DE3524865A1 - Kupplungsmuffe fuer rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsmuffe für zu einem Rohrstrang zusammensetzbare Rohre, wobei zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen beider benachbarter Rohre innerhalb der Muffe wenigstens ein Distanzstück angeordnet ist.

Derartige Kupplungsmuffen werden insbesondere für Brunnen­ rohre verwendet, die zur Auskleidung von zur Herstellung von Tiefbrunnen dienenden Bohrlöchern bestimmt sind. Es ist üblich, das Brunnenrohr aus korrosionsfesten Werkstoffen, z. B. Asbestzement und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) herzustellen.

Die Verbindung der einzelnen Rohre über die Kupplungsmuffe erfolgt im allgemeinen unter Verwendung von flexiblen, seilartigen Abschnitten, die in einen jeweils durch zwei Nuten gebildeten Kanal eingeführt werden, von denen die eine an der äußeren Mantelfläche des Rohres und die andere an der inneren Mantelfläche der Kupplungsmuffe angeordnet ist. Eine so hergestellte Verbindung hat den Vorteil, daß sie einmal zugfest ist, zum anderen aber auch innerhalb gewisser Grenzen ein Ausweichen der Rohre in axialer Richtung an den Verbindungen erlaubt. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil durch Bewegungen der von eine Tiefe bis zu etwa 1000 m aufweisenden Brunnen durchsetzten Gebirgs­ schichten nicht unerhebliche Kräfte auf die Brunnenaus­ kleidung, also den Rohrstrang, zur Einwirkung kommen können. Aufgrund der flexiblen Ausgestaltung der Verbin­ dungselemente ist eine Beschädigung der Rohre oder der Muffe durch die durch die Verbindungselemente bewirkte Flächenpressung nicht zu befürchten. Andererseits können in Längsrichtung auftretende Druckkräfte, durch welche die Stirnseiten benachbarter Rohre gegeneinander gedrückt werden, durchaus zu erheblichen Beschädigungen der Rohr­ enden führen, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden. Es ist bekannt, zur Vermeidung von auf Druckbean­ spruchungen zurückgehende Beschädigungen zwischen zwei Enden benachbarter Rohre einen Distanzring aus Asbestzement anzuordnen, dessen axiale Erstreckung etwa dem maximalen Verschiebeweg entspricht, der bei Gebirgssetzungen im Sinne einer Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Rohrenden erfahrungsgemäß auftritt. Dieser Distanzring, dessen Festigkeit merklich geringer ist als die der Rohre, verhindert, daß letztere beim Verrohren des Bohrloches mit ihren Stirnseiten unmittelbar zur Anlage aneinander kommen. Bei Auftreten von axialen Druckkräften wird der Distanz­ ring bei Überschreiten einer bestimmten Größe dieser Druckkräfte zusammengedrückt und dabei zerstört, wobei die Bruchstücke in den Brunnen hineinfallen. Auf diese Weise wird eine Wegstrecke zwischen den beiden benachbarten Rohrenden freigemacht, um welche diese relativ gegeneinan­ der bewegt werden können, ohne daß dies zu Beschädigungen der Rohrenden führt.

Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß sie den Einbau der Rohre insofern kompliziert als ein zusätzliches Teil, nämlich der Distanzring zu handhaben ist. Dies stellt eine zusätzliche Komplizierung dar, zumal die zur Auskleidung von Tiefbrunnen dienenden Rohre einen Durchmes­ ser bis zu 800 mm haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs­ muffe der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß die Nachteile bekannter Kupplungsmuffen bzw. der unter deren Verwendung gebildeten Rohrstränge vermieden werden. Insbesondere wird angestrebt, die Anzahl der beim Einbau der Rohre zu handhabenden Teile zu verringern. Außerdem soll die Möglichkeit bestehen, das Distanzstück aus anderem Material als Asbestzement zu fertigen, also ggf. aus einem Material, welches durch die einwirkenden Kräfte nicht zerstörbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Distanzstück mit der Kupplungsmuffe fest verbunden ist. Dies kann bei der Fertigung der Kupplungsmuffe geschehen, wobei dazu zwar besondere Maßnahmen erforderlich sind, die jedoch im Rahmen der Fertigungsarbeiten ohne Schwierig­ keiten durchgeführt werden können. Jedenfalls wird den mit dem Verrohre der Brunnen befaßten Personen die Handhabung eines zusätzlichen Teiles erspart, welches zudem zur Erzielung des angestrebten Zweckes eine bestimmte Lage einnehmen muß.

