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Drehbohr- beziehungsweise Spülgestänge
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Die Erfindung richtet sich auf ein Drehbohr- beziehungsweise Spülgestänge
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Gestänge zählt durch die DE-PS 12 36 443 zum Stand
der Technik. Dieses hat sich zwar in der Praxis, insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb,
wegen der leichten Handhabung und der zuverlässigen Betriebsweise im großen und
ganzen bewährt. Indessen hat gerade sein praktischer Einsatz aber auch ergeben,
daß es in einigen Punkten noch verbesserungsfähig ist. So können beispielsweise
Schwierigkeiten bei der automatischen oder doch zumindest halbautomatischen Kupplung
der Gestängerohre auftreten. Jedes neue Gestängerohr muß nämlich beim Abbohren mit
einer Bohrmaschine so an die bereits im Bohrloch befindliche Bohrgestänge-Tour angesetzt
werden, daß nicht nur die Außenwendeln kontinuierlich aufeinanderfolgen, sondern
daß auch die Schnappstifte in derselben Ebene wie die Schnappstiftlöcher und auf
derselben Rohrseite zu liegen kommen. Ob dies aber tatsächlich der Fall ist, konnte
bislang nur durch eine unmittelbare manuelle Kontrolle des Kupplungsbereichs von
zwei aufeinanderfolgenden Gestängerohren festgestellt werden.
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Der Vorteil der automatischen Kupplung ist damit aufgehoben.
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Außerdem ist eine solche Kontrolle im untertägigen Grubenbetrieb nur
unter erschwerten Sichtbedingungen durchzuführen und folglich auch von daher naturgemäß
mit Mängeln behaftet.
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Es zeigte sich ferner beim Entkuppeln, daß manchmal das Trennen der
Gestängerohre nur mit einem erheblichen Kraftaufwand durchgeführt werden konnte.
Als Ursache hierfür wurde eine Verlagerung der Bohrmaschine beim Bohren aus ihrer
ursprünglichen Position erkannt. Hierdurch trat eine Biegebeanspruchung zwischen
den bereits abgebohrten Gestängerohren und den noch in der Bohrmaschine geführten
Gestängerohren auf. Bei nicht genügender Sorgfalt während des Bohrbetriebs und fehlenden
Korrekturmaßnahmen mußten demnach im nachhinein umfangreiche Richtarbeiten an den
Gestängerohren und teilweise auch an der Bohrmaschine durchgeführt werden.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Drehbohr-
beziehungsweise Spülgestange gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden,
daß auch beim automatischen Kuppeln der Gestänge rohre ein einwandfreier Anschluß
eines neuen Gestängerohrs an ein bereits im Bohrloch befindliches Gestängerohr bewirkt
werden kann und daß ferner beim automatischen Entkuppeln der Gestängerohre keine
Schwierigkeiten mehr bei fehlender Koaxialität von Bohrmaschine und abgebohrter
Bohrgestänge-Tour zu erwarten sind.
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Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe in den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß selbst unter den
anerkanntermaßen schlechten Arbeitsbedingungen unter Tage nunmehr ein einwandfreies
Kuppeln der Gestängerohre gewährleistet werden kann. Bei manueller Kupplung der
Gestängerohre werden jeweils die Kupplungsfinger zunächst so weit in die Einsteckhülsen
der voraufgehend abgebohrten Gestängerohre eingeführt, bis die über den Umfang der
Kupplungsfinger im Dickenbereich der Rohrwand vorstehenden Schnappstifte an den
Stirnseiten
der Einsteckhülsen zur Anlage gelangen. Durch Drehen eines Gestängerohrs oder beider
Gestängerohre um die Längsachse werden die Schnappstifte dann mit den Einlaufnuten
in Übereinstimmung gebracht, so daß anschließend das weitere Zusammenschieben der
miteinander zu kuppelnden Gestängerohre erfolgen kann. Die Schnappstifte werden
durch die sich über die gesamte Dicke der Rohrwand erstreckenden Einlaufnuten radial
in den Kupplungsfinger eingedrückt und springen unter der Wirkung der Federn im
Bereich der Schnappstiftlöcher von selbst wieder heraus.
