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Verbindung zwischen Innenrohr und Außenrohr bei als Bohrgestänge verwendbaren
Doppelmantelrohren Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung für ein aus einem
äußeren und einem in diesem konzentrisch angeordneten Innenrohr bestehenden, als
Bohrgestänge verwendbaren Doppelmantelrohr, wobei das verbindende Element den Ringraum
überbrückt und jeweils an den Enden der Rohrabschnitte angebracht ist.
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Solche Doppelmantelrohre werden beispielsweise beim Lufthebe-Bohrverfahren
als Bohrgestänge verwendet. Dabei wird durch den Ringraum zwischen beiden Rohren
Druckluft nach unten geleitet. Diese tritt am unteren Ende des Gestängestranges
oder auch an einer höher gelegenen Stelle in den vom Innenrohr umschlossenen Raum
ein und führt dort die Spülung mit dem Bohrgut nach oben.
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Bei bisher benutzten Doppelrohrgestängen sind beispielsweise an den
Enden des Innenrohres flanschartige Ansätze vorgesehen, die von entsprechenden Ausnehmungen
am Flanschende des Außenrohres aufgenommen werden. Beide Rohre sind dabei durch
Verschweißen fest miteinander verbunden. Die Herstellung eines solchen Gestänges
erfordert einen erheblichen Aufwand an spanabhebender Bearbeitung und verursacht
verhältnismäßig große Kosten. Das Gestänge kann dabei außerdem nur auf einen bestimmten
Einsatzfall zugeschnitten sein und ist somit in seiner Anwendung beschränkt. Eine
andere bekannte Ausführung (deutsche Auslegeschrift 1177 580) verwendet besonders
gestaltete Gewindemuffen bei unterschiedlich langem Außen- und Innenrohr.
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Ziel der Erfindung ist es, die bisher bestehenden Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu überwinden und eine Verbindung zu schaffen, die unkompliziert ausgebildet ist
und sich leicht fertigen läßt. Weiterhin wird mit der Erfindung die Schaffung eines
Doppelmantelrohres angestrebt, das unterschiedlichen Erfordernissen angepaßt werden
kann.
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Die Erfindung sieht bei einer Verbindung der eingangs genannten Art
vor, daß das Verbindungselement aus einer Wellenfeder besteht, deren Wellenrücken
achsparallel zu den Rohrmänteln jeweils innen bzw. außen an diesen anliegen. Die
Wellenfedern bestehen zweckmäßig aus einem geeigneten Federstahl.
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Die Herstellung einer solchen Verbindung ist ohne besonderen Bearbeitungsaufwand
möglich. Durch die Wellenfedern erfolgt in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine
Zentrierung des Innenrohres im Außenrohr. Der Durchlaßquerschnitt des Ringraumes
zwischen Außen- und Innenrohr wird durch die Wellenfeder so wenig wie möglich beeinträchtigt,
wobei sich gleichzeitig auch hinsichtlich des Strömungswiderstandes günstige Verhältnisse
ergeben. Wie sich gezeigt hat, erfüllt die erfindungsgemäße Ausbildung hierbei alle
Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Belastbarkeit.
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Es ist grundsätzlich nicht ausgeschlossen, die Teile des Doppelmantelrohres
nach der Montage noch durch Schweißungen an einzelnen Stellen .fest miteinander
zu verbinden, wenn sich dies als wünschenswert erweisen sollte. Die Erfindung sieht
jedoch insbesondere vor, daß die Verbindung zwischen Innen-und Außenrohr lösbar
ist. Dadurch ergibt sich der außerordentliche Vorteil der Auswechselbarkeit eines
der beiden Rohre, namentlich des Innenrohres, wodurch den verschiedensten Anforderungen
Rechnung getragen werden kann und eine Anpassungsmöglichkeit an den jeweiligen Einsatzfall
gegeben ist.
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Diesem Merkmal kommt unabhängig von der Ausbildung der Verbindung
im einzelnen selbständige Bedeutung zu.
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Eine zweckmäßige Ausführung besteht gemäß der Erfindung darin, daß
wenigstens an einem Ende des Innenrohres eine Schulter oder Ringnut zur Aufnahme
einer Wellenfeder und am Außenrohr eine Abstützung für dieselbe vorgesehen ist.
Dies stellt eine fertigungstechnisch günstige Lösung dar, die alle Anforderungen
an die Sicherheit und Belastbarkeit der Verbindung erfüllt. Die Abstützung am Außenrohr
kann eine Schulter oder z. B. auch eine Ringnut sein.
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An einem Ende läßt sich die Ausbildung auch so treffen, daß die Wellenfeder
nur an einem der beiden Rohre in einer Nut oder an einer Schulter gehalten ist,
während sie an dem anderen Rohr auf einer glatten Fläche aufliegt, so daß bei voll
gewährleisteter Zentrierung doch eine gewisse Relativverschiebung
beider
Rohre in axialer Richtung möglich ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Innenrohr an
jedem Ende eine die Angriffsstelle für eine Wellenfeder bildende und der Verbindung
mit einem anschließenden Innenrohr dienende Büchse auf. Dies gestattet eine einfache
Herstellung. Insbesondere kann zwischen der Büchse und dem Innenrohr eine Schrumpfverbindung
bestehen. Für das Innenrohr läßt sich dabei sehr günstig ein Präzisionsstahlrohr
verwenden.
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Die Büchsen werden vorteilhaft so gestaltet, daß beim Verbinden zweier
Längen des Gestängestranges die Büchse am Ende des einen Innenrohres in die Büchse
am Ende des anderen Innenrohres eingreift. Zweckmäßig wird wenigstens an einer dieser
beiden Büchsen eine Dichtung vorgesehen.
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Obgleich für den Anschluß der Außenrohre aneinander auch eine Flanschverbindung
möglich ist, sieht die Erfindung insbesondere eine Verschraubung vor, wobei die
Außenrohre in an sich bekannter Weise mit einem Gewinde, namentlich einem konischen
Gewinde, versehen sind. An einem oder beiden Enden des Gewindes werden zweckmäßig
konische Dichtflächen vorgesehen. Eine solche Ausbildung als verschraubbares Doppelrohrgestänge
ermöglicht auch die Herstellung enger Bohrlöcher mit indirekter Spülung, die mit
einem Flanschgestänge nicht mehr gebohrt werden können.
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Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Bohrgestänges. Es zeigt F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Gestänge an
einer Verbindungsstelle, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1,
F i g. 3 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstab, F i g. 4 einen der F
i g.1 entsprechenden Schnitt einer abgewandelten Ausführung und F i g. 5 einen Schnitt
nach. der Linie V-V in Fig. 4.
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Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Gestänge enthält Außenrohre
1 und 2, die jeweils mittels eines konischen Gewindes 3 der bei Bohrgestängen an
sich bekannten Art miteinander verschraubbar sind. Durch zur gegenseitigen Anlage
kommende, außerhalb des Gewindes an .beiden Rohren vorgesehene glatte Konusflächen
wird eine Abdichtung erzielt.
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Innerhalb eines jeden Außenrohres 1 bzw. 2 ist ein Innenrohr 5 bzw.
6 angeordnet, so daß im Gestänge ein Ringraum 9 entsteht, der einen Leitungsweg
für ein Medium bildet, beispielsweise für Luft, wenn das Gestänge bei einem Lufthebe-Bohrverfahren
eingesetzt werden soll. Bei den Innenrohren 5 und 6 handelt es sich um Präzisionsstahlrohre,
an deren Enden Büchsen 7 und 8 durch eine Schrumpfverbindung befestigt sind. Außerdem
kann noch ein Anheften durch Schweißen erfolgen.
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Die am oberen Ende jedes Innenrohres befindliche Büchse 8 weist auf
der Außenseite eine Ausnehmung in Form einer Ringnut 10 auf, in die eine Wellenfeder
11 eingreift. Diese Wellenfeder stützt sich andererseits auf einer am oberen Anschlußende
des jeweils zugehörigen Außenrohres 2 befindlichen Schulter 12 ab. Auf diese Weise
ist das Innenrohr 6 gegenüber dem Außenrohr 2 zentriert und mit diesem lösbar verbunden.
Eine zweite Wellenfeder 13 ist von einer Ausnehmung 14 am unteren Ende jedes Außenrohres
aufgenommen und liegt an einer zylindrischen Fläche der Büchse 7 am unteren Ende
des jeweils zugehörigen Innenrohres 5 an.
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Die beiden Büchsen 7 und 8 sind so ausgebildet, daß sie mit ihren
Enden ineinandergreifen. An der einen Büchse 7 ist eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung
22, beispielsweise eines O-Ringes, vorgesehen.
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Die in den F i g. 4 und 5 gezeigte Ausführung der Verbindung ergibt
sich aus derjenigen nach den F i g. 1 und 2 durch Auswechseln der Innenrohre. In
die gleichen Außenrohre 1 und 2 sind nun Innenrohre 15 und 16 kleineren Durchmessers
eingesetzt, so daß ein größerer Ringraum 19 entsteht, wie er bei verschiedenen Bohrverfahren
erwünscht oder erforderlich ist.
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Auf den Enden der Innenrohre 15,16 sind auch hier Büchsen 17,18 befestigt,
an denen Wellenfedern 21 und 23 angreifen, deren Abmessung in radialer Richtung
gegenüber derjenigen nach den F i g. 1 bis 3 nun entsprechend größer ist. An der
Büchse 18 ist wiederum eine Ringnut 20 vorgesehen, in welche die Wellenfeder
21 eingreift.
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Die Umstellung des Gestänges von einer Ausführung auf die andere ist
schnell und einfach durchführbar, so daß sich das Gestänge ohne Schwierigkeiten
dem jeweiligen Einsatzfall optimal anpassen läßt.
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Die beschriebene Verbindung bietet gemäß der Erfindung in besonders
vorteilhafter Weise auch die Möglichkeit, mit zwei Spülmedien zu arbeiten. Namentlich
bei einem größeren Ringraum, wie er z. B. bei der Ausführung nach F i g. 4 und 5
vorhanden ist, kann durch diesen Ringraum Luft und durch den Innenraum des inneren
Rohres Wasser nach unten geleitet werden. Diese kombinierte Spülung fördert dann
das Bohrgut im Raum zwischen dem Gestänge und der Bohrlochwand nach oben. Zum Hinabdrücken
des Wassers kann eine Kreiselpumpe verwendet werden, während die Druckluft mittels
eines Kompressors od. dgl. erzeugt werden kann. Es lassen sich dadurch große Spülpumpen
einsparen, wie sie sonst erforderlich wären.