DE1218378B

DE1218378B - Gewindeverbindung, insbesondere fuer Schwerstangen

Info

Publication number: DE1218378B
Application number: DE1963R0036851
Authority: DE
Inventors: John Francis Gormley; Sterling Guy Marshall
Original assignee: Reed Roller Bit Co
Current assignee: Reed Roller Bit Co
Priority date: 1963-12-20
Filing date: 1963-12-20
Publication date: 1966-06-08

Description

Gewindeverbindung, insbesondere für Schwerstangen Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewindeverbindung, insbesondere für Schwerstangen, die beim Tiefbohren verwendet werden.
Beim Tiefbohren ist es üblich, am unteren Ende eines Bohrgestänges eine oder mehrere Schwerstangen vorzusehen. Das Bohrgestänge und die Schwerstangen dienen dazu, einen Bohrmeißel zu heben, zu senken und anzutreiben, der am unteren Ende der Schwerstange befestigt ist, und haben weiter die Aufgabe, Bohrspülung zum Bohrmeißel und zur Sohle des Bohrloches zu führen, um das beim Bohrvorgang anfallende Bohrklein zu entfernen.
Eine Schwerstange besteht aus einem langen und schweren Rohr. Es können eine Reihe von Schwerstangen vorgesehen sein, um die gewünschte Bohrmeißelbelastung beim Bohren zu erzielen. Obwohl sich die Schwerstangen am unteren Ende des leichteren und biegsameren Bohrgestänges befinden, suchen sie den Bohnneißel so zu führen, daß dieser gerade bohrt.
Es sind Schwerstangen bekannt, die Gewindemuffen mit aufgeschrumpftenAuflageabschnitten aufweisen, die wiederum flüssigkeitsdichte Verbindungen bilden. Zahlreiche dieser bekannten Schwerstangen verwenden konische Gewindeabschnitte oder konische Auflageabschnitte, um abgedichtete Verbindungen zu erreichen. Die Schwierigkeit bei dieser Art von Schwerstangen besteht darin, daß sie sorgfältig bearbeitet werden müssen, um einen guten Sitz sämtlicher Auflageflächen zu gewährleisten, wenn die ineinandergreifenden Schwerstangenteile ihre Einbaulage einnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Schwerstange zum Tiefbohren, insbesondere eine verbesserte Spann- und Dichtungsmuffe für eine solche Schwerstange zu schaffen, die eine verbesserte Schrumpf- und Gewindeverbindung zwischen der Schwerstange und der Verbindungsmuffe ermöglicht, um einen Bruch der Schwerstange im Bereich des letzten eingeschraubten Gewindeganges und im Bereich neben der Verbindungsmuffe auszuschalten. Eine solche Schwerstange soll ein verjüngtes Ende mit einem Gewinde besitzen, und es soll ferner ein allmählicher oder absatzweiser übergang von der dicken Wand der Stange zu dem Ende mit dem Gewinde vorhanden sein. Weiter sollen die während des Bohrvorganges in der Verbindung zwischen der Schwerstange und der Verbindungsmuffe auftretenden Spannungen zwischen der Schwerstange und der Verbindungsmuffe gleichmäßiger verteilt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Verbindungsanordnung aus, die aus einem Paar rohrförmiger Teile besteht, von denen das eine Teil mit einem Innengewindeabschnitt und das andere Teil mit einem eingreifenden Außengewindeabschnitt versehen ist. Die Erfindung besteht darin, daß das eine Teil eine erste innere zylindrische Auflagefläche neben dessen Innengewindeabschnitt und eine zweite innere zylindrische Auflagefläche neben der ersten Auflagefläche aufweist, daß der Durchmesser der zweiten Auflagefläche größer ist als derjenige der ersten Auflagefläche, und daß das andere rohrförmige Teil ebenfalls zylindrische Auflageflächen aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie mit den entsprechenden Abschnitten in dem ersten Teil übereinstimmen und darin befestigbar sind.
Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Teilansicht einer Schwerstangenverbindung gemäß der Erfindung, teilweise aufgeschnitten, F i g. 2 eine Teilansicht der in F i g. 1 gezeigten Schwerstange, teilweise aufgeschnitten, F i g. 3 eine Teilansicht der in F i g. 1 gezeigten Schwerstangenmuffe, teilweise aufgeschnitten.
Mit 1 ist eine Schwerstange bezeichnet, die aus einem rohrförmigen Teil 2 mit einer dicken Wand besteht, das ein verjüngtes Ende 3 besitzt. Durch die Schwerstange 1 erstreckt -sich eine Bohrung 4, um in bekannter Weise einen Bohrspülungsumlauf vom Bohrgestänge zum Bohrmeißel zu schaffen. In der Nähe der Stimfläche 5 der Schwerstange ist ein Außengewindeabschnitt 6 vorgesehen. Eine erste äußere zylindrische Auflagefläche7 ist neben dem Gewindeabschnitt 6 und eine zweite zylindrische Auflagefläche8 ist neben der ersten zylindrischen Auflagefläche 7 angeordnet.
Eine Verbindungsmuffe 9 für eine Schwerstange weist einen Gewindeansatz 10, der mit einer anderen Schwerstange oder dem Bohrgestänge verbunden wird, auf. Die Verbindungsmuffe 9 besitzt ferner einen Innengewindeabschnitt 11, in dem der Außengewindeabschnitt 6 des Schwerstangenteiles 2 eingeschraubt wird. In der Verbindungsmuffe ist eine erste innere zylindrische Auflagefläche 12 neben dem Gewindeabschnitt 11 und eine zweite innere zylindrische Auflagefläche 13 neben der ersten zylindrischen Auflagefläche 12 vorgesehen. In der Verbindungsmuffe 9 ist ferner ein sich radial nach innen erstreckender Ansatz 14 und eine Bohrung 4 a für den Bohrspülungsumlauf vorhanden.
- Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, besitzt das Schwerstangenteil 2 einen dicken Wandabschnitt 15. Der Schwerstangenaußendurchmesser ist auf einen Durchmesser 16 reduziert, der in etwa dem Durchmesser der zweiten äußeren zylindrischen Auflagefläche 8 entspricht. Der Durchmesser der ersten Auflagefläche 7 des Teiles 2 ist weiter verringert. Der Gewindeabschnitt 6 weist wiederum einen kleineren Außendurchmes-ser als die erste Auflagefläche 7 auf.
Beim Bohren sind die Schwerstangen Wechselbiegespannungen ausgesetzt, die durch die Drehung des Bohrgestänges verursacht werden, und es besteht daher die Gefahr von Ermüdungsbrüchen. Die auf die Schwerstange einwirkende Belastung wird natürlich über die Gewinde und über den Reibungsschluß zwischen den zwei Teilen durch die aufeinandersitzenden Auflageflächen 7 und 12 bzw. 8 und 13 auf die Verbindungsmuffe übertragen. Die Anordnung gemäß der Erfindung besitzt einen allmählichen oder stufenweisen Übergang von der dicken Wand der Schwerstange zu der Verbindungsmuffe und bewirkt dadurch zwischen diesen Teilen eine gleichmäßigere Verteilung der Spannungen. Bei dieser Anordnung ist das Auftreten von Ermüdungsbrüchen in dem Gewindeabschnitt 6 und an dem Schwerstangenteil 2 neben dem Rand 17 der Verbindungsmuffe weitgehendst ausgeschaltet.
Die Innendurchmesser der Muffenauflageflächen 12 und 13 können bei gleicher Temperatur um 0,254 bis 0,457 mm kleiner sein als die Außendurchmesser der Schwerstangenauflageflächen 7 bzw. 8. Die Verbindungsmuffe kann ferner mit einer Rundung 18 versehen sein, um eine bessere stufenweise übertragung der Spannungen zwischen der Verbindungsmuffe und der Schwerstange zu erreichen.
Zur Befestigung der Verbindungsmuffe 9 auf der Schwerstange 1 wird die Verbindungsmuffe auf eine Temperatur von etwa 340 bis 450' C erwärmt. Die Verbindungsmuffe wird dann auf den Gewindeabschnitt der Schwerstange aufgeschraubt, bis die Stimfläche 5 den ringförmigen Ansatz 14 der Verbindungsmuffe berührt, wobei die Auflageflächen 12 und 13, wie in F i g. 1 gezeigt ist, gegenüber den Auflageflächen 7 bzw. 8 liegen. Die Verbindungsmuffe wird anschließend abgekühlt, wobei die Fläche 12 auf die Fläche 7 und die Fläche 13 auf die Fläche 8 aufgeschrumpft sowie der Ansatz 14 in axialer Richtung gegen die Stirnfläche 5 der Stange gepreßt werden. Die Verbindung gemäß der Erfindung stellt somit eine Spann- und Dichtungsverbindung für eine Schwerstange dar, wobei große, in der Schwerstange und der Verbindungsmuffe konzentriert auftretende Spannungen vermieden sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Gewindeverbindung, insbesondere für Schwerstangen, mit Innengewinde- und Außengewindeabschnitten und inneren und äußeren Auflageflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmuffe (9) eine erste innere zylindrische Auflagefläche (12) neben dem Innengewindeabschnitt (11) und eine zweite innere zylindrische Auflagefläche (13) neben der ersten Auflagefläche (12) aufweist, wobei die zweite Auflagefläche (13) in an sich bekannter Weise im Durchmesser größer ist als die erste Auflagefläche (12), und daß das Schwerstangenteil (2) den Außengewindeabschnitt (6) trägt und zylindrische Auflageflächen (7, 8) aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie mit den entsprechenden Flächen (12, 13) in der Verbindungsmuffe (9) übereinstimmen und darin befestigbar sind.
2. Gewindeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwerstangenteil (2) ein verjüngtes Ende aufweist, auf dem der Außengewindeabschnitt (6) vorgesehen ist, und daß die Innendurchmesser der inneren zylindrischen Auflageflächen (12, 13) etwas kleiner als die Außendurchmesser der -entsprechenden äußeren zylindrischen Auflageflächen (7, 8) sind, wenn die Teile (2, 9) die gleiche Temperatur besitzen. 3. Gewindeverbindung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmuffe (9) einen sich radial nach innen erstreckenden ringförmigen Ansatz (14) in der Nähe des Innengewindes (11) aufweist und daß die Stimfläche (5) des Schwerstangenteiles (2) in abgedichtete Anlage mit dem ringförmigen Ansatz (14) bringbar ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 200 090; britische Patentschrift Nr. 857 630; USA.-Patentschrift Nr. 2 761205.