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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungssystem zum Trennen und Verbinden von mehrkanaligen Leitungssystemen welche vorwiegend in Bohrgestängerohren im Anwendungsbereich von hydraulischen Tieflochbohrhämmern Verwendung finden.
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Nach dem Stand der Technik werden zum Bohren in Gesteinsformationen sogenannte On-Top-Hammer (oder auch Außenhämmer genannt) und sogenannte Imlochhammer verwendet.
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On-Top-Hammer haben ihr Schlagwerk außen und oben am Bohrgerät. Die von ihnen erzeugte Schlagenergie wird über eine Stange innerhalb einer Bohrstange nach unten auf die Schlagbohrkrone weitergeleitet. Mit zunehmender Bohrtiefe (ab ca. 30 m) nimmt die zu übertragende Schlagenergie auf die Schlagbohrkrone durch die zunehmenden und sehr groß werdenden Bohrstangenlängen rapide ab. Der Grund hierfür ist die Aufzehrung der von oben in das Bohrgestänge eingeleiteten Schlagenergie innerhalb des Bohrgestänges selbst. Damit hat dieses Bohrverfahren seine Anwendungsgrenzen für große Tiefen sehr bald erreicht.
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Imlochhammer haben ihr Schlagwerk am unteren Ende des Bohrgestänges und als deren Vorteil wird ihre Schlagenergie auch dort erzeugt. Die Effizienz und damit auch die Produktivität von Imlochhämmern ist somit deutlich höher als die von On-Top-Hämmern. Das Antriebsmedium für Imlochhämmer ist derzeit Wasser und Luft. Beide Medien sind nicht umweltbelastend und sind weitverbreitet im Einsatz. Mit Wasser angetriebene Imlochhammer haben eine höhere Produktivität als druckluftbetriebene Imlochhammer. Die mit Wasser angetriebenen Imlochhammer haben als großen Nachteil einen großen Korrosionsverschleiß (Rost) und, da Wasser einen geringen Schmiereffekt auf die beweglichen Teile des Imlochhammers ausübt, einen hohen Abnutzungsverschleiß. Diese Nachteile, die ein mit Wasser angetriebener Imlochhammer hat, wird ein mit Hydrauliköl angetriebener Imlochhammer nicht haben.
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Ein mit Hydrauliköl angetriebener Imlochhammer in seiner Anwendung scheitert jedoch an der ungelösten Frage nach einem anwenderfreundlichen und umweltfreundlichen Hydraulikleitungssystem innerhalb des Bohrgestänges.
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In der Praxis werden allgemein Bohrgestänge für die verschiedensten Bohrtechnikanwendungen typischerweise auf Baustellen in Längen zwischen ca. 2 m bis 3 m bevorratet. Die erforderliche Bohrgestängelänge wird dann nach Bedarf, d. h. je nach erreichter bzw. zu erreichender Bohrtiefe, verlängert. Für die Anwendung eines mit Hydrauliköl betriebenen Imlochhammers bedeutet dies, daß beim Zusammenfügen der Bohrgestänge (Montage) diese an ihren Enden über die in der Bohrtechnik üblichen konischen Gewinde verbunden – werden, wobei auch gleichzeitig an deren Enden die Vorlauf- und Rücklaufhydraulikleitungen für den Transfer des Hydraulikfluides (d. h. auch Hydrauliköl) zum Betrieb des Imlochhammers ebenfalls über eine geeignete Einrichtung verbunden werden müssen. Beim Trennen der Bohrgestänge (Demontage) werden deren Enden über das besagte konischen Gewinde auseinandergeschraubt und gleichzeitig werden die Vorlauf- und Rücklaufhydraulikleitungen für den Transfer des Hydraulikfluides ebenfalls über die eben angegebene geeignete Einrichtung getrennt.
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Wird nach diesen Vorgaben ein Bohrgestänge realisiert, so hat man einige nicht zu übersehende Nachteile. Zu aller erst wird man beim Zusammenbau bzw. beim Verlängerungsvorgang des Bohrgestänges und bei seiner Demontage durch ein unkontrolliertes Leerlaufen der Vor- und Rücklaufleitungen große Verluste an Hydraulikfluid hinnehmen müssen. Dies bedeutet in der Regel, was nicht hingenommen werden kann, eine erhebliche Schädigung und Belastung der Umwelt. Desweiteren muß man beim Montagevorgang, d. h. auch bei der Verlängerung des Bohrgestänges durch zusätzliche Bohrgestängeteile, ein beträchtlicher Zeitverlust beim befüllen und entlüften mit Hydraulikfluid der Vorlauf- und der Rücklaufleitung des Hydrauliksystems im Bohrgestänge hinnehmen. Dies bedeutet, daß die Verfügbarkeit der Anlage durch den erhöhten Aufwand an Rüstzeit bzw. Vorbereitungszeit sehr gering ist und den wirtschaftlichen Vorteil der Verwendung eines Imlochhammers weitgehend vernichtet.