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Aber auch ein automatisches Kuppeln wird nun in einfacher Weise dadurch
sichergestellt, daß die Außenwendeln gewissermaßen als Orientierungshilfe für die
einwandfreie koaxiale Übereinstimmung aufeinanderfolgender Gestängerohre genutzt
werden können. Stehen nämlich die Stirnflächen der Außenwendeln von zwei aufeinanderfolgenden
Gestängerohren genau voreinander, ist sichergestellt, daß auch die Schnappstifte
und die Schnappstiftlöcher auf derselben Seite liegen. Aufgrund dieser Maßnahme
ist es mithin unmöglich, zwei Gestängerohre so zusammenzustecken, daß die Schnappstifte
in einer anderen Ebene zu liegen kommen als die Schnappstiftlöcher der voraufgehenden
Gestängerohre.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung ist das Radialspiel
zwischen den Kupplungsfingern und den Einsteckhülsen beziehungsweise zwischen den
Dichtfortsätzen und den Dichtbereichen. Dieses erhebliche Radialspiel ermöglicht
nämlich eine Abwinklung von zwei aufeinanderfolgenden Gestängerohren, ohne daß die
Dichtfunktion zwischen den Dichtfortsätzen und den Dichtbereichen aufgehoben wird
und ohne daß die Schnappstifte aus den Schnappstiftlöchern herausgleiten können.
Diese Abwinklung ist dann von großem Nuten, wenn Gestängerohre mit
Bohrmaschinen
angebohrt werden. Diese Bohrmaschinen werden vor dem Bohren genau ausgerichtet und
in ihrer Position verankert.
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Während des Bohrens kommt es jedoch immer wieder vor, daß die Bohrmaschinen
aus ihrer ursprünglichen Position herauswandern.
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Auf diese Weise entsteht eine Biegebeanspruchung zwischen der abgebohrten
Gestängetour und den noch in der Maschine geführten Gestängerohren. Die Biegebeanspruchung
würde dann in erheblichem Maß das Entkuppeln beeinträchtigen. Infolge der erfindungsgemE-ßen
Ausbildung werden diese Nachteile aber vermieden. Auch beim Abbohren entsteht durch
die Möglichkeit des Abwinkeln kein Nachteil. Das jeweils bereits im Bohrloch befindliche
Gestängerohr ist im Bohrloch geführt rt und zieht auf diese Weise auch das nachfolgende
Gestängerohr in das Bohrloch hinein. Die Dichtfunktion zwischen den Dichtfortsätzen
und den Dichtbereichen bleibt einwandfrei erhalten, wobei es unwesentlich ist, ob
am Di cht fortsatz ein Dichtring in einer Umfangsnute angeordnet ist und der Dichtbereich
glatt zylindrisch ausgebildet ist oder ob im Dichtbereich eine innere Umfangsnute
mit einem darin eingelegten Dichtring vorgesehen und der Dichtfortsatz glatt zylindrisch
ausgebildet ist.
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Das einwandfreie Einführen eines Schnappstifts in ein Schnappstiftloch
wird gemäß der Erfindung dadurch erleichtert, daß die Einlaufnute unter einem Winkel
von etwa 15 bis 250 zur Rohrlängsachse verläuft.
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Der Kupplungsfinger kann als gesonderter Bauteil ausgebildet und
in den zentralen Längenabschnitt des Gestängerohrs mit Preßsitz eingesteckt sein.
