DE2200514C3 - Bohrstangenverbindung - Google Patents

Description

3 4

Die konischen bzw. abgeschrägten Flanken der ben, der gleich oder etwas kleiner ist dem Innen-

Bohrstangenenden können eine Neigung von 20° durchmesser (Kerndurchmesser) des Muffengewin-

bis45° gegenüber der Bohrstangenachse haben. des.

Vorteilhafterweise beträgt die Neigung 25 bis 30\ Der Anschlag 15 der Muffe bildet einen ringförmivorzugsweise 30^u. Die betreffenden Flanken können 5 gen Rücken an der Innenseite der Muffe, die konieben verlaufen. Das vordere Ende der Flanken der sehen Flächen 16 und 17 des betreffenden Rückens Stangen kann mit einem kurzen zylindrischen Ab- bilden Anschlagflächen, die mit den Gegen-Anschnitt vcisehen sein. Vorzugsweise hat das Ab- schlagflächen 21 zusammenwirken oder, wenn das .siandsstück zwischen den Gewindesätzen einen klei- Gewinde des Satzes abgeschnitten ist, mit den Anneren Durchmesser als der Kerndurchmesser der Ge- ίο schlagflächen 29 a.. den miteinander gekuppelten windesätze der Bohrstangen. Der Anschlag in der Stangen.

Muffe kann einen geringfügig kleineren Innendurch- Die Anschlagflächen 16 und 17 der Muffe sind im

messer haben als der Innendurchmesser des Muffen- wesentlichen konisch mit einer geraden oder leicht

gewindes. konvexen Erzeugenden. Die Anschlagflächen 21 und

Die' Erfindung ist anschließend im einzelnen unter 15 29 der Stange sollten den Flächen 16 und 17 ange-

Bez'ignahme auf die Zeichnungen beschrieben, auf paßt sein, so daß eine Flächenberührung erfolgt. Das

denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile betreffen. ist wichtig, weil der Druck auf diesen Flächen ziem-

Fig. 1 stellt zwei Bohrstangen dar, die gemäß der hch hoch wird, wenn die hin- und hergehende Bewe-

Erfindung miteinander durch eine Kupplungsmuffe gung der Stange auf die Μυ,,ί übertragen wird,

gekuppelt sind, von der ein Teil wegge chniUen ist; 20 Es wird bemerkt, daß, währe,id die Flächen 16 und

Fig. 2 zeigt einen Längs-Mittelschnitt der Kupp- 17 ununterbrochene ringförmige Rotationsflächen

lungsmuffe; um den ganzen Umfang bilden, die Fläche 21 (und

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Bohrstange 29) sich nur längs dem halben Umfang erstreckt, weil

gemäß der Erfindung. uie Fläche 21 eine Rotationsfläche und das Gewinde

Gemäß Fig. 1 sind die Bohrstangen 10 und Il 25 schraubenförmig ist, so daß sie miteinander interfe-

miteinander koaxial durch das Kupplungselement 12 rieren. Weil der Umfang der Fläche 21 (und 29) der-

gekuppelt Das Kupplungselement oder die Muffe 12 art reduziert ist. ist es besonders wichtig, ein gutes

ist mit Gewinden 13 und 14 versehen, wie in Fig. 2 Zusammenpassen zwischen den Anschlagflächen zu

veranschaulicht. Die Gewindegänge 13 wirken mit erreichen. Die Rotationsflächen 16, 17,21 und 29

den Gewindegängen 20 der Stange 10 zusammen. 30 liegen achsmittig zur Bohrerachse.

Gleiche Gewindegänge 20 a der Stange 11 greifen in Die Anschlagflächen 16.17,21 und 29 sollten 20

die Gewindegänge 14 der Muffe 12 ein. Die Enden bis 45 \ vorzugsweise 25" bis 35 geneigt sein. Der

der Stangen 10 und Il stoßen bei 23 aneinander, und optimale Wert ist 30 , der einen guten Anlagekon-

ein Anschlag 15 ist in dem inneren Teil der Muffe 12 takt sicherstellt ohne Keilwirkung und eine sanfte

vorgesehen. 35 Kurve ergibt, um Ermüdungsbrüche zu verhindern.