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Um diese eben genannten Nachteile zumindest teilweise zu umgehen wurde vorgeschlagen und versucht, am bzw. innerhalb des Bohrgestänges durchgehend vom Imlochhammer bis nach oben am Bohrgerätekopf zwei sogenannte Ausnehmungen einzufügen und in denen durchgehend zwei Hydraulikschläuche als Vorlauf- und Rücklaufleitung eingelegt wurden. Dieser Lösungsvorschlag bietet als Vorteil, daß der Verlust an Hydraulikfluid gering gehalten werden kann. Gleichzeitig hat dieser Lösungsvorschlag aber den Nachteil, daß bei größeren Bohrtiefen diese bedingt durch die größer werdenden Druckverluste in den Hydraulikdruckschläuchen für den Betrieb eines Imlochhammers begrenzt ist. Desweiteren ist mit diesem Lösungsvorschlag ein hoher anlagentechnischer Aufwand sowie ein hoher Arbeitsaufwand für die Arbeitsvorbereitung notwendig, so daß wirtschaftliche Nachteile mit ihm verbunden sind.
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Einen weitergehenden Lösungsvorschlag bietet die Patentschrift
AT 407 184 B . In dieser Patentschrift wird ein entsprechender Lösungsweg aufgezeigt, wobei dort an den Enden der jeweiligen Bohrstange, bzw. am Imlochhammer und am oberen Bohrgestängeanschluß, sich jeweils eine Einrichtung befindet, mit deren Hilfe die als Versorgungsleitung bezeichnete Vorlaufleitung und dem als Rückströmkanal bezeichnete Rücklaufleitung eines Hydrauliksystems an deren Enden geöffnet und geschlossen werden kann. Grundsätzlich – bleiben bei diesem Lösungsvorschlag die Einrichtungen an den Enden der jeweiligen Bohrstange, bzw. am Imlochhammer und am oberen Bohrgestängeanschluß, beim Montage- und beim Demontagevorgang geschlossen und diese Eigenschaft kommt der Forderung nach einer absoluten Verhinderung des unkontrollierten Leerlaufens der Leitungen nach. Das Öffnen der in dieser Patentschrift bezeichneten Versorgungsleitung und dem Rückströmkanal im verbundenen Zustand der dort als Anschlußende M und Anschlußende W einer Verbindung beispielsweise zweier Bohrgestängeteile wird durch den ankommenden Mediendruck des Hydraulikfluids in der Versorgungsleitung auf die Einrichtungen, die die Leitungen geschlossenen gehalten hatten, durchgeführt. Der Öffnungsvorgang für die Einrichtungen, die die Leitungen geschlossenen gehalten hatten, erfordert von dem ankommenden Mediendruck des Hydraulikfluides in der ankommenden Versorgungsleitung einen Mindestdruck von 3 Bar bis zu einem Maximaldruck von 8 Bar. Bei einer beispielsweise gewünschten Bohrtiefe von ca. 100 m und den in der Praxis üblichen Bohrgestängelängen von 2 bis 3 m Länge wird hier vom ankommenden Mediendruck des Hydraulikfluides an der Summe der Schnittstellen des Bohrgestänges ein sehr beträchtlicher Teil des abgegebenen Arbeitsdruckes vom antreibenden Hydraulikaggregat aufgezehrt und dies ist somit als einen sehr entscheidenden Nachteil, auch in wirtschaftlicher Hinsicht bei der Verwendung dieses Lösungsvorschlages, anzusehen.
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Es ist festzustellen, daß ein ungelöstes Problem bei den Montage- und Demontage-arbeiten das Fehlen einer unkomplizierten und praxisfreundlichen Verbindung bzw. Trennung der Kupplung der einzelnen Teile des Bohrgestängestranges mit den Vor- und Rücklaufleitungen des Hydraulikkreislaufes besteht, ohne das dabei Hydraulikfluid verloren geht und die Umwelt belastet und das prinzipbedingt kein Vorlaufdruckverlust beim öffnen der Kupplungssystemteile entsteht.
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Das Ziel der Erfindung ist ein Kupplungssystem zwischen den einzelnen Teilen des Bohrgestängestranges, d. h. auch die Verbindung zum Imlochhammer und zum Bohrgerätekopf, zu schaffen, die es bei Montage- und Demontagearbeiten der Bohrgestänge untereinander sowie zum Imlochhammer und zum Bohrgerätekopf zuläßt, daß an ihrer Stelle die Vorlauf- und die Rücklaufhydraulikleitung selbsttätig geöffnet bzw. geschlossen werden, ohne das dabei Hydrauliköl aus den Hydraulikleitungen austritt und das damit keine Umweltbelastung eintritt und kein prinzipbedingter Vorlaufdruckverlust beim öffnen der Kupplungssystemteile entsteht.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anwendung eines mit Hydraulikfluid betriebenen Imlochhammers wäre eine höhere Produktivität gegenüber anderen Imlochhämmern nach dem Stand der Technik. Die Erfindung beinhaltet als Aufgabe die Vermeidung der aufgezeigten Nachteile nach dem Stand der Technik den Betrieb eines mit Hydraulikfluid – betriebenen Imlochhammers einschließlich der Komponenten Bohrgestänge und dem antreibenden Bohrkopf zu ermöglichen mit den Eigenschaften, daß beide Seiten der zu verbindenden Komponenten, d. h. Bohrgestänge, Imlochhammer und Bohrgerätekopf, mit jeweils ein als Vater- und Mutterstück ausgebildetes Anschlußstück und dieses mit einem in der Bohrtechnik üblichen konischem Gewinde versehen und einen Verschlußmechanismus für die Hydraulikleitungen als Teil eines Kupplungssystems besitzt, so daß der Verschlußmechanismus für die Hydraulikleitungen beim Vorgang des Zusammenfügens der Komponenten des Bohrstranges geöffnet und beim Vorgang des Trennens der Komponenten die Hydraulikleitungen geschlossen werden, wobei zusätzlich keine Hilfsenergien, wie anstehender Mediendruck in den Hydraulikleitungen, Elektroenergie, Steuerluftdruck oder dgl., zur Betätigung der Mechanismen in den Kupplungssystemteilen in Anwendung kommen.