Die Einsteckhülse kann einteilig in das Gestängerohr eingeformt sein. Nach der Erfindung
ist es jedoch von Vorteil, daß der Kupplungsfinger einschließlich Dichtfortsatz
einerseits und die Einsteckhülse einschließlich des Dichtbereichs andererseits Bestandteile
von mit dem zentralen
Längenabschnitt des Gestängerohrs durch Reibschweißen
verbundene Kupplungsstücke bilden. Diese Kupplungsstücke können dann in vorteilhafter
Weise unabhängig vom eigentlichen Gestängerohr gefertigt werden. Sie sind bei der
Herstellung handlicher als ein langes Gestängerohr. Selbstverständlich ist auch
eine solche Kornbination möglich, bei der Einsteckhülse oder Kupplungsfinger direkte
Bestandteile eines Gestängerohrs bilden oder angesetzt beziehungsweise eingesetzt
sind.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zachnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. l in Ansicht, teilweise in
vertikalem Längsschnitt, ein Gestängerohr; Fig. 2 in Ansicht, teilweise in vertikalem
Längsschnitt, eine weitere Aus führungs form eines Gestängerohrs; Fig. 3 bis 7 vertikale
Querschnitb durch das Gestängerohr gemäß der Fig. l, entsprechend den Schnittlinien
III-III bis VII-VII; Fig. 8 in Ansicht, teilweise in vertikalem Längsschnitt, den
Kupplungsbereich von zwei aufeinanderfolgenden Gestängerohren in koaxialer Lage
und Fig. 9 in Ansicht den Kupplungsbereich von zwei aufeinanderfolgenden Gestängerohren
bei abgewinkelter Zuordnung.
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In der Fig. 1 ist mit 1 ein Gestängerohr eines Drehbohr-beziehungsweise
Spülgestänges bezeichnet. Das Gestängerohr l hat einen kreisförmigen Querschnitt
und ist am Außenumfang mit einer
angeschweißten, im Querschnitt
quadratischen Wendel 2 vergleichsweise großer Steigung versehen. Die endseitigen
Stirnflächen 3 und 4 der Wendel 2 liegen in derselben vertikalen Längsebene und
schließen mit den Stirnflächen 5, 6 des Rohrs 1 bündig ab.
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Das eine Ende 7 des Gestängerohrs 1 (siehe auch Fig. 6) ist innenseitig
als im wesentlichen quadratische Einsteckhülse 8 ausgebildet. Die Länge der Einsteckhülse
8 entspricht etwa dem doppelten Außendurchmesser des Gestängerohrs 1. Die längsgerichteten
Eckbereiche 9 der Einsteckhülse 8 sind leicht flächig ausgebildet, so daß der Übergang
von den Vertikalseiten 10 auf die Oberseite 11 beziehungsweise die Unterseite 12
nicht abrupt unter einem Winkel von 900, sondern unter einer zweimaligen Abwinklung
von jeweils 450 erfolgt.
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Im Bereich der Mündung der Einsteckhülse 8 ist in derselben Ebene,
in der die Stirnflächen 3, 4 der Wendel 2 liegen, eine schräg verlaufende Einlaufnute
13 eingearbeitet. Die Einlaufnute 13 beginnt am Außenumfang des Gestängerohrs 1
und erstreckt sich unter einem Winkel von etwa 200 über die gesamte Dicke der Rohrwand
14 bis zur Oberseite 11 der Einsteckhülse 8. Die Breite der Einlaufnute 13 ist etwas
größer bemessen als der Durchmesser des nachstehend noch näher erläuterten Schnappstifts
15 am anderen Ende 16 des Gestängerohrs 1.
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Im Anschluß an den mittleren Längenbereich der Einsteckhülse 8 ist
zur Rohrmitte hin versetzt ein Schnappstiftloch 17 radial in die Rohrwand 14 eingearbeitet.
Das Schnappstiftloch 17 liegt ebenfalls in derselben Ebene wie die Stirnflächen
3, 4 der Wendel 2 und die Einlaufnute 13. Der Durchmesser des Schnappstiftlochs
17 ist großer als der Durchmesser des Schnappstifts 15 bemessen.
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Im Abstand vom inneren Ende der Einsteckhülse 8 ist ur Rohrmitte
hin verlagert eine Ringnute 18 in die Wand 14 des Gestängerohrs 1 eingearbeitet.
