DE3705236C2 - Methanabsaugrohr für Gasbohrlöcher des Untertagebetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Methanabsaugrohr für Gasabsauglöcher des Untertagebetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Erfindung bezieht sich auf das Absaugen von Methangas aus dem Hangenden oder dem Liegenden des im Abbau stehenden Flöz es mit Hilfe von Bohrlöchern unterschiedlicher Länge, welche derart nach außen abgedichtet und über eine Gassaugleitung an ein Unterdruck erzeugendes Gebläse angeschlossen sind, daß Grubengas von dem Wetterstrom getrennt gehalten und gegebenenfalls für sich verwertet werden kann. Im allgemeinen handelt es sich hierbei um die sogenannte Zusatzausgasung, d. h. um den Anteil des sonst in den Wetterstrom gelangenden Methangases, welches aus dem Nebengestein kommt. Grubengas besteht zum überwiegenden Teil aus Methan und fällt hauptsächlich im Steinkohlenbergbau beim Abbau von Kohlenflözen an.

Die für die Gasabsaugung vorgesehenen Gasbohrlöcher müssen an einen starken Unterdruck angeschlossen werden, welcher von den Unter- und Übertage aufgestellten, meistens als Kolbengebläse und üblicherweise in Mehrfachanordnung ausgeführten Absauggebläsen erzeugt wird. Das erfindungsgemäße Methanabsaugrohr bildet zusammen mit weiteren, identischen Methanabsaugrohren einen Rohrstrang, mit dem die gesamte Länge des Gasbohrloches, mindestens aber ein Bruchteil seiner von dem Bohrlochmund ausgehenden Länge verrohrt wird. Diese Verrohrung dient nicht zum Ausbau der Bohrlochwandung, sondern zur Abdichtung des Unterdruckes auf der Bohrloch­ wand, um Kurzschlüsse zu verhindern, welche durch Wetter hervorgerufen werden, die zwischen Bohrloch­ wand und Verrohrung in das Gasbohrloch eindringen. Darüberhinaus dient die Verrohrung zur Herstellung einer nach außen abgedichteten Abgasleitung im Gasbohrloch, welche das Eindringen von Frischluft durch die Rohrverbindung verhindert.

Zu diesem Zweck sind auf bestimmten Rohren Abdichtungen angeordnet, welche auf dem Rohrmantel und auf dem Gasbohrlochstoß abdichten. Diese Dichtungen sind nicht Gegenstand der Erfindung. Alle Methanabsaugrohre haben eine geringe Wandstär­ ke, weil sie im wesentlichen nur mit dem Unterdruck der Gasabsaugung belastet sind. Deswegen können die Muffenverbindungen nicht mit eingeschnittenen Gewinden versehen werden. Andererseits sind zugfeste Muffenverbindungen erforderlich, um den Zusammenhalt der Rohre in der Gasbohrung zu gewährleisten, sofern im Gefolge von Gebirgsbewegungen Veränderungen im Bohrloch eintreten, denen die Verrohrung zu folgen hat, ohne undicht zu werden oder gar ihren Zusammen­ halt zu verlieren. Die in den Muffen vorgesehenen Ringdichtungen dichten auf benachbarten Rohren ab und sorgen für die Abdichtung des lichten Quer­ schnittes der Verrohrung gegen das umgebende Bohrloch.

Das Herstellen der Verrohrung setzt voraus, daß wenigstens der zu verrohrende Teil des Bohrloches bereits hergestellt worden ist. In diesen Teil des Gasbohrloches werden die Rohre eingebracht und dabei laufend zusammengesteckt, wobei die Verbin­ dungen hergestellt werden. Entweder reicht danach die Verrohrung über den zu verrohrenden Teil der Gasbohrung oder bis zum Tiefsten des Gasbohrloches; gelegentlich wird auch durch die Verrohrung hindurch das Bohrloch weiter vorgetrieben.