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Diese Aufgabe wurde bei einer gattungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß der Bohrstrang aus in der Regel mehr als zwei Bohrstangen, dem Imlochhammer und dem Bohrgerätekopf gebildet wird, wobei in diesen Komponenten vorzugsweise zentral und mittig die als Rohr ausgebildete Vorlaufleitung innerhalb der ebenfalls als Rohr ausgebildete Rücklaufleitung bis hin an die Verschlußsysteme innerhalb der als Vater- und Mutterstücken ausgebildeten Enden des Kupplungssystems geführt werden und wobei die Verschlußsysteme im verbundenen Zustand von beispielsweise zwei Bohrstangen die paßgenaue und kooperierende Verbindung von Vorlauf- und Rücklaufleitungen und die Verschlußsysteme im getrennten Zustand von beispielsweise zwei Bohrstangen die Sperrung von Vorlauf- und Rücklaufleitungen bewerkstelligen und wobei der Freiraum zwischen der äußeren Wandung der Rücklaufleitung und der inneren Wandung des Bohrgestängerohres über die als Vater- und Mutterstücken ausgebildeten Enden einer Bohrstange hinaus als offener Kanal für ein Spülmedium oder anderen gasförmigen oder flüssigen Medien Verwendung findet.
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Die erzielten Vorteile dieser Erfindung sind hauptsächlichst darin zu sehen, daß auf einfachste Weise durch die Montage, d. h. die Verschraubung oder Verbindung beispielsweise zweier Bohrstangen, über den verbindenden Schraubvorgang der Kupplungsseiten selbsttätig und gleichzeitig die form- und kraftschlüssige Verbindung der Bohrgestängerohre und die dabei zu einem geeigneten Zeitpunkt öffnenden Verschlußmechanismen mit dem funktionellen Kern eines einzig bestimmenden Elementes der Vater- und Mutterstücken an den Enden der Bohrgestängerohre für einen freien und abgedichteten Durchfluß der Vorlauf- und Rücklaufleitung für das Hydraulikmedium und eine Verbindung der offenen Kanäle für das Spülmedium sich vollzieht.
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Ebenfalls vollzieht sich Trennung oder Demontage auf einfachste Weise, d. h. durch das lösen der Verschraubung von beispielsweise zweier Bohrstangen, über einen lösenden und die Kupplungsseiten trennenden Schraubvorgang werden diese selbsttätig und gleichzeitig die form- und kraftschlüssige Verbindung der Bohrgestängerohre getrennt und es schließen dabei zu einem geeigneten Zeitpunkt die Verschlußmechanismen mit dem funktionellen Kern eines einzig bestimmenden Elementes der Vater- und Mutterstücken an den Kupplungsseiten der Bohrgestängerohre für eine Sperrung der Vorlauf- und Rücklaufleitung für das Hydraulikmedium.
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Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, daß ein unkontrolliertes Leerlaufen der mit Hydraulikfluid gefüllten Vorlauf- und Rücklaufleitungen während des Montage- bzw. Demontagevorganges, von beispielsweise zweier Bohrstangen, nicht erfolgen kann. Damit kann als Vorteil eine praxisgerechte Vorratshaltung von bereits mit Hydraulikmedien gefüllten Bohrgestängerohren erfolgen im Sinne einer technologischen Verbesserung der Anwendung der Bohrtechnik mit Imlochhämmern.
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Eine besonders günstige Ausbildungsform der Erfindung wurde erreicht durch eine strömungstechnisch optimierte Führung der Leitungswege von Vorlauf- und Rücklaufleitung des Hydrauliksystems innerhalb der mit ihren Verschlußsystemen als Vater- und Mutterstück mit ihren funktionellen Kernen eines einzig bestimmenden Elementes ausgebildeten Kupplungsseiten mit dem Ziel der Vermeidung von zu hohen hydraulischen Leitungsdruckverlusten. Dieses Ziel der Vermeidung von zu hohen hydraulischen Leitungsdruckverlusten wurde dadurch erreicht, daß der Volumenstrom des Hydraulikmediums in seinem Verlauf in den Vor- und Rücklaufleitungen keinen Strömungswiderstand in zu durchfließenden Federn hat und in seinem weiteren in Verlauf Überströmkanäle vorfindet, die im Querschnitt möglichst größer sind als die Querschnitte der Vorlauf- und Rücklaufleitungen selbst und das Volumenstromumlenkungen innerhalb des Hydrauliksystems der als Vater- und Mutterstück ausgebildeten Kupplungsseite mit ihren Verschlußsystemen strömungstechnisch möglichst optimal gestaltet wurden.