In die Ringnute 18 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Dichtring 19 eingesetzt.
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Das Ende 16 des Gestängerohrs 1 (siehe auch Fig. 5) ist innenseitig
entsprechend dem Querschnitt der Einsteckhülse 8 quadratisch profiliert. Die Querschnittsfläche
ist jedoch kleiner als die Querschnittsfläche der Einsteckhülse 8. In diesen quadratischen
Querschnitt ist ein außenseitig quadratisch profilierter Kupplungsfinger 20 eingepreßt
und damit im Gestängerohr 1 festgelegt. Der Kupplungsfinger 20 weist eine durchgehende
Längsbohrung 21 auf, die endseitig konisch erweitert ist. Das freie Ende 22 des
Kupplungsfingers 20 (beachte auch Fig. 3) ist am Außenumfang zylindrisch gestaltet
und endseitig leicht konisch abgeschrägt.
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Etwa im Endbereich des quadratischen Längenabschnitts des Kupplungsfingers
20 ist eine Querbohrung 23 vorgesehen, in die ein durch eie Schraubendruckfeder
24 radial verschieblicher Schnappstift 15 eingesetzt ist. Der Schnappstift 15 liegt
ebenfalls in derselben Ebene und auf derselben Rohrseite wie die Stirnflächen 3,
4 der Wendel 2, das Schnappstiftloch 17 und die Einlaufnute 13.
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Die Ausführungsform eines Gestängerohrs lot gemäß der Fig. 2 entspricht
in den Grundzügen der Ausführungsform der Fig. 1 und 3 bis 7. Ein Unterschied ist
der, daß sowohl der Endabschnitt 25 des Gestängerohrs lt mit dem Kupplungsfinger
20' als auch der Endabschnitt 26 mit der Einsteckhülse 8' als gesonderte Kupplungsstücke
hergestellt und durch Reibschweißen mit dem zentralen Längenabschnitt des Gestängaohrs
1' verbunden sind. Aber auch hierbei ist sichergestellt, daß Schnappstift 15, Schnappstiftloch
17,
Einlaufnute 13 und die Stirnflächen 3, 4 der Wendel 2 in derselben Ebene und auf
derselben Rohrseite liegen.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der zylindrische Dichtfortsatz
22' am freien Ende des Kupplungsfingers 20' mit einer umfangsseitigen Ringnut 27
versehen ist, in die ein im Querschnitt kreisförmiger Dichtring 28 eingesetzt ist.
In diesem Fall fehlt dann ein Dichtring im Dichtbereich 29 des Kupplungsstücks 26.
Dieser Dichtbereich 29 ist glatt zylindrisch ausgebildet.
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Die Fig. 8 veranschaulicht die Kupplung zweier aufeinanderfolgender
Gestängerohre 1'. Es ist ersichtlich, daß sowohl der Kupplungsfinger 20' gegenüber
der Einsteckhülse 8' als auch der Dichtfatsatz 22' gegenüber dem Dichtbereich 29
ein erhebliches radiales Spiel aufweisen. Dieses radiale Spiel ermöglicht in Verbindung
mit dem Spiel, das der Schnappstift 15 im Schnappstiftloch 17 hat, daß die beiden
Gestängerohre 1' gemäß Fig. 9 um einen Winkel gegenseitig abgelenkt werden können,
dessen GröBenordnung bis zu etwa 150 geht.
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Aus der Fig. 8 ist ferner erkennbar, daß beim Einführen des Kupplungsfingers
20' in die Einsteckhülse 8' der Schnappstift 15 bei koaxialer Anordnung zur Einlaufnute
13 selbsttätig radial eingeschoben wird und dann beim weiteren Einführen des Kupplungsfingers
20' an der Oberseite 11' der Einsteckhülse 8' entlanggleitet, bis er im Schnappstiftloch
17 unter dem Einfluß der Druckfeder wieder radial nach außen gleitet. Die beiden
Gestängerohre 1' sind damit axial miteinander verriegelt.
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