Zum in DE GM 72 17 136 vorveröffentlichten Stand der Technik zählt ein Methanabsaugrohr, dessen Muffe allgemein U-förmig profiliert ist, wobei der eine Schenkel des Muffen­ profiles auf das Rohrende aufgeschweißt ist und der andere Schenkel einen nach innen gerichteten Rohr­ flansch der Muffe bildet. Die Verbindung besteht aus einem Bajonettverschluß. Dieser wird von nach innen gerichteten Nieten in der Muffe und von Wulsten gebildet, welche auf dem Einsteckende angebracht sind und nach außen vorstehen. Die Wulste lassen sich durch Aussparungen im Muffenringflansch ein­ führen. Die Stifte der Niete können durch eine Drehung des Einsteckendes auf die Wulste getrieben werden, wodurch gleichzeitig eine axiale Versperrung und eine drehfeste Rohrverbindung erzielt wird. Der Dichtring besteht aus einem im Querschnitt S-förmigen Formring, der auf diese Weise einen Teil der Muffe ausgehend von dem aufgeschweißten Schenkel des Muffenprofils bis zu den Nieten ausfüllt und dadurch u. a. auch nicht durch den Unterdruck in die Verrohrung eingezogen werden kann.

Nachteilig ist die Aufwendigkeit einer solchen Muffenverbindung bei der Herstellung und dem prakti­ schen Einsatz. Die Teile müssen genau gearbeitet und trotz ihrer geringen Wandstärken unbeschädigt eingebracht werden, wenn die spätere Funktion gesichert sein soll. Die Ringdichtung stellt eine Sonderbauart dar und ist dementsprechend unprak­ tisch. Sie erfordert zudem einen Muffenaußendurch­ messer, welcher erheblich den Außendurchmesser des Rohres übersteigt und dadurch unpraktisch ist. Die Betätigung der Bajonettverbindung setzt einiges Geschick voraus, jedoch ist die Verbindung, insbe­ sondere bei Beanspruchung durch das Bohrgestänge beim Weiterbohren des Gasbohrloches durch die Ver­ rohrung nicht hinreichend drehfest.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Methanabsaugrohr für Gasabsauglöcher des Untertagebetriebes mit gutem Zu­ sammenhalt der Rohrelemente zu schaffen, welches den Gebirgsbewegungen folgen kann und den Beanspruchungen des Bohrgestänges beim Weiterbohren des Gasbohrloches durch die Verrohrung standhält, ohne undicht zu werden oder den Zusammenhalt der Rohrelemente zu verlieren, bei welchem die Verbindung der Rohrelemente ohne be­ sonderes Geschick herstellbar ist und der Augen­ durchmesser der Rohrverbindung den Außendurchmesser des Rohres nicht wesentlich übersteigt, und welches einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Zum nicht vorveröffentlichten Stand der Technik (Az P 3 623 761.2) gehört ein Methanabsaugrohr der als bekannt voraus­ gesetzten Art, das diese Nachteile nicht aufweist, also insbesondere bereits vereinfacht und in seiner Handhabung, insbesondere beim Einbau der Verrohrung verbessert ist. Hierbei wird am Glattrohreinsteck­ ende ein Kippring verwendet, der eine zugfeste Rohrverbindung bildet, weil er selbst auf dem nach innen vorstehenden Ringflansch der Muffe festge­ legt ist. Dieser Kippring hat einen lichten Durch­ messer, der bei radialer Ausrichtung des Kippringes das Einführen des Glattrohrabschnittes gestattet, der jedoch das Zurückziehen des Glattrohrabschnit­ tes durch seine Kippwirkung verhindert, die infolge der Mitnahme des Kippringes durch die Rückwärts­ bewegung des Einsteckendes ausgelöst wird. Durch diese Kippbewegung schneiden die inneren Ringkanten in den Mantel des Glattrohrabschnittes ein und er­ zeugen dort die für die axiale Versperrung nötige Formschlüssigkeit. Die Verbindung ist zudem in gewissem Maße auch drehfest. Keinesfalls führt aber eine Verdrehung des Einsteckendes im Kippring zur Lockerung der Verbindung. Andererseits kann durch Zurückdrücken des Ringes in die radiale Ausfluchtung mit der Muffe die Verbindung auch gelöst werden.

Durch die beschriebene zugfeste Verbindung ist es möglich, an der Innenseite des äußeren Ringflansches der Muffe eine Fläche zu gewinnen, auf der die Ringdichtung abdichten kann. Das ermöglicht dem erfindungsgemäßen Methanabsaugrohr die Verwendung eines Rolldichtringes, im allgemeinen eines