Das Distanzstück kann durch Kleben an der Innenfläche der Muffe angebracht sein. Dabei ist es ohne weiteres möglich, die Festigkeit der Verbindung zwischen Distanzstück und Muffe so zu wählen, daß die zu ihrer Zerstörung notwendigen Kräfte kleiner sind als die Kräfte, die die Rohrenden ohne Beschädigung derselben aufzunehmen in der Lage sind. So kann das Distanzstück durch Kleben mit der Kupplungsmuffe verbunden sein, wobei die Klebeverbindung mit definierter Festigkeit ausgeführt ist, z. B. durch Auswahl geeigneter Kleber und der Größe der Klebfläche. Es ist auch möglich, das Distanzstück in anderer Weise anzubringen, z. B. bei einer Muffe aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch Anformen eines einstückigen Vorsprunges während der Herstellung der Muffe. Wenn das Distanzstück aus einem Material besteht, dessen Festigkeit nicht merklich geringer ist als die der Rohrenden, so daß es bei Auftreten von Druckkräften nicht ohne weiteres zerstört würde, ist an der dem Rohrende jeweils abgekehrten Seite des Distanz­ stückes innerhalb der Muffe ein Raum vorzusehen, in den hinein der Distanzring nach Lösen seiner Verbindung mit dem Rohr ausweichen kann. Die axiale Erstreckung dieses Raumes entspricht der axialen Erstreckung eines Distanzstückes, das aus einem Material, beispielsweise dem bereits erwähn­ ten Asbestzement besteht, welches weniger fest ist als das die beiden benachbarten Rohrenden bildende Material.

Die Kupplungsmuffe gemäß der Erfindung kann ein zusätz­ liches Teil darstellen, welches die beiden Enden benach­ barter Rohre übergreift. Sie kann aber auch an einem Ende jedes Rohres einstückig mit diesem verbunden sein, so daß sie eine Erweiterung des einen Endes jedes Rohres dar­ stellt. Insbesondere im erstgenannten Fall ist es vorteil­ haft, jedem Rohrende ein Distanzstück zuzuordnen und beide Distanzstücke in einem axialen Abstand voneinander anzuord­ nen, wenn das Distanzstück aus einem Material ohne de­ finierte Festigkeit besteht, bei welchem keine Gewähr dafür gegeben ist, daß es unter der Einwirkung von Druckkräften eine Zerstörung erfährt, ohne daß die Rohrenden beschädigt werden.

Das Distanzstück ist vorteilhaft in üblicher Weise als Distanzring ausgebildet, dessen Abmessungen an die Stirn­ flächen der Rohrenden angepaßt sind. Es ist aber auch möglich, mehrere Segmente oder in sonstiger Weise ausgebil­ dete Abschnitte über den Umfang der Muffe verteilt anzuord­ nen. Bei Verwendung eines Ringes kann zur Erleichterung des Einbauens so vorgegangen werden, daß dieser geschlitzt ist, so daß er beim Einführen in die Muffe zur Verringerung seines Durchmessers etwas zusammengedrückt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem der axiale Bewegungsspielraum für die Rohre des Rohrstranges durch einen Distanzring bewirkt wird, der über eine Verbindung definierter Festigkeit an der Muffe angebracht ist. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung, bei welcher die Kupplungsmuffe einstückig am jeweiligen Rohr angebracht ist.

Jedes Rohr 10 ist an einem Ende mit einem Abschnitt größeren Durchmessers versehen, welcher eine Verbindungs­ muffe 12 bildet. Letztere ist innenseitig mit einer umlaufenden Nut 14 versehen, der eine außenseitig umlaufen­ de Nut 15 am Ende 19 des jeweils über die Muffe anzu­ schließenden Rohres 10 a zugeordnet ist. Beide Nuten 14, 15 bilden einen Kanal 16, in den ein in der Zeichnung nicht dargestelltes, langgestrecktes flexibles Verbindungsele­ ment, beispielsweise ein Seilabschnitt, durch eine Durch­ brechung 17 einführbar ist. Das Rohrende 19 ist mit einer weiteren Nut 18 versehen, die zur Aufnahme eines Dichtungs­ ringes dient. Die lichte Weite 32 eines GFK-Brunnenrohres 10, 10 a, beträgt beispielsweise 750 mm. Der die Verbin­ dungsmuffe 12 bildende Endabschnitt ist gegenüber dem eigentlichen Rohr 10 unter Bildung einer Stufe 20 abge­ setzt. Letztere dient als Montagehilfe beim Einbau des Rohrstranges. An der inneren Mantelfläche der Verbin­ dungsmuffe 12 ist in einem Abstand von deren Stirnfläche 21, der etwa der Länge des Endabschnittes des benachbarten Rohres 10 a entspricht, der in die Muffe 12 eingeführt wird, ein Distanzring 22 angebracht, der ebenfalls aus glasfaser­ verstärktem Kunststoff besteht. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Distanzring 22 angeklebt. Er kann aber auch einstückig an der Muffe 12 angeformt sein, wenn beide Teile aus demselben Material bestehen. An der der Stirnfläche 21 abgekehrten Seite des Distanzringes 22 befindet sich innerhalb der Muffe 12 eine umlaufende Stufe 24, die den Unterschied zwischen dem Innendurchmesser 32 des eigentlichen Rohres 10 und dem der Muffe 12 überbrückt. Der zwischen Distanzring 22 und Stufe 24 befindliche Raum 26 bestimmt die axiale Wegstrecke, um welche beide Rohre 10 und 10 a relativ gegeneinander im Sinne einer Abstandsverringerung bewegt werden können, bevor der Distanzring 22 gegen die Stufe 24 stößt, nachdem er zuvor unter der Einwirkung der axialen Druckkraft von der Muffe 12 abgeschert worden war. Im Ergebnis stellt die Verbindung zwischen Distanzring 22 und innerer Mantelfläche der Muffe 12 unabhängig davon, ob sie durch Kleben oder in anderer Weise hergestellt worden ist, eine Sollbruchstelle dar, deren maximale Festigkeit so bemessen ist, daß sie in jedem Fall bei Einwirkung von Kräften bricht, die noch nicht ausreichen, um aufgrund der resultierenden Flächen­ pressung zwischen Distanzring 22 und Stirnfläche 27 des benachbarten Rohrendes 19 letztere zu beschädigen. Der Abstand 26 zwischen dem Distanzring 22 in seiner mit der Muffe 12 verbundenen Lage und der Stufe 24 entspricht dem maximalen Weg, um den nach den gemachten Erfahrungen zwei benachbarte Rohre unter der Einwirkung axialer Druckkräfte, die normalerweise durch Gebirgsbewegungen verursacht werden, gegeneinander verschoben werden. Die außenseitig am Rohrende 19 angebrachte Nut 15 weist ebenfalls eine axiale Erstreckung auf, die derartige Relativbewegungen zwischen den Rohren ermöglicht, ohne daß das im Kanal 16 befindliche Verbindungselement diese Bewegung hindert.