In Fig. 2 sind Einzelheiten der Muffe dargestellt Wenn die Schrägfläche kurvenförmig ist, beziehen

einschließlich des zurückgesetzten (entlasteten) End- sich diese Winkel auf eine durchschnittliche Schräge,

teils 12 a. Die einander gegenüberliegenden koni- Der Übergangsradius 30 zwischen den Teilen 21

sehen Flächen 16 und 17 des Anschlags 15 sind dar- und 22 kann ziemlich klein sein, z. B. 2,5 mm, weil

gestellt und haben bei der veranschaulichten Ausfüh- 40 das Ende der Stange nicht Ermüdungsbeanspruchun-

rungsform einen Winkel von etwa 30 zu der Achse gen unterworfen ist. Der Übergangsradius 31 zwi-

der Muffe. sehen den Teilen 28 und 29 muß größer sein, z. B.

Fig. 3 zeigt eine Stange, die eine Stirn-Anstoß- 10 mm, um Ermüdungsrisse zu reduzieren, und der

fläche bzw. Anlagefläche 23, einen konischen Über- Übergang 32 am hinteren Ende des Gewindes ist

gangsabschnitt 21 und einen zylindrischen Abschnitt 45 zweckmäßig von der gleichen Größenordnung. Die

22 aufweist, wie weiter unten näher beschrieben ist. Schräge 27 des hinteren Endes des Stangengewindes

Zwischen dem Gewindesatz 2G und dem zweiten Satz ist mit Rücksicht auf die Ermüdungsbeanspruchung

Gewinde 25 befindet sich ein Abschnitt 24, der einen ausgebildet und sollte einen Winkel von 20° bis 45■'

kleineren QuerschnittsbereiLh hat und konische oder aufweisen. In der Praxis hat sich ein Winkel von 25

abgeschrägte Übergänge 27 und 29 umfaßt. An dem 5" als geeignet erwiesen.

hinteren oder entfernt liegenden Ende des zweiten Bezüglich des Abschnitts 24 von reduziertem Satzes Gewinde 25 ist ein anderer AbschniU 26 an- Querschnit* ist festgestellt worden, daß solche Abgeordnet, der einen reduzierten Querschnittsbereich schnitte einer höheren Ermüdungsbeanspruchung unvon einer Form hat, der gleich oder ähnlich der des terliegen als der Gewindeteil selbst. Abschnitts 24 ist. Es wird insbesondere bemerkt, daß 55 In Fig. 3 sind die Übergangsabschnitte 2J und 22 die Form des Abschnitts 24 eine solche ist, daß, als konisen bzw. zylindrisch dargestellt, jedoch, wenn wenn das Gewinde des Satzes 20 verschlissen oder gewünscht, kann der Übergangsabschnitt auch als gebrochen ist und durch Abschneiden durch den durchgehend gekurvte Schräge ausgebildet werden. Teil 24 hindurch entfernt wird, der an der Stange Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist benachbart den Gewindegängen des Satzes 25 zurück- 60 der mittlere Teil des Abschnitts 24 mit einem kurzen bleibende Teil eine Form haben wird, die der Form geraden Abschnitt 28 versehen, der nach dem Ab-21 und 22 an dem Ende der Stange entspricht, und schneiden des verschlissenen Gewindeabschnitts an daher das gleicnreformte Ende bei der verkürzten Stelle des zylindrischen Teils 33 tritt, der am Stangen-Stange vorhanden ist. Der Durchmesser des Ab- ende dargestellt ist.

Schnitts 24 sollte im wesentlichen gleich sein dem 65 Wenn die Bohrstangenkupplung zusammengebaut Kerndurchmesser des Stangengewindes und Vorzugs- wird, wird ein Abschnitt der Stange in die Muffe einweise etwas kleiner. Entsprechend sollte der An- geschraubt, bis er an den Anschlag 15 anstößt, und schlac in der Muffe einen inneren Durchmesser ha- dann der zweite Abschnitt der Stange in das andere

5 6

Ende der Muffe eingeschraubt. Die axialen Abmes- Die Länge der Muffe und die Länge der Gewindcsungen der (Jbcrgangsabschniltc 21 und 22 sind sätze sind so bemessen, daß nach dem Zusammenbau solche, daß die Stirnflächen 23 der angrenzenden die äußeren Enden der Muffe 12. die zurückgesetzt Stangen sich treffen, kurz bevor die zweite Stange an bzw. entlastet sind (wie bei 12 a), den Abschnitten 24 den Anschlag 15 anstößt, wodurch Schlagkräfte über 5 von reduziertem Querschnittsbereich gcgenüberliedie Stirnflächen 21 und nicht durch die Muffe über- gen, wodurch kein gegenseitiges Angreifen zwischen tragen werden. Wenn gewünscht, kann der erste den Enden der Muffe und den Stangen erfolgt. Diese Stangenabschnitt so weit eingeschraubt werden, wie Gestaltung vermindert die Gefahr des Bruches an es möglich ist, und dann durch eine kleine Tcildre- den Enden der Gewindesätzc. Wie bekannt, werden hung zurückgedreht werden, so daß der Abschnitt 21 io die Stangen während des Arbcitens einer gewissen sich in sehr kleinem Abstand von der Seitenfläche 16 Biegung unterworfen, und der zurückgesetzte Teil des Anschlags 15 befindet, und wenn die zweite 12 a ermöglicht, daß das Biegen ohne Ausübung Stange eingeführt wird, die Stirnfläche derselben ge- einer übermäßigen Beanspruchung an den Stangen gen die Stirnfläche der ersten Stange anstößt, kurz oder den Enden der Muffe erfolgt,
bevor ihr dem Abschnitt 21 entsprechender Über- 15 Obwohl die Erfindung mit besonderer Bezuggangsabschnitt an die gegenüberliegende Seitenfläche nähme auf die Zeichnungen beschrieben worden ist, 17 des Anschlags 15 anstößt. In diesem Fall wird ist es klar, daß zahlreiche Änderungen vorgenommen ebenfalls die ganze Schlagkraft über die Stirnflächen werden können; z. B. können drei oder mehr Sätze der Stangen übertragen, da keine der Stangen direkt von Gewinden anstatt der dargestellten zwei an jeder an den Anschlag 15 anstößt. In jedem Fall ist zu er- so Stange vorhanden sein, und wenn gewünscht, können kennen, daß ein kleiner Abstand zwischen einer oder die Gewinde von einem anderen Typ sein als der beiden Seitenflächen 16 und 17 des Anschlags 15 dargestellte, soweit sie für ein Schlagbohren geeignet und den konischen Flächen, wie etwa 21, der beiden sind. Anstatt des dargestellten eingängigen Gewindes Stangenenden voihanden ist, wenn die Stirnflächen kann auch ein mehrgängiges Gewinde benutzt wer-23 aneinander anstoßen. 95 den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Bohntangenverbin-

p ι (June, bei der jeweils die Enden zweier Bohrstangen

atentanspruche: _(|ur(r_{h ejnc Muffe mk zwd Sützen Innengew}inde verbunden sind, wobei zwischen den Gewindesätzen der

1. Bohrstangenverbindung, bei der jeweils die 5 Muffe ein Anschlag mit einem Kamm und abge-Enden zweier Bohrstangen durch eine Muffe mit schrägten Flanken für abgeschrägte Flanken der zwei Sätzen Innengewinde verbunden sind, wobei Bohrstangenenden vorgesehen ist, die in gekuppelzwischen den Gewindesätzen der Muffe ein An- tem Zustand aneinanderstoßen, und die Flanken des schlug mit einem Kamm und abgeschrägten Flan- Muffenanschlages und der Bohrstangenenden als zur ken für abgeschrägte Flanken der Bohrstangen- io Bohrsiangenachse koaxiale Rotationsflächen ausgeenden vorgesehen ist, die in gekuppeltem Zu- bildet sind.

stand aneinanderstoßen, und die Flanken des Bekannte Bohrstangenverbindungen dieser Art Muffenanschlags sowie der Bohrstangenenden als weisen an ihrem Ende "einen Gewindeteil auf, dessen zur Bohrstangenachse koaxiale Rotationsflächen Länge etwa der halben Länge der Kupplungsmuffe ausgebildet sind, dadurch gekenn zeich- i^ entspricht. Bei einem Verschleiß des Gewindes oder net. daß die Bohrstangen (10,11) an ihren En- einem Bruch einer Bohrstange im Gewindeteil wird, den jeweils mit wenigstens zwei Sätzen Gewinde sofern es der Querschnitt der Bohrstange ermöglicht, :20, 25) versehen sind, die durch ein gewinde- der alte Gewindeteil abgeschnitten und ein neues Gefreies Abstandsstück (24) unterbrochen sind, des- winde in die Bohrstange eingeschnitten. Die betrefse:i Dual ι iesser geringer ist als der Außen- ao fende Bohrstange muß daher nach jedem Verschleiß durchmesser der Gewindesätze (20,25) und das in eine Werkstatt geschafft werden und dort wieder endseitig abgeschrägte Übergänge (27,29) zu den instand gesetzt werden, was kostenaufwendig ist. Es Gewindesülzen (20, 25) aufweist. ist auch bekannt, ein durchgehendes Gewinde über

2. Bohrstangenverbindung nach Anspruch 1, die ganze Länge einer Bohrstange vorzusehen. Auch dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren as in diesem Fall muß die Bohrstange nach dem Ab-Enden der Muffe (12) in t.jkuppeltem Zustand schneiden des äußeren verschlissenen Endes nachgeder Bohrstangen (10. 11) längs einem gewinde- arbeitet werden, ua das neue Ende dem Anschlag in freien Abschnitt (24.26) befinden und einen ra- der Muffe angepaßt werden muß.

dialen Abstand von diesem Abschnitt aufweisen. Es ist ferner bekannt, eine Bohrstange mit zwei

- Bohrstangenverbindung nach Anspruch 1 ₃₀ aufeinanderfolgenden Sätzen von Gewinde an jedem

oder 2, gekennzeichnet durch die Anlage nur Ende zu versehen (USA.-Patentschrift 3 211484).

einer der sbgeschrägien Fl nken (21) der Stan- Wenn die äußeren Sätze der Gewinde verschlissen

genenden an dem Abschlag (15, 16, 17) der sind, können sie abgeschnitten werden, um den Ce-

Muffe (12). brauch der inneren Gewindesätze zu ermöglichen.

4 Bohrstangenverbindung nach einem der vor- 35 Bei dieser Bohrstange ist ein Anschlag vorgesehen,

angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, geeen den das Ende der Kupplungsmuffe anstößt,

daß die konischen bzw. abgeschrägten Flanken um ein zu weites Aufschrauben der Kupplungsmuffe

cine Neigung \on 20 bis 45 gegenüber der auf eine der beiden miteinander zu verbindenden

Bohrstangenachse haben. Bohrstangen zu verhindern. Bei dieser Bohrstangen-

5. Bohrstangenverbindung nach Anspruch 4, 40 verbindung ist zwar ein Nacharbeiten der Bohrstangc

dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der nach dem Abschneiden des verschlissenen Bohrstan-

Flankcn25 bis 30" beträgt. genendes nicht erforderlich, sie weist jedoch den

6 Bohrstangenverbindung nach Anspruch 5, Nachteil auf, daß die Basis des Gewindes in Berüh-

dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der rung mit der Muffe ist, was die Ermüdungsbeanspru-

Flanken 30" beträgt. 45 chungen vergrößert.

7. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Nachteile der vorstehend beschriebenen Bohrstandaß die Flanken eben verlaufen. genverbindungen zu vermeiden.

8. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 50 bei einer Bohrstangenverbindung der eingangs gedaß das vordere Ende der Flanken (21) der Stan- nannten Art die Bohrstangen an ihren Enden mit jegen (10,11) mit einem kurzen zylindrischen Ab- weils zwei Sätzen Gewinde versehen sind, die durch schnitt (22) versehen ist. ein gewindefreies Abstandsstück unterbrochen sind,

9. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- dessen Durchmesser geringer ist als der Außendurchangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 55 messer der Gewindesätze, und das endseitig abgedaß das Abstandsstück (24) einen kleineren schrägte Übergänge zu den Gewindesätzen aufweist. Durchmesser hat als der Kerndurchmesser der Dadurch wird einerseits ein Nacharbeiten des Gewindesätze (20,25) der Bohrstangen (10,11). Bohrstangenendes nach dem Abschneiden des ver-

10. Bohrstangenverbindung nach einem der schlissenen Gewindeendes unnötig gemacht, anderervorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- 60 seits gegenüber bekannten Bohrstangen, die mit mehnet, daß der Anschlag (15, 16,17) in der Muffe reren durch ein Abstandsstück voneinander getrenn-(12) einen geringfügig kleineren Innendurchmes- ten Gewinden versehen sind, die Gefahr von Ermüser hat als der Innendurchmesser des Muffenge- dungsbrüchen erheblich herabgemindert.

windes (13,14) beträgt. In weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfin-

65 dung befinden sich die äußeren Enden der Muffe in gekuppeltem Zustand der Bohrstangen längs eines gewindefreien Abschnitts derselben und weisen einen radialen Abstand von diesem Abschnitt auf.