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Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen von lediglich einem Ausführungsweg in den näher darstellenden Zeichnungen erläutert.
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Es wird gezeigt in
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1 Kupplungssystem getrennt im Längsschnitt
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2 Kupplungssystem halbverbunden im Längsschnitt
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3 Kupplungssystem verbunden im Längsschnitt
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Für alle Figuren geltend sind die Teile mit ihren Bezeichnungen in der beiliegenden Bezeichnungsliste angegeben.
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Erläuterung zu Fig. 1:
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1 zeigt in der vorzugsweisen Ausführung die Enden einer Bohrstange mit den für die Funktion der Erfindung relevanten Kupplungssystemteilen als Vaterstück und als Mutterstück. An dem äußeren Bohrgestängerohr (4) befinden sich an dessen Enden die relevanten Kupplungssystemteile als Vaterstück (35) und als Mutterstück (36). Dicht hinter dem Vaterstück (35) und dem Mutterstück (36) können als Montagehilfe auf der Außenseite des Bohrgestängerohres (4) zwecks einer unterstützenden Montagehilfe Schlüsselflächen angebracht sein. Zur Befestigung eines Bohrgestängerohres (4) an ein beispielsweise nachfolgendem Bohrgestängerohr (4) ist auf der Seite des Mutterstücks (36) ein konisches Innengewinde (34') und auf der Seite des Vaterstücks (35) ein dazu passendes konisches Außengewinde (34) angebracht. Ein Spülmediumkanal (37) wird gebildet durch die Begrenzung durch die Innenseite des Bohrgestängerohres (4) und den Außenseiten des äußeren Druckrohres (2), des Adapterteiles-Mutterstück (7), des Adapterteiles-Vaterstück (5) und dem freien Durchfluß durch die radial angeordneten Durchflußbohrungen in den Stützringen für das innere und äußere Druckrohr (3), (3') und dem Stützring für das äußere Adapterteil-Vaterstück (6) und dem Stützring für das äußere Adapterteil-Mutterstück (10), wobei nach dem Stützring für das äußere Adapterteil-Vaterstück (6) und dem Stützring für das äußere Adapterteil-Mutterstück (10) ein freier Auslauf gewährt ist.
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Für die erste Berührung der mit Hydraulikmedium führenden Teile des Kupplungssystemes mit Vaterstück (35) und Mutterstück (36) beim Montagevorgang ist die äußere Dichtfläche des Adapterteiles-Vaterstück (15) und die innere Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück (16) und den Dichtelementen zur Abdichtung (28) zwischen diesen beiden Teilen. Damit wird im weiteren Verlauf des Montagevorganges bzw. der Verbindung von beispielsweisen zwei Bohrgestängerohren (4) über das Kupplungssystem mit Vaterstück (35) und Mutterstück (36) jeglicher unkontrollierte Austritt eines Hydraulikmediums verhindert.
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Der in der 1 dargestellte Schaltzustand des Kupplungssystems von Vaterstück (35) und Mutterstück (36) ist der einer kompletten und gleichzeitigen Sperre der Vorlaufkanäle (31), (31') und der Rücklaufkanäle (32), (32'). Dieser Zustand der kompletten und gleichzeitigen Sperre der Vorlaufkanäle (31), (31') und der Rücklaufkanäle (32), (32') wird realisiert durch das Steuerteil-Vaterstück (13) auf der Vaterstückseite (35) und durch das Steuerteil-Mutterstück (14) auf der Mutterstückseite (36) des Kupplungssystems, wobei das Steuerteil-Vaterstück (13) auf der Vaterstückseite (35) und das Steuerteil-Mutterstück (14) auf der Mutterstückseite (36) des Kupplungssystems die einzig bestimmenden Elemente für den Steuerungsvorgang bei dem Öffnungsvorgang während des Montagevorganges und für den Schließvorgang während des Demontagevorganges und in diesen Vorgängen für die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle des Hydrauliksystems im Bereich des gesamten Kupplungssystems bestimmend sind.
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Das Steuerteil-Vaterstück (13) auf der Vaterstückseite (35) in 1 ist in seinem Bewegungsraum verschiebbar und anliegend auf der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres (25), der begrenzt wird durch die Anschlagfläche der Anschlaghülse-Vaterstück (22), die als funktionelle „Öffnungs-Endlage” bezeichnet wird, und der Begrenzung durch den in das Innere des Endes des inneren Druckrohres (1) eingeschraubten Anschlagstopfens (24) mit seiner Anschlagfläche (39), die wiederum als funktionelle „Verschluß-Endlage” bezeichnet wird.