Es ist natürlich auch möglich, anstelle des von der Muffe 12 lösbaren Distanzringes 22 einen solchen aus einem Material vorzusehen, dessen Festigkeit merklich geringer ist als die der Rohre 10, 10 a. In diesem Fall würde der Ring zerstört werden mit dem Ergebnis, daß die Bruchstücke in unkontrollierbarer Weise in den Rohrstrang gelangten. Ein Vorteil des in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels gegenüber der anderen Ausführungsform besteht darin, daß der Distanzring 22 gegen die Stufe 24 zur Anlage kommt und dort verbleibt. Das heißt, daß keinerlei Bruchstücke in unkontrollierbarer Weise in den Rohrstrang gelangen können.

Das Vorhandensein der Stufe 24 ist nicht unbedingt erfor­ derlich. Vielmehr erfüllt der sie bildende Körper 28 hauptsächlich den Zweck einer Fertigungshilfe. Er soll insbesondere den Festigkeitsträgern 30 den Übergang vom Nenndurchmesser 32 des Rohres 10, 10 a auf den Innendurch­ messer der Verbindungsmuffe 12 ermöglichen, ohne daß es zu Stufen, Falten oder dgl. in diesen Festigkeitsträgern kommt, die normalerweise aus Glasfasern bestehen.

Die Kupplungsmuffe gemäß der Erfindung ist in besonderer Weise für Rohrstränge aus glasfaserverstärktem Kunststoff geeignet. Letztere ermöglichen den Ausbau von Bohrlöchern in noch größeren Teufen als das mit den bislang verwendeten Rohren aus Asbestzement erreichbar ist. Dazu trägt im wesentlichen die höhere Festigkeit des glasfaserverstärkten Rohres bei. Dies wirkt sich in einer Vergrößerung der Reißlänge des Rohrstranges aus.

Claims (9)

1. Kupplungsmuffe für zu einem Rohrstrang unter Verwendung von Muffen zusammensetzbare Rohre, wobei zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen zweier benachbarter Rohre innerhalb der Muffe ein Distanzstück angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (22) mit der Muffe (12) fest verbunden ist.

2. Kupplungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit der Verbindung zwischen Distanzstück (22) und Muffe (12) so gewählt ist, daß die zu ihrer Zerstörung notwendigen Kräfte kleiner sind als die Kräfte, die die Rohrenden (27) ohne Beschädigung derselben aufzunehmen in der Lage sind.

3. Kupplungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Rohrende (27) jeweils abgekehrten Seite des Distanzstückes (22) innerhalb der Muffe (12) ein Raum (26) vorgesehen ist, in den hinein der Distanzring (22) nach Lösen seiner Verbindung mit dem Rohr (10, 10 a) ausweichen kann.

4. Kupplungsmuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (22) in bekannter Weise aus einem Material besteht, welches weniger fest ist als das die beiden benachbarten Rohrenden (24, 27) bildende Material.

5. Kupplungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer losen Muffe (12) jedem Rohrende (27) ein Distanzstück (22) zugeordnet ist und beide Distanzstücke (22) einen axialen Abstand voneinander aufweisen.

6. Kupplungsmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (22) durch Kleben mit der Kupplungs­ muffe (12) verbunden ist.

7. Kupplungsmuffe nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (22) in bekannter Weise als dem Durchmesser der beiden benachbarten Rohrenden (27) angepaßter Distanz­ ring ausgebildet ist.

8. Kupplungsmuffe nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus glas­ faserverstärktem Kunststoff besteht.

9. Kupplungsmuffe nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einstückig mit dem Rohr (10, 10 a) verbunden ist.