DE2337683C2 - Double-walled drill pipe - Google Patents

Double-walled drill pipe

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DE2337683C2 DE19732337683 DE2337683A DE2337683C2 DE 2337683 C2 DE2337683 C2 DE 2337683C2 DE 19732337683 DE19732337683 DE 19732337683 DE 2337683 A DE2337683 A DE 2337683A DE 2337683 C2 DE2337683 C2 DE 2337683C2
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Description

3535

Die Erfindung betrifft ein doppelwandiges Bohrrohr für am Außenunifang des Rohres angreifende Bohrmaschinen, aus einem Innenrohr und einem dieses im Abstand umgebenden Außenrohr sowie mit einer in dem Ringraum über die gesamte RohHänge angeordneten Versteifungseinlage zur kraftschlüssigen Abstützung der beiden Rohre gegeneinander. Bei derartigen Bohrrohren sind Innenrohr und Außenrohr konzentrisch zueinander angeordnet und im übrigen endseitig miteinander verbunden, z. B. unter Zwischenschaltung von Abschlußringen oder Kupplungshälften miteinander verschweißt. Verwendung finden doppelwandige Bohrrohre vorzugsweise im Tiefbau, Brunnenbau und Gründungsbau in schweren Böden. Während das Außenrohr vorrangig die Aufgabe hat, die beim Bohren auftretenden Beanspruchungen aufzunehmen, dient das Innenrohr im wesentlichen zur Führung von Werkzeugen, d!t in dem Bohrrohr auf- und niedergefahren werden. Im Zuge des Bohrvorganges dringt das durch eine schockierend arbeitende Antriebsmaschine angetriebene Bohrrohr in das Erdreich ein. Dabei treten erhebliche Kräfte auf, und zwar sowohl in axialer als auch in radialer und Umfangsrichlung. Das gleiche gilt für daraus resultierende Momente. Im allgemeinen umgreift eine Klauenverbindung der Antriebsmaschine das doppelwandige Bohrrohr und wird mittels hydraulischer Kraftübertragung gegen das Bohrrohr angedrückt, um hohe Reibungs- und somit MiI-nehimerkräfte, d. h. Bohrkräfte übertragen zu können. Die im Verhältnis zu den Durchmessern der Rohre dünnen Wandstärken werden bei geringsten Ungenauigkeiten der Rohrrundung, bei ungleicher Anlage der Klauenverbindung, bei auf der Baustelle zwischengelegten Keilen usw. durch die hohen Spannkräfte, welche über die Klauenverbindung einwirken, leicht eingedrückt. Das bedeutet, daß die Klauenverbindung infolge mangelhaften Reibflächenkontaktes nur noch zur Übertragung reduzierter Reibungs- und somit Mitnehmerkräfte bzw. Bohrkräfte geeignet ist. Daraus resultieren Gleitgefahr sowie schließlich Zerstörung zumindest des Außenmantels des verhältnismäßig kostenaufwendigen Bohrrohres.The invention relates to a double-walled drill pipe for attacking the outer circumference of the pipe Drills, from an inner tube and an outer tube surrounding this at a distance, as well as with a stiffening insert arranged in the annulus over the entire raw slope for a non-positive connection Support of the two pipes against each other. In such drill pipes, the inner pipe and the outer pipe are arranged concentrically to one another and otherwise connected to one another at the ends, e.g. More colorful Interposition of locking rings or coupling halves welded together. use find double-walled drill pipes preferably in civil engineering, well construction and foundation construction in heavy Floors. While the outer pipe primarily has the task of dealing with the stresses that occur during drilling take up, the inner tube is used essentially to guide tools, d! t in be moved up and down the drill pipe. In the course of the drilling process, it penetrates through a shockingly working prime mover driven drill pipe into the ground. Thereby significant Forces, both in the axial and in the radial and circumferential direction. The same applies to the resulting moments. In general, a claw connection engages around the prime mover the double-walled drill pipe and is pressed against the drill pipe by means of hydraulic power transmission pressed down to avoid high friction and d. H. To be able to transfer drilling forces. Which in relation to the diameters of the Pipes with thin walls are used with the slightest inaccuracies in the pipe rounding, with unequal Installation of the claw connection, in the case of wedges interposed on the construction site, etc. through the high Tensioning forces that act via the claw connection, slightly depressed. That means that the Claw connection due to poor friction surface contact only reduced for transmission Frictional and thus driving forces or drilling forces is suitable. This results in a risk of sliding as well eventually destruction of at least the outer jacket of the relatively expensive Drill pipe.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits zwischen Außenrohr und Innenrohr Rundeisen in verhältnismäßig großen Abständen eingelegt. Dadurch greifen die Mitnehmer- bzw. Bohrkräfte vorzugsweise an den Stellen des Außenrohres an, die durch die Rundeisen am Ausweichen gehindert sind, während die zwischen den Rundeisen liegenden Rohrmantelteile nach innen ausweichen können, so daß praktisch ein Bohrrohr ohne solche Versteifungseinlagen widerstandsfähiger ist. Häufig kommt noch die Unart auf manchen Baustellen hinzu, bei unrunden Rohren Keile zwischen Schelle und Rohr zu treiben.In order to avoid these disadvantages, round bars are already inserted between the outer tube and the inner tube inserted relatively large distances. As a result, the driving or drilling forces are preferably applied at the points of the outer tube that are prevented from dodging by the round iron, while the pipe jacket parts lying between the round iron can move inwards, so that practically a drill pipe without such stiffening inserts is more resistant. Often comes Add to this the bad habit on some construction sites, with non-round pipes wedges between the clamp and the pipe to drift.

Trifft man dabei Rohrmantelteile zwischen zwei Rundeisen, so werden diese Rohrmantelteile noch stärker deformiert. Die Kraftübertragung konzentriert sich auf lediglich Teilbereiche des doppelwandigen Rohres. Das wiederum führt zu übermäßiger Materialbeanspruchung in eben den Teilbereichen und schließlich zur Beschädigung des Bohrrohres. — Man könnte daran denken, den Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr dadurch zu beseitigen, daß mit einem einzigen Bohrrohr entsprechender Wandstärke, also mit Vollmaterial gearbeitet wird. Das verbietet sich jedoch durch die extrem hohen Gewichte, die bei z. B. 50 mm Wandstärke und 2200 mm Rohrdurchmesser nicht zu bewältigende Schwierigkeiten und Hen Einsatz überschwerer Antriebsmaschinen mit sich «ringen würden. Diese Lösung wäre wirtschaftlich sinnlos, da die heute üblichen Wandstärken der Außenrohre für die Materialbeanspruchung bereits überdimensionierte sind.If you hit pipe jacket parts between two round bars, these pipe jacket parts will still be more deformed. The power transmission is concentrated on only partial areas of the double-walled Pipe. This in turn leads to excessive material stress in the sub-areas and finally to damage to the drill pipe. - You might think of the space between Outer pipe and inner pipe to be eliminated by using a single drill pipe Wall thickness, i.e. working with solid material. However, this is forbidden by the extremely high Weights that at z. B. 50 mm wall thickness and 2200 mm pipe diameter not manageable Difficulties and Hen use of over-heavy driving machines would wrestle with themselves. This solution would be economically pointless as the one that is common today The wall thicknesses of the outer pipes are already oversized for the material stress.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein doppelwandiges Bohrrohr zu schaffen, welches sich in festigkeitsmäßiger Hinsicht durch erhöhte Stabilität und zugleich Gewichtsersparnis durch Wandstärkenreduzierung und/oder Materialauswahl auszeichnet, zumindest hinsichtlich des Außenrohres.The invention is based on the object of creating a double-walled drill pipe, which in terms of strength through increased stability and at the same time weight savings through reduced wall thickness and / or material selection, at least with regard to the outer tube.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem doppelwandigen Bohrrohr der gattungsgemäßen Art dadurch, daß die Versteifungseinlage als Gitterrost ausgebildet ist. — Die Erfindung hat erkannt, daß ein solches Gitterrost in der Lage ist, erhebliche und rundum gleichmäßige Stützwirkung zu übernehmen. Das Gitterrost kann in einer z. B. Blcchrundungsmaschine oder unter einer Presse auf den erforderlichen Radius gebogen und bei der Montage des doppelwandigen Bohrrohres in den Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr eingelegt werden. Die nun von außen angreifenden Kräfte können das Bohrrohr bwz. das Außenrohr nicht mehr eindrücken, da das Gitterrost die angreifenden Kräfte aufnimmt und praktisch über die gesamte Mantelfäche des Außenrohres überträgt. Gleichzeitig wird StützwirkunßThis object is achieved by the invention in a double-walled drill pipe of the generic type in that that the stiffening insert is designed as a grating. - The invention recognized that a such grating is able to take on considerable and all-round uniform support. The grating can be in a z. B. Blcchrundungsmaschine or under a press on the required Radius bent and when assembling the double-walled drill pipe in the space between Outer tube and inner tube are inserted. The forces now acting from the outside can affect the drill pipe bwz. Do not press the outer tube in any more, as the grating absorbs the applied forces and transfers practically over the entire surface of the outer tube. At the same time there is a supporting effect

auch auf der Mantelfläche des Innenrohres erreicht, so daß auch das Innenrohr zum Tragen der angreifenden Kräfte herangezogen wird. Daher kann das Außenrohr mit wesentlich reduzierter Wandstäike ausgeführt werden, so daß trotz des zusätzlich eingebrachten Gewichtes durch das Gitterrost da* erfindungsgemäße doppelwandige Bohrrohr selbst bei zunehmender Rohrlänge zunehmend leichter wird, und zwar im Vergleich zu den bisherigen doppelwandigen Bohnohren. Das bedeutet zugleich geringeres Transportgewicht und kleinere Hebezeuge. Eine Beschädigung des erfindungsgemäßen Bohrrohres im Einsatz wird praktisch ganz ausgeschlossen. Tatsächlich kann das erfir^ungsgemäße doppelwandige Bohrrohr jetzt hinsichtlich der Wandstärken sowohl des Außenrohres als auch des Innenrohres so konzipiert werden, daß es ohne weiteres die auftretenden Druck-, Zug- und Torsionskräfte im Rahmen der üblichen Beanspruchungsgrenzen aufnehmen kann. Von besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang ist die durch die Zwischenschaltung des Gitterrostes erreichte Stützwirkung deshalb, weil nunmehr auch das Innenrohr nicht nur für die Aufnahme axialer Kräfte, sondern auch füi die aus der Torsion des Außenrohres resultierenden Kräfte geeignet ist bzw. herangezogen wird. Bisher mußten die Torsionskräfte ausschließlich vom Außenrohr aufgenommen werden, weil bei den herkömmlichen Konstruktionen trotz der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Außenrohr und Innenrohr das Innenrohr zur Aufnahme solcher Torsionskräfte nicht in der Lage war, da es lediglich als Führungsblech für auf und nieder zu fahrende Werkzeuge ausgelegt, eingebaut und folglich in festigkeitsmäßiger Hinsicht zu instabil war.also reached on the outer surface of the inner tube, so that the inner tube to carry the attacking Forces is used. The outer pipe can therefore have a significantly reduced wall strength be carried out, so that despite the additional weight introduced by the grating da * according to the invention double-walled drill pipe becomes increasingly lighter even with increasing pipe length, and in comparison to the previous double-walled bean ears. This also means lower transport weight and smaller hoists. Damage to the drill pipe according to the invention in use is practically completely excluded. In fact, the double-walled drill pipe according to the invention now designed in this way with regard to the wall thicknesses of both the outer tube and the inner tube be that there are easily the occurring compressive, tensile and torsional forces in the context of the usual Can absorb stress limits. Of particular importance in this context is the supporting effect achieved through the interposition of the grating because now also the inner tube not only for the absorption of axial forces, but also for those from the torsion of the Outer pipe resulting forces is suitable or is used. So far the torsional forces had to be taken up exclusively by the outer tube, because with the conventional constructions despite the non-positive connection between the outer tube and the inner tube, the inner tube for receiving such torsional forces were not able to, as it was only used as a guide plate for up and down Tools to be moved are designed, installed and consequently too unstable in terms of strength was.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß das Gitterrost als Gittermatte aus Rundeisen oder aus Flacheisenstäben unter Bildung einer wabenförmigen Einlage aufgebaut ist. Insbesondere bei der Ausführungsform aus Flachstäben wird eine gegenseitige Abstützung nicht nur der Rohse gegeneinander, sondern auch der Stege gegeneinander erreicht, so daß ein Ausweichen des Gitterrostes nicht möglich ist. Auch weist das Gitterrost vorzugsweise ein engmaschiges Raster auf, um eine besonders gleich mäßige Kraftverteilung zu erreichen. — Optimale Übertragung von Torsionskräften wird dann erreicht, wenn nach einer Ausführungsform df;r Erfindung, der selbständige Bedeutung zukommt, das Gitterrost mit schraubenlinienförmig umlaufenden Stegen in den Ringraum eingesetzt und an einem der beiden Rohre, vorzugsweise am Außenrohr, befestigt isi. Tatsächlich wird so ein Höchstmaß an Übertragungsfähigkeit für Torsionskräfte erreicht. Further features according to the invention are listed below. The invention provides that the grating as a grid mat made of round iron or flat iron bars forming a honeycomb Insert is built up. Particularly in the case of the embodiment made of flat bars, a mutual Support not only of the tubes against each other, but also of the webs against each other, so that it is not possible to evade the grating. The grating also preferably has one close-meshed grid in order to achieve a particularly even distribution of force. - Optimal Transmission of torsional forces is achieved when, according to one embodiment of the invention, which is of independent importance, the grating with helically circumferential webs in inserted into the annular space and attached to one of the two tubes, preferably to the outer tube. In fact, a high degree of transmission capacity for torsional forces is achieved in this way.

Erfindungsgemäß besteht das Gitterrost aus Kunststoff, Aluminium, Eisen u. dgl. Die Rohre sind vorzugsweise aus Baustahl oder für besondere Zwecke aus korrosionsfestem oder hochfestem Stahl oder Leichtmetallen — je nach Verwendungszweck und Beanspruchung. Tatsächlich besteht nach Lehre der Erfindung die Möglichkeit, für Außenrohr und Innenrohr eine verhältnismäßig leichte Bauweise unter Verwendung hochwertigen Materials zu verwirkliehen, weil die auftretenden Bohrkräfte weitgehend von dem Gitterrost aufgenommen und gleichmäßig über die Mantelflächen verteilt werden. Das Gitterrost selbst kann folglich aus verhältnismäßig billigen, jedoch in festigkeitsmäßiger Hinsicht extrem belastungsfähigen Werkstoffen bestehen.According to the invention, the grating consists of plastic, aluminum, iron and the like preferably made of structural steel or, for special purposes, made of corrosion-resistant or high-strength steel or light metals - depending on the intended use and stress. Indeed, according to doctrine the invention the possibility of a relatively light construction for the outer tube and inner tube Use of high-quality material to realize, because the drilling forces that occur largely taken up by the grating and distributed evenly over the outer surfaces. The grating itself can consequently be relatively cheap, but extremely resilient in terms of strength Materials.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein doppelwandiges Bohrrohr verwirklicht wird, welches sich in festigkeitsmäßiger Hinsicht durch erhöhte Stabilität trotz gleichzeitiger Gewichtsersparnis durch Wandstärkenreduzierung und/oder Materialauswahl auszeichnet, und zwar insbesondere hinsichtlich des Außenrohres. Infolge der Stützfunktion des zwischen Außenrohr und Innenrohr zwischengeschalteten eng-The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that a double-walled Drill pipe is realized, which is in terms of strength in terms of increased stability characterized by reduced wall thickness and / or material selection despite simultaneous weight savings, in particular with regard to the outer tube. As a result of the support function of the between Outer pipe and inner pipe interposed closely

ao maschigen Gitterrostes wird ein Einbeulen des Außenrohres mit Sicherheit vermieden. Dadurch wird nach Lehre der Erfindung in idealer Weise eine Gewichtsverminderung herkömmlicher Konstruktion bewirkt, zumal neben der WandstärkenreduzierungWith a meshed grating, denting of the outer pipe is avoided with certainty. Through this According to the teaching of the invention, a weight reduction of conventional construction is ideal causes, especially in addition to the reduction in wall thickness

*5 Leichtbauweise möglich ist. Außerdem besteht nunmehr die Möglichkeit, Außenrohr und Innenrohr infolge der reduzierten Wandstärke aus vor allem korrosionsbeständigem Material herzustellen, während das Gitterrost aus lediglich in festigkeitsmäßiger Hinsieht ausreichendem Material aufgebaut sein kann.* 5 lightweight construction is possible. In addition, there is now the possibility of outer pipe and inner pipe made of primarily corrosion-resistant due to the reduced wall thickness Produce material, while the grating looks only in terms of strength sufficient material can be built up.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment Drawing explained in more detail; it shows

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes doppelwandiges Bohrrohr mit teilweise entferntem Außenrohr in perspektivischer Darstellung undF i g. 1 shows a double-walled drill pipe according to the invention with a partially removed outer pipe in perspective Representation and

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1.F i g. 2 shows a vertical section through the object according to FIG. 1.

In den Figuren ist ein doppelwandiges Bohrrohr dargestellt, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau aus Innenrohr 1 und dieses mit Ringraum 2 umgebendem Außenrohr 3 sowie mit in dem Ringraum 2 angeordneter Versteifungseinlage 4 zur kraftschlüssigen Abstützung der beiden Rohre 1,3 gegeneinander besteht. Die Versteifungseinlage ist als Gitterrost 4 ausgebildet. Das Gitterrost 4 kann eine Gittermatte aus Rundeisen sein, ist jedoch vorzugsweise aus Flacheisenstäbcn unter Bildung einer wabenförmigen Einlage ausgebaut. Hs weist ein engmaschiges z.B. quadratisches oder rautenförmiges Raster5 auf. Dargestellt ist die quadratische Ausführungsform. Nach bevorzugter Ausfühioingsform ist das Gitterrost 4 mit schraubenlinienförmig umlaufenden Stegen 6 in den Zwischenraum 2 zwischen Außenrohr 3 und Innenrohr 1 eingesetzt und an einem der beiden Rohre, vorzugsweise am Außenrohr3, befestigt, was jedoch nicht gezeigt ist. Das Gitterrost 4 kann aus Kunststoff, Aluminium, Eisen od. dgl. bestehen, während die Rohre 1, 3 als korrosionsbeständige Stahl- oder Leichtmetallrohre ausgeführt sein können.In the figures, a double-walled drill pipe is shown, which in its basic structure from inner tube 1 and this with annular space 2 surrounding outer tube 3 and with in the annular space 2 arranged stiffening insert 4 for frictional support of the two tubes 1,3 against each other consists. The stiffening insert is designed as a grating 4. The grating 4 can be a mesh mat be made of round iron, but is preferably made of flat iron rods to form a honeycomb Insert removed. Hs has a close-meshed, e.g. square or diamond-shaped grid5. The square embodiment is shown. According to a preferred embodiment, the grating is 4 with helically circumferential webs 6 in the space 2 between the outer tube 3 and inner tube 1 and attached to one of the two tubes, preferably to the outer tube 3, what however, is not shown. The grating 4 can be made of plastic, aluminum, iron or the like the pipes 1, 3 can be designed as corrosion-resistant steel or light metal pipes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Doppelwandiges Bohrrohr für am Außenumfang des Rohres angreifende Bohrmaschinen, aus einem Innenrohr und einem dieses im Abstand umgebenden Außenrohr sowie mit einer in dem Ringraum über die gesamte Rohrlänge angeordneten Versteifungseinlage zur kraftschlüssigen Abstützung der beiden Rohre gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungseinlage als Gitterrost (4) ausgebildet ist.1. Double-walled drill pipe for drilling machines attacking the outer circumference of the pipe, from an inner tube and an outer tube surrounding this at a distance and with an in the annular space arranged over the entire length of the pipe stiffening insert for non-positive Support of the two tubes against one another, characterized in that the stiffening insert is designed as a grating (4). 2. Bohrrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterrost (4) als Gittermatte aus Rundeisen oder aus Flacheisenstäben unter Bildung einer wabenförmigen Einiage aufgebaut ist.2. Drill pipe according to claim 1, characterized in that the grating (4) as a grid mat made of round iron or flat iron bars is constructed to form a honeycomb insert. 3. Bohrrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterrost (4) ein engmaschiges, insbesondere quadratisches oder rautenförmiges Raster (5) aufweist.3. Drill pipe according to claim 1, characterized in that the grating (4) has a close-meshed, in particular has a square or diamond-shaped grid (5). 4. Bohrrohr nach einem der Ansprüche ? bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterrost (4) mit schraubenlinienförmig umlaufenden Stegen (6) in den Ringraum (2) zwischen Außenrohr (3) «5 und Innenrohr (1) eingesetzt und an einem der beiden Rohre (1,3), vorzugsweise am Außenrohr (3), befestigt ist.4. Drill pipe according to one of the claims? to 3, characterized in that the grating (4) with helically circumferential webs (6) in the annular space (2) between the outer tube (3) «5 and inner tube (1) inserted and on one of the two tubes (1,3), preferably on the outer tube (3), is attached. 5. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterrost (4) aus Kunststoff, Aluminium, Eisen od. dgl. und die beiden Rohre (1,3) aus korrosionsbeständigem Material bestehen.5. Drill pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the grating (4) Made of plastic, aluminum, iron or the like. And the two tubes (1,3) made of corrosion-resistant Material.
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