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Die Feder (11) auf der Vaterstückseite (35) hat ihren Bewegungsraum innerhalb der Anschlaghülse-Vaterstück (12) und der Oberfläche des inneren Druckrohres (1) für den Vorlaufkanal zwischen dem Stützring für das innere und äußere Druckrohr (3) und der Federanschlagfläche (23) am Steuerteil-Vaterstück (13). In der in 1 dargestellten funktionellen „Verschluß-Endlage” für das Vaterstück (35) drückt die Feder (11) auf der Vaterstückseite (35) innerhalb ihres Bewegungsraumes das Steuerteil-Vaterstück (13) gegen die Anschlagfläche (39) des Anschlagstopfen (24) mit der Folge, daß das in dem inneren Druckrohr (1) enthaltene Hydraulikmedium nicht über die kurz vor dem Anschlagstopfen (24) sich befindenden Überlauföffnungen (30) und zwischen der inneren Dichtfläche des Steuerteiles-Vaterstück (19) und der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres (25) durchfließt und von den Dichtelementen (26) an einer unkontrollierten Entleerung des inneren Druckrohres (1) gehindert wird. Des weiteren ist in der in 1 dargestellten funktionellen „Verschluß-Endlage” für das Vaterstück (35) in Verbindung mit dem Steuerteil-Vaterstück (13) zu erkennen, daß ein durchfließen des im Rücklaufkanal-Vaterstückseite (32) enthaltene Hydraulikmediums zwischen der inneren Dichtfläche des Adapterteil-Vaterstück (8) und der äußeren Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück (20) nicht möglich ist und von den Dichtelementen (27) an einer unkontrollierten Entleerung des Rücklaufkanal-Vaterstückseite (32) gehindert wird.
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Das Steuerteil-Mutterstück (14) auf der Mutterstückseite (36) in 1 ist in seinem Bewegungsraum verschiebbar und anliegend auf der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres (25'), der begrenzt wird zwischen der Anschlagfläche der Anschlaghülse-Mutterstück (22'), die als funktionelle „Öffnungs-Endlage” bezeichnet wird, und der Begrenzung durch den in das Innere des Endes des inneren Druckrohres eingeschraubten Anschlagstopfen (24') mit seiner Anschlagfläche (39'), die wiederum als funktionelle „Verschluß-Endlage” bezeichnet wird.
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Die Feder (11') auf der Mutterstückseite (36) hat ihren Bewegungsraum innerhalb der Anschlaghülse-Mutterstück (12') und der Oberfläche des inneren Druckrohres (1) für den Vorlaufkanal zwischen dem Stützring für das innere und äußere Druckrohr (3') und der Federanschlagfläche (23') am Steuerteil-Mutterstück (14). In der in 1 dargestellten funktionellen „Verschluß-Endlage” für das Mutterstück (36) drückt die Feder (11') auf der Mutterstückseite (36) innerhalb ihres Bewegungsraumes das Steuerteil-Mutterstück (14) gegen die Anschlagfläche (39') des Anschlagstopfen (24') mit der Folge, daß das in dem inneren Druckrohr (1) enthaltene Hydraulikmedium nicht über die kurz vor dem Anschlagstopfen (24') sich befindenden Überlauföffnungen (30') und zwischen der inneren Dichtfläche des Steuerteiles-Mutterstück (19') und der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres (25') durchfließt und von den Dichtelementen (26') an einer unkontrollierten Entleerung des inneren Druckrohres (1) gehindert wird. Des weiteren ist in der in 1 dargestellten funktionellen „Verschluß-Endlage” für das Mutterstück (36) in Verbindung mit dem Steuerteil-Mutterstück (14) zu erkennen, daß ein durchfließen des im Rücklaufkanal-Mutterstückseite (32') enthaltene Hydraulikmedium zwischen der inneren Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück (9) und der äußeren Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück (20') nicht möglich ist und von den Dichtelementen (27') an einer unkontrollierten Entleerung des Rücklaufkanal-Mutterstückseite (32') gehindert wird.
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Erläuterung zu Fig. 2:
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2 zeigt die Enden der relevanten Kupplungssystemteile als Vaterstück (35) und als Mutterstück (36) beispielsweise von Bohrstangen, so wie sie in 1 angegeben worden sind, in einer ausgewählten Stellung wie sie während des Montagevorganges und während des Demontagevorganges vorkommt und hier als „halbverbundene” Stellung bezeichnet wird. Diese „halbverbundene” Stellung der Kupplungssystemteile ist gekennzeichnet durch die Zurücklegung auf einem Teil der gesamten Gewindelänge vom konischen Außengewinde (34) auf der Vaterstückseite und dem konischen Innengewinde (34') auf der Mutterstückseite während des Montagevorganges, d. h. dem Verbinden von beispielsweise zweier Bohrgestängeenden, nach der Zurücklegung eines sogenannten „Gewindeeinfädelweges” von ca. 40%, der als solcher die hinreichend genaue axiale Positionierung der Kupplungssystemteile während des weiteren Montagevorganges garantiert, und einem sogenannten „Anschnäbelweg” von ca. 20% der Gesamtlänge der konischen Gewinde (34) und (34'), welcher sich daran anschließt um die sichere Einführung des Adapterteil-Vaterstück (5) mit seiner äußeren Dichtfläche (15) in die Anschlußseite des Adapterteil-Mutterstück (7) mit seiner inneren Dichtfläche (16) und um einschließlich die sichere Abdichtung mit den Dichtelementen (28') zu erreichen.
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Sinngemäß gelten die eben beschriebenen Verhältnisse wie sie sich beispielhaft während des Montagevorganges haben darstellen lassen auch in ihrer Umkehrung in dem Demontagevorgang des Kupplungssystems. Beim Demontagevorgang wird die halbverbundene Stellung des Kupplungssystems dadurch rückgängig gemacht, in dem durch den Schraubvorgang entlang der konischen Gewinde (34), (34') der „Anschnäbelweg” in Richtung des „Einfädelweg” durchfahren und der „Anschnäbelweg” verlassen wird mit der Wirkung, daß die Feder (11) das Steuerteil-Vaterstück (13) bzw. die Feder (11') und das Steuerteil-Mutterstück (14), egal in welcher Endlage sie sich auch befunden haben, in die funktionelle „Verschluß-Endlage” vor dem Ende des „Anschnäbelweges” bewegen und daß damit kein unkontrolliertes Leerlaufen der Hydraulikkanäle (31), (31'), (32) und (32') erfolgen kann.
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In der als „halbverbunden” bezeichneten Stellung der Kupplungssystemteile wurden in der Darstellung von 2 die funktionelle Endlage für das Steuerteil-Vaterstück (13) die „Verschluß-Endlage” und die funktionelle Endlage für das Steuerteil-Mutterstück (14) die „Öffnungs-Endlage” gewählt, weil sie eine der ungünstigsten Konstellationen zwischen den funktionellen Endlagen „Öffnungs-Endlage” und „Verschluß-Endlage” während des Montagevorganges und des Demontagevorganges bietet. Es ist also so, daß aus welchen Gründen auch immer wie in 2 dargestellt, nach Beendigung des „Einfädelweges” und des „Anschnäbelweges” beim Montagevorgang des Kupplungssystems, daß das Steuerteil-Vaterstück (13) mit seiner Anschlagfläche (17) an der Anschlagfläche (18) des Steuerteil-Mutterstück (14) anliegt und daß dadurch in der Folge auch durch die anliegende Abdichtung der äußeren Dichtflächen des Steuerteil-Vaterstück (21) und der inneren Dichtflächen des Steuerteil-Mutterstück (21') in Verbindung mit der dichtenden Wirkung der Dichtelemente (28) sich der Freiraum für den Vorlaufdurchfluß (33) in dem Steuerteil-Vaterstück (13) und in dem Steuerteil-Mutterstück (14) ausbildet und daß das Steuerteil-Mutterstück (14) durch den Druck der Feder (11') gegen den Anschlagstopfen (24') mit seiner Anschlagfläche (39') anliegt und somit für das Mutterstück (36) die funktionelle „Verschluß-Endlage” besteht, wobei dadurch keine Durchflußmöglichkeit im Vorlaufkanal-Vaterstückseite (31) sowie im Vorlaufkanal-Mutterstückseite (31') und im Freiraum für den Vorlaufdurchfluß (33) möglich ist.
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Sind nun, aus welchen Gründen wiederum auch immer, die eben beschriebenen funktionellen Endlagen von dem Steuerteil-Vaterstück (13) und dem Steuerteil-Mutterstück (14) vertauscht, so ist ebenfalls keine Durchflußmöglichkeit in der Vorlaufkanal-Vaterstückseite (31) sowie in der Vorlaufkanal-Mutterstückseite (31') und im Freiraum für den Vorlaufdurchfluß (33) möglich.
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Wird nun weiterhin in der 2 die funktionelle Endlage für das Steuerteil-Vaterstück (13) die „Öffnungs-Endlage” und die funktionelle Endlage für das Steuerteil-Mutterstück (14) die „Verschluß-Endlage” betrachtet, so erkennt man durch die Lage des Steuerteil-Vaterstück (13), daß sich der Rücklaufkanal (41) und der Verbindungsraum-Rücklauf (42) gebildet haben und des weiteren wird durch die Lage des Steuerteil-Mutterstück (14) eine Sperrung des Rücklaufkanal (41') durch das gegenüberliegende Anliegen der inneren Dichtfläche des Adapterteiles-Mutterstück (9) und der äußeren Dichtfläche des Steuerteiles-Mutterstück (20') in Verbindung mit den Dichtelementen (27') gesperrt und es wird ebenso ein Durchfluß über den Rücklaufkanal-Vaterstückseite (32) sowie im Rücklaufkanal-Mutterstückseite (32') und im Verbindungsraum-Rücklauf (42) verhindert. Sind nun, aus welchen Gründen wiederum auch immer, die eben beschriebenen funktionellen Endlagen von dem Steuerteil-Vaterstück (13) und dem Steuerteil-Mutterstück (14) vertauscht, so ist ebenfalls keine Durchflußmöglichkeit in der Rücklaufkanal-Vaterstückseite (41) sowie in der Rücklaufkanal-Mutterstückseite (41') und im Verbindungsraum-Rücklauf (42) gegeben.
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Außerdem ist durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums beispielsweise im Vorlaufkanal oder im Rücklaufkanal keine Übertrittsmöglichkeit des Hydraulikmediums vom Vorlaufkanal in den Rücklaufkanal oder umgekehrt möglich, da dies die Dichtelemente (26) und (26') in der funktionellen „Öffnungs-Endlage” auf der Seite von Vaterstück (35) bzw. Mutterstück (36) verhindern.
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In allen denkbaren Fällen der Stellungen des Steuerteil-Vaterstück (13) im Vaterstück (35) und des Steuerteil-Mutterstück (14) im Mutterstück (36) im Kupplungssystem wird nach erfolgtem durchfahren von „Einfädelweg” und „Anschnäbelweg” längs der konischen Gewinde (34), (34') während des Montagevorganges durch die äußere Dichtfläche des Adapterteiles-Vaterstück (15) und die innere Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück (16) und den Dichtelementen (28') zur Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen jeglicher unkontrollierte Austritt eines Hydraulikmediums verhindert.
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Der abgedichtete Verbund des Spülmediumkanales (37) auf der Seite des Vaterstücks (35) und auf der Seite des Mutterstücks (36) ist in der halbverbundenen Stellung des Kupplungssystems nicht gegeben, da die Anlagefläche-Vaterstück (43) und die Anlagefläche-Mutterstück (43') nicht gegenseitig anliegen.
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Erläuterung zu Fig. 3:
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Wie in der Erläuterung zu 2 für den halbverbundenen Zustand einleitend beschrieben wird der Montagevorgang zur Erreichung der „verbundenen” Stellung der Kupplungssystemteile mit Vaterstück (35) und Mutterstück (36) durch den Schraubvorgang entlang der gesamten Gewindelänge vom konischen Außengewinde auf der Vaterstückseite (34) und dem konischen Innengewinde auf der Mutterstückseite (34') bis zum gegenseitigen anliegen der Anlagefläche-Vaterstück (43) und der Anlagefläche-Mutterstück (43') fortgeführt. Diese „verbundene” Stellung der Kupplungssystemteile mit Vaterstück (35) und Mutterstück (36) ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Adapterteiles-Mutterstück (7) entlang der äußeren Dichtfläche des Adapterteiles-Vaterstück (15) bis in die Nähe des Stützringes (6) für das Adapterteil-Vaterstück gefahren wird und sich der Freiraum für den Spülmedienanschluß (38) bildet und daß im weiteren, wie beispielhaft in der 2 dargestellt, es auch für andere Stellungen von Steuerteil-Vaterstück (13) und Steuerteil-Mutterstück (14) möglich ist, durch die Schiebewirkung des hier in der funktionellen „Öffnungs-Endlage” stehenden Steuerteil-Vaterstück (13) und das durch sein gedichtetes Anliegen an das Steuerteil-Mutterstück (14) dieses in die „Öffnungs-Endlage” während des Montagevorganges schiebt mit dem Ergebnis, daß daraus der Verbindungsraum-Rücklauf (42), der Freiraum für den Vorlaufdurchfluß (33) gebildet und der Rücklaufkanal für das Steuerteil-Vaterstück (41), der Rücklaufkanal für das Steuerteil-Mutterstück (41') und die Überlauföffnungen (30) im inneren Druckrohr der Vaterstückseite, die Überlauföffnungen im inneren Druckrohr der Mutterstückseite (30') mit der Folge freigegeben werden, so daß ein ungehinderter Durchfluß des Hydraulikmediums von der Vorlaufkanal-Vaterstückseite (31), über die Überlauföffnungen (30) im inneren Druckrohr der Vaterstückseite, über den Freiraum für den Vorlaufdurchfluß (33), über die Überlauföffnungen (30') im inneren Druckrohr der Mutterstückseite in den Vorlaufkanal-Mutterstückseite (31') und daß gleichzeitig ein ungehinderter Durchfluß des Hydraulikmediums vom Rücklaufkanal-Mutterstückseite (32'), über den Rücklaufkanal Steuerteil-Mutterstück (41'), über den Verbindungsraum-Rücklauf (42), über den Rücklaufkanal Steuerteil-Vaterstück (41), in den Rücklauflaufkanal-Vaterstückseite (32) gegeben ist.
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Außerdem ist durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums beispielsweise im Vorlaufkanal oder im Rücklaufkanal keine Übertrittsmöglichkeit des Hydraulikmediums vom Vorlaufkanal in den Rücklaufkanal oder umgekehrt bzw. in den Spülmedienkanal möglich, da dies die Dichtelemente (26) und (26') in der funktionellen „Öffnungs-Endlage” auf der Seite von Vaterstück (35) bzw. Mutterstück (36) und die Dichtelemente (28') verhindern. Der Demontagevorgang zum Verlassen der „verbundenen” Stellung der Kupplungssystemteile mit Vaterstück (35) und Mutterstück (36) wird durch einen entgegengesetzten Schraubvorgang entlang der gesamten Gewindelänge vom konischen Außengewinde auf der Vaterstückseite (34) und dem konischen Innengewinde auf der Mutterstückseite (34') bis zum Ende desselben durchgeführt, wobei vor dem Verlassen des „Anschäbelweges” das Steuerteil-Vaterstück (13) und das Steuerteil-Mutterstück (14) durch den Druck der Feder (11) und der Feder (11') beide in die funktionelle „Verschluß-Endlage” gebracht werden und daß damit kein unkontrolliertes Leerlaufen des Hydraulikmediums aus den Vorlaufkanälen (31), (31') und den Rücklaufkanäle (32), (32') möglich ist, wobei zusätzlich beim Beginn des Demontagevorganges durch Aufheben des Anliegens der Anlageflächen (43), (43') von Vaterstück (35) und Mutterstück (36) der Freiraum für den Spülmedienanschluß (38) geöffnet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- inneres Druckrohr
- 2
- äußeres Druckrohr
- 3
- Stützring für inneres und äußeres Druckrohr mit radial angeordneten Durchlaßbohrungen für den Rücklaufkanal und für den Spülmedienkanal auf der Vaterstückseite
- 3'
- Stützring für inneres und äußeres Druckrohr mit radial angeordneten Durchlaßbohrungen für den Rücklaufkanal und für den Spülmedienkanal auf der Mutterstückseite
- 4
- äußeres Bohrgestängerohr
- 5
- Adapterteil-Vaterstück
- 6
- Stützring für Adapterteil-Vaterstück mit radial angeordneten Durchlaßbohrungen für den Spülmedienkanal
- 7
- Adapterteil-Mutterstück
- 8
- Innere Dichtfläche für das Adapterteil-Vaterstück
- 9
- Innere Dichtfläche für das Adapterteil-Mutterstück
- 10
- Stützring für Adapterteil-Mutterstück mit radial angeordneten Durchlaßbohrungen für den Spülmedienkanal
- 11
- Feder-Vaterstückseite
- 11'
- Feder-Mutterstückseite
- 12
- Anschlaghülse-Vaterstück
- 12'
- Anschlaghülse-Mutterstück
- 13
- Steuerteil-Vaterstück
- 14
- Steuerteil-Mutterstück
- 15
- Äußere Dichtfläche des Adapterteil-Vaterstück
- 16
- Innere Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück
- 17
- Anschlagfläche des Steuerteil-Vaterstück
- 18
- Anschlagfläche des Steuerteil-Mutterstück
- 19
- Innere Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück in Richtung inneres Druckrohr
- 19'
- Innere Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück in Richtung inneres Druckrohr
- 20
- äußere Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück in Richtung innere Dichtfläche des Adapterteil-Vaterstück
- 20'
- äußere Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück in Richtung innere Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück
- 21
- äußere Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück vor der Anschlagfläche des Steuerteil-Vaterstück
- 21'
- innere Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück vor der Anschlagfläche des Steuerteil-Mutterstück
- 22
- Anschlagfläche der Anschlaghülse-Vaterstück
- 22'
- Anschlagfläche der Anschlaghülse-Mutterstück
- 23
- Federanschlagfläche am Steuerteil-Vaterstück
- 23'
- Federanschlagfläche am Steuerteil-Mutterstück
- 24
- Anschlagstopfen zur Endlagenbegrenzung für Steuerteil-Vaterstück bei entspannter Feder-Vaterstück
- 24'
- Anschlagstopfen zur Endlagenbegrenzung für Steuerteil-Mutterstück bei entspannter Feder-Mutterstück
- 25
- äußere Dichtfläche des inneren Druckrohres zwischen der Anschlagfläche der Anschlaghülse-Vaterstück und dem Ende des inneren Druckrohres mit dem Anschlagstopfen auf der Vaterstückseite
- 25'
- äußere Dichtfläche des inneren Druckrohres zwischen der Anschlagfläche der Anschlaghülse-Mutterstück und dem Ende des inneren Druckrohres mit dem Anschlagstopfen auf der Mutterstückseite
- 26
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der inneren Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück in Richtung inneres Druckrohr und der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres auf der Vaterstückseite
- 26'
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der inneren Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück in Richtung inneres Druckrohr und der äußeren Dichtfläche des inneren Druckrohres auf der Mutterstückseite
- 27
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der inneren Dichtfläche des inneren Adapterteil-Vaterstück und der äußeren Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück
- 27'
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der inneren Dichtfläche des inneren Adapterteil-Mutterstück und der äußeren Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück
- 28
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der äußeren Dichtfläche des Steuerteil-Vaterstück und der inneren Dichtfläche des Steuerteil-Mutterstück
- 28'
- ein oder zwei Dichtelemente zur Abdichtung zwischen der äußeren Dichtfläche des Adapterteil-Vaterstück und der inneren Dichtfläche des Adapterteil-Mutterstück
- 30
- Überlauföffnungen im inneren Druckrohr der Vaterstückseite
- 30'
- Überlauföffnungen im inneren Druckrohr der Mutterstückseite
- 31
- Vorlaufkanal-Vaterstückseite
- 31'
- Vorlaufkanal-Mutterstückseite
- 32
- Rücklaufkanal-Vaterstückseite
- 32'
- Rücklaufkanal-Mutterstückseite
- 33
- Freiraum für den Vorlaufdurchfluß in den Steuerteilen von Steuerteil-Vaterstück und Steuerteil-Mutterstück
- 34
- Konisches Außengewinde zur Verbindung auf der Vaterstück-Seite
- 34'
- Konisches Innengewinde zur Verbindung auf der Mutterstück-Seite
- 35
- Vaterstück
- 36
- Mutterstück
- 37
- Spülmedienkanal
- 38
- Freiraum für Spülmediendurchfluß bei erfolgtem Montage- bzw. Verbindungsvorgang der Kupplungssystemteile Vaterstück und Mutterstück
- 39
- Anschlagfläche-Verschlußstopfen für Steuerteil-Vaterstück
- 39'
- Anschlagfläche-Verschlußstopfen für Steuerteil-Mutterstück
- 41
- Rücklaufkanal Steuerteil-Vaterstück
- 41'
- Rücklaufkanal Steuerteil-Mutterstück
- 42
- Verbindungsraum-Rücklauf
- 43
- Anlagefläche-Vaterstück
- 43'
- Anlagefläche-Mutterstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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