag (18) des Schutzkragens (15) zusammenwirken. Dieser Anschlag (18) wird ebenfalls durch eine Abflachung der den Kopf (8) aufnehmenden Ausnehmung (19) des Schutzkragens (15) gebildet, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist.
Zum Lösen der dargestellten Verbindung sind lediglich die Verbindungsschrauben (11) der Verbindungsbolzen (5) aus dem Muttergewinde (12) der losen Köpfe (8) herauszudrehen, bevor die Verbindungsbolzen (5) aus den Durchgangslöchern (4) herausgenommen werden können. Zum Verbinden zweier Bohrrohre sind in umgekehrter Reihenfolge zunächst die Verbindungsbolzen (5) einzusetzen und anschliessend mit den losen Köpfen (8) durch die Verbindungsschrauben (11) zu verbinden. Die zwischen den Bohrrohren (1) und (2) auftretenden Kräfte werden dabei von den Bolzenschäften (6) aufgenommen, ohne die Verbindungsschrauben (11) zu belasten, so dass die Lösbarkeit der Verbindung auch bei hohen Belastungen erhalten bleibt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte beispielsweise der gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel als durchgehender Ring ausgebildete Hals (3) des Bohrrohres (2) in einzelne, axial vorragende Laschen aufgelöst oder die jedem Verbindungsbolzen (5) zugeordneten Schutzkragen (15) durch einen gemeinsamen Schutzring ersetzt werden.