DE2744080C2

DE2744080C2 - Antriebskupplungseinheit für Sprengloch-Drehbohrgeräte

Info

Publication number: DE2744080C2
Application number: DE2744080A
Authority: DE
Inventors: John Thompson Anaheim Calif. Work
Original assignee: BJ Hughes Inc
Current assignee: Tarkett USA Inc
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-09-29
Publication date: 1982-03-11
Also published as: FR2371602A1; GB1547954A; JPS5365546A; RO77450A; CA1060880A; NL7710220A; JPS5526272B2; FR2371602B1; DE2744080A1; AT352054B; ATA696177A; US4109488A

Description

Ben stoßdämpfenden Antriebskupplungseinheit ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße stoßdämpfende Antriebskupplungseinheit weist gegenüber den Antriebskupplungseinheiten nach dem Stand der Technik eine beträchtliche effektivere Dämpfungswirkung auf, was insbesondere darauf beruht, daß der Elastomerkörper nicht über seine Dicke von Befestigungseiementen durchsetzt ist Insbesondere wird durch den von den Zapfen gebildeten Antriebsmechanismus ein im Vergleich zum abscherenden Bolzenbetrieb sicherer und effektiver Antrieb gewährleistet, da die Befestigungselemente von der Drehkraftübertragung freigehalten werden.

Die erfindungsgemäße Antriebskupplungseinheit stellt eine solide, einfach aufgebaute Konstruktion dar, weist eine lange Betriebsiebensdauer auf, ist in einen Bohrerstrang leicht einbaubar und bei Bedarf schnell und bequem auswechselbar.

Die erfindungsgemäße Antriebskupplungseinheit wird im einzelnen anhand der Zeichnungen erläutert. In letzteren ist

F i g. 1 die Ansicht eines Grundrisses einer stoßdämpfenden, drehbaren Antriebskupplungseinheit gemäß der Erfindung,

F i g. 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie 2-2 der F ig. 1,

Fig.3 eine auseinandergezogene Aufrißansicht, teilweise im Schnitt, der Teile eines drehbaren Sprenglochbohrers, der die Kupplungseinheit nach F i g. 1 und 2 aufweist,

Fig.4 die Ansicht einer Zusammensetzung der in F i g. 3 gezeigten Teile des drehbaren Sprenglochboh rers teilweise im Schnitt,

F i g. 5 eine bruchstückartige Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig.4, wobei bestimmte Teile weggelassen sind, und

Fig.6 eine vergrößerte Ansicht eines vertikaler Schnitts eines Bruchstücks des Zusammenbaus nach Fig. 4.

Wie au^r Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die stoßdämpfende, drehbare Antriebskupplungseinheit 11 eine ringförmige, mitnehmbare Platte 12 am Oberteil und eine ähnliche ringförmige Mitnehmerplatte )3 am Unterteil auf. Diese beiden Platten sind axial ausgerichtet und vertikal im Abstand und parallel zueinander angeordnet.

Die mitnehmbare Platte 12 weist eine Anzahl aufrechtstehender Zapfen 14 auf, und zwar acht bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Je nach Bedarf können aber auch mehr oder weniger Zapfen verwendet werden. Die Zapfen sind kreisförmig um die mitgenon-.mene Platte angeordnet, und zwar vorzugsweise im gleichen Abstand zueinander. In ähnlicher Weise weist die Mitnehmerplatte 13 eine gleiche Anzahl von herabhängenden Zapfen 15 in entsprechender Anordnung auf. Zur Vereinfachung der Herstellung können das Ober- und das Unterteil der Anordnung aus Platten und Zapfen gleich ausgebildet werden.

Aus den Fig. 2 und 6 geht im Schnitt ein Zapfen 14 hervor, der, identisch mit den anderen Zapfen, zylindrisch ausgebildet ist und beispielsweise eine Länge von ungefähr dem 2'/}fachen der Dicke der Platte 12 aufweist. Das obere Ende des Zapfens weist einen abgeschrägten Rand 16 und das untere Ende des Zapfens einen kleineren, abgeschrägten Rand 17 auf. Der Zapfen besitzt eine sich axial erstreckende Bohrung 18. die mit einem Gewi!/;ie 19 versehen ist.

Der Zapfen 14 ist in engem Paßsitz in einer Bohrung 21 in der Platte 12 aufgenommen, wobei die oberen und unteren Ränder 22 bzw. 23 der Bohrung abgeschrägt sind. Der Zapfen ist in der Bohrung derart angeordnet, daß seine Bodenfläche 24 mit der Bodenfläche 25 der Platte 12 fluchtet. Ferner ist er in der Bohrung durch eingeschweißtes Metall 26 und 27 befestigt

Eine verhältnismäßig dünne Scheibe 28 ist an der unteren oder inneren Fläche 24 des Zapfens schweißmä-η Big bei 29 befestigt, wobei die Scheibe das innere Ende der Bohrung 18 verschließt

Die Zajj.'^n 14 und 15 sind mit ihren Hauptachsen zur Hauptachse der ringförmigen Platten 12 und J3 parallel angeordnet

Die Platten 12 und 13, die Zapfen 14 und 15 und die Scheiben 28 sind vorzugsweise aus legiertem Stahl hergestellt oder gegossen.

Sandwichartig zwischen der oberen und unteren Plattenanordnung 12 und 13 ist ein ringfö^rmiger Körper 31 aus eiastomerem Material, wie z. B. aus natürlichem oder synthetischem Gummimaterisl, angeordnet der zur Erzielung d*;r gewünschten iiiastizität, Zähigkeit und Federgröße für die aufeinanderstoßenden Lasten kompoundiert und gehärtet ist Typischerweise weist der gehärtete Gummi einen Härtemeßbereich von 35 bis 75 Shore-Härte A auf. Der Gummikörper ist an der unteren Fläche 25 der oberen Plattenanordnung an der gesamten gegenseitigen Kontaktfläche angeklebt. In gleicher Weise ist der Gummikörper mit der oberen Fläche 32 der unteren Plattenanordnung an der gesamten gegenseitigen Kontaktfläche festgeklebt Kautschukkitt wird vorzugsweise zwecks Herstellung einer festen Klebverbindung zwischen dem Metall und dem Gummi verwendet, und der Gummikörper, der

J5 Kautschukkitt und die Metallteile werden als Einheit gehärtet

Wie aus F i g- 3 hervorgeht, werden die auseinandergezogen dargestellten Teile von der Kupplungseinheit 11. einem rohrförmigen Mitnehmerelement 33 und einem rohrförmigen, mitnehmbaren Element 34 gebildet.

Das Mitnehmerelement 33 weist einen zentrischen Zapfen 35 mit einer sich durch ihn axial erstreckenden Bohrung 36 auf. Der Zapfen verjüngt sich nach oben und ist mit einem Außengewinde 37 versehen. Das untere Ende des Zapfens ist an einen sich radial erstreckenden Flansch 38 angepaßt, der an ihm angeschweißt und mit einer Anzahl sich nach unten öffnende Aussparungen 39 versehen ist, die sich mit den einzelnen, aufrechtstehen-

Vi den Zapfen 14 der Platte 12 in Ausrichtung befinden. Die Aussparungen sind größenmäßig derart ausgelegt, daß sie beim Zusammenbau der Teile bequem die entgegengesetzten Zapfen 14 aufnehmen, wie jus Fig.4 hervorgeht. Jede Aussparung weist eine zentrisehe, zylindrisch ausgesenkte Bohrung 41 zum Einsetzen des Schaftes eines kappenschraubenar'.igen Bifestigungselementes 43 auf, wodurch der Schaft in die Bohrung des gegenüberliegenden Zapfens 14 einschraubbar ist. Der Kopf 44 der Kappenschraube weist

to eine durchmesse-mäßige Bohrung 45 auf, durch die ein nicht dargestellter Verriegelungsdraht führbar ist, um ein Lösen der Schraube durch Erschütterung zu verhindern.

Das rohrförmige, mitnehmbare Element 34 weist ein

h-·. zentrisches Gehäuse 46 mit einem axial gerichteten Innenhohlraum <? auf, der ein sich nach oben verjüngendes Innengewinde 48 aufweist. Eine Axialbohrung 49 ist in dem Gehäuse vorgesehen und erstreckt

sich von dem Hohlraum 47 zur Oberfläche des Gehäuses. F.in Flansch 51 ist an dem oberen F.nde des Gehäuses angeschweißt. Der Flansch weist sich nach oben öffnende Aussparungen 52 auf, in die sich die Zapfen 15 der Mitnehmerplatte 13 in derselben Weise einfügen, wie das bei den Zapfen 14 und den Aussparungen 39 der Fall ist. Kappenschrauben 43 sind zur Befestigung des Flansches an den Zapfen 15 vorgesehen.

Die einzelnen Teile, die in F i g. 3 in auseinandergezog;ner Anordnung dargestellt sind, sind in F i g. 4 zusammengebaut gezeigt. Die von der mitnehmbaren Platte 12 getragenen Zapfen 14 sind innerhalb der entsprechenden Aussparungen 39 des Flansches 38 des rohrförmigen Mitnehmerelementes 33 angeordnet und darin mittels der Kappenschrauben 43 gehalten. In ähnlicher Weise sind die von der Mitnehmerplattc 13 getragenen Zapfen 15 in den Aussparungen 52 im Flansch 51 des rohrförmigen, mitnehmbaren Elementes 34 angeordnet und darin mitieis anderer Kappenschrauben 43 gehalten.

Fig. 5 zeigt die kreisförmige Anordnung der Aussparungen 39 in dem Flansch 38 des rohrförmigen Mitnehmerelementes.

Im Einsatz ist die in Fig. 4 gezeigte Anordnung in dem Bohrerstrang eines drehbaren Sprengbohrlochbohrers eingebaut, wobei das rohrförmige Mitnehmerelement 33 durch das Gewinde 37 mit einer rohrförmigen Antriebswelle gewindemäßig befestigt und mit einem rohrförmigen Bohrer oder mit einem Strang von rohrförmigen Stahlbohrerabschnitten gewindemäßig in dem Gehäuse 46 des rohrförmigen, antreibbaren Elementes 34 verbunden ist. Der Bohrerstrang geht an seinem unteren Ende in einen drehbaren Bohrmeißel über. Beim Bohren wird der Bohrerstrang gedreht und nach unten getrieben, um den Bohrmeißel drehmäßig in den zu durchbohrenden Felsen zu treiben. Druckluft wird nach unten durch den Bohrerstrang, durch den Bohrmeißel hindurch nach außen und nach oben zurück durch den Ringspalt zwischen dem Bohrerstrang und der Wandung des Sprengloches in Umlauf gesetzt, um Felstrümmer an die Oberfläche zu befördern. Unerwünschte Erschütterungen, die sich beim Bohren im Bohrstrang entwickeln, werden in sehr effektiver Weise durch die drehbare Kupplungsantriebseinheit gemäß der Erfindung gedämpft, so daß im wesentlichen eine ·> Isolierung des drehbaren Bohrers, der mit dem oberen Teil der stoßdämpfenden Kupplungseinheit verbunden ist. vor Erschütterungen möglich ist.

Wie aus F i g. 4 hervorgeht, weist die Kupplungseinheit 11 einen sich axial erstreckenden Kanal 53 auf,

ίο durch den die axiale Bohrung 36 des Mitnehmerelements 33 fluidmäßig mit der axialen Bohrung 49 des rohrförmigen, angetriebenen Elementes 34 kommuniziert, um ein Strömen von Druckluft nach unten zu ermöglichen. Der Durchmesser des Kanals 53 kann

i") etwas größer als der Durchmesser der axialen Bohrungen 36 und 49 sein, um für einen Raum für ein radiales Einwärtsstauchen des elastomeren Materials bei seiner axialen Zusammenpressung zu sorgen, damit eine unangemessene Einengung des Luftströmungska-

.'Ii rials 53 vet iiiiciicil Wird.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist ein Spielraum zwischen den Schäften 42 der Kappenschrauben 43 und den Wandungen der Bohrungen 41 in den Flanschen 38 und 51 vorgesehen, so daß ein Drehmoment nicht

■ '■< unmittelbar zwischen den Flanschen und den Kappenschrauben während des Bohrens übertragen wird. Statt dessen wird das Antriebsdrehmoment zwischen den rohrförmigen Elementen 33 und 34 und der Kupplungseinheit 1. im wesentlichen vollständig über die Zapfen

so 14 und 15 übertragen. Die Kappenschrauben brauchen folglich nur so ausgelegt zu werden, daß sie die vom Gewicht des Bohrstranges aufgebrachte Belastung tragen, wenn dieser vom Boden des Sprengloches hoch gezogen wird.

« Die Metallscheiben 28 schließen die Innenenden der die Kappenschrauben aufnehmenden Bohrungen 18 der Zapfen 14 und 15 ab. Diese Scheiben ragen in den Gummikörper 31 vor und unterstützen die Übertragung des Drehmomentes zwischen dem Gummi und den Platten 12 und 13. Weiterhin verhindern die Scheiben beim Härten ein Eindringen von Gummi in die Bohrungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stoßdämpfende Antriebskupplungseinheit zum Koppeln einer rohrförmigen, einen Flansch mit Axialbohrungen für Befestigungselemente aufweisenden Antriebswelle mit einer axial ausgerichteten, ebenfalls rohrförmigen und einen Flansch mit Axialbohrungen für Befestigungselemente aufweisenden angetriebenen Welle eines Sprengloch-Drehbohrgeräts, aus einer ringförmigen, auf die Längsachse der Antriebswelle ausgerichteten Mitnehmerplatte und einer im Abstand von dieser und parallel dazu angeordneten ringförmigen mitnehmbaren Platte, zwischen denen ein ringförmiger Körper aus einem Elastomer gelagert ist, der einseitig mit der Mitnehmerplatte und andernseitig mit der mitnehmbaren Platte verkelbt ist, wobei die Axialöffnungen der ringförmigen Platten und des ringförmigen Elastomerkörpers Teil eines axialen Strömungskanals für eine gasförmige Bohrlochspülung sind, gekennzeichnet durch an jeder Platte (12; 13) festlegbare, kreisförmig angeordnete, aus jeder Platte nach rück- bzw. vorwärts hervorstehende, Befestigungseinrichtungen tragende Zapfen (14; 15), die in komplementär ausgebildete Aussparungen (39; 52) an den Flanschen (38; 51) der Antriebswelle (33) bzw. angetriebenen Welle (34) einlegbar sind, wobei den beiden Platten (12; 13) jeweils eigene Befestigungselemente (43) zugeordnet sind, die in die Befestigungseinrichtungen an den Zapfen (14; 15) eingreifen und mittels derer die aus den Platten (J2; 13) und dem Elastomerkörper (31) bestehende Kupplungseinheit an den Flanschen (38; 51) von Amriebswellt (33) br,/, angetriebener Welle (34) festlegbar ist.

2. Kupplungseinheit nach . nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (14; 15) hohlzylindrisch ausgebildet und in entsprechenden Bohrungen in den Platten (12; 13) befestigt sind, wobei die Achsen der Zapfen (14; 15) parallel zu den Achsen der Platten (12; 13) ausgerichtet sind, und daß die Befestigungseinrichtungen der Platten (12; 13) aus in den Bohrungen (18) der Hohlzylinder angebrachten Innengewinden (19) bestehen, in welche mit einem Außengewinde versehene Befestigungselemente (43) einschraubbar sind.

3. Kupplungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Befestigungselemente (43) von einem die Drehkrait unmittelbar übertragenden Eingriff mit dem Mitnehmerflansch (38) bzw. mit dem mitnehmbaren Flansch (51) freigehalten sind.

4. Kupplungseinheit nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die das Innengewinde (19) aufweisende Bohrung (18) sich durch den gesamten Zapfen(14; 15)erstreckt, wobei Verschlußelemente (28) die dem Elastomerkörper (31) zugewandte Seite der Bohrungen (18) verschließen.

5. Kupplungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente Scheiben (28) sind, die die verschlossene Seite der Bohrungen (i8) abdecken und an die Zapfen (14: 15) angeschweißt sind.

6. Kiippliingseinheil nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (28) in den lllastomerkorper (II) hinein vorragen.

Die Erfindung betrifft eine stoßdämpfende Antriebskuppeleinheit zum Koppeln einer rohrförmigen, einen Flansch mit Axialbohrungen für Befestigungselemente aufweisenden Antriebswelle mit einer axial ausgerichteten, ebenfalls rohrförmigen und einen Flansch mit Axialhohrungen für Befestigungselemente aufweisenden angetriebenen Weile eines Sprengloch-Drehbohrgeräts, aus einer ringförmigen, auf die Längsachse der Antriebswelle ausgerichteten Mitnehmerplatte und

ίο einer im Abstand von dieser und paraJ'.el dazu angeordneten ringförmigen mitnehmbaren Platte, zwischen denen ein ringförmiger Körper aus einem Elastomer gelagert ist, der einseitig mit der Mitnehmerplatte und andernseitig mit der mitnehmbaren Platte verklebt ist, wobei die Axialöffnungen der ringförmigen Platten und des ringförmigen Elastomerkörpers Teil eines axialen Strömungskanals für eine gasförmige Bohrlochspülung sind.

Bei bekannten ähnlichen stoßdämpfenden Antriebskupplungseinheiten (US-PS 39 47 009 und 37 46 330) sind eine erste Gruppe ringförmiger Elastomerplatten zwischen Mitnehmerplatte und der mitnehmbaren Platte und eine zweite Gruppe ringförmiger Elastomerplatten zwischen der mitnehmbaren Platte und einer Anpreßplatte sandwichartig eingesetzt, wobei ein Satz jeweils mit einer Mutter zusammenwirkender Befestigungsbolzen und ein Satz jeweils zwischen letzteren befindlicher und von den Elastomerplatten preßsitzartig gehaltener Bolzen auf einem zur Antriebswelle

jo konzentrischen Kreis angeordnet sind und sich parallel zur Antriebswelle durch die sandwichartige Anordnung erstrecken. Hierbei stehen die Befestigungsbolzen nicht mit der mitnehmbaren Platte und die zwischen ihnen liegenden Bolzen nicht mit der Mitnehmerplatte und der Andrückplatte in Berührung. Bei diesen Antriebskuppeleinheiten werden am Flansch der Antriebswelle auftretende Erschütterungen über die sich durch die sandwichartige Anordnung erstreckenden Befestigungsbolzen auf den Flansch der angetriebenen Welle

4ü in unerwünschter Weise übertragen.

Bei einer weiteren ähnlichen Antriebskupplungseinheit (US-PS 35 00 659) ist die Mit:,ehmerplatte an dem Eiastomerkörper angeklebt, auf die Bolzen wird aber ein Antriebsdrehmoment ausgeübt, und in den ringförmigen Platten wie in dem ringförmigen Elastomerkörper sind keine Axialbohrungen vorgesehen, die Teil eines axialen Strömungskanals für eine gasförmige Bohrlochspülung sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebskupplungaeinheit für Sprengloch-Drehbohrgeräte gemäß der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß sie eine gegenüber den Antriebskupplungseinheiten nach dem Stand der Technik beträchtlich verbesserte stoßdämpfende Wirkung aufweist.

ii Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch an jeder Platte festlegbare, kreisförmig angeordnete, aus jeder Platte nach rück- bzw. vorwärts hervorstehende, Befestigungseinrichtungen tragende Zapfen, die in komplementär ausgebildete Aussparungen an den Flanschen der Antriebswelle bzw. angetriebenen Welle einlegbar sind, wobei den beiden Platten jeweils eigene Befestigungselemente zugeordnet sind, die in die Befestigungseinrichtungen an den Zapfen eingreifen und mittels derer die aus den Platten und dem

h^r. Elastomerkörper bestehende Kupplungseinheit an den Flanschen von Antriebswelle bzw. angetriebener Welle fcstlegbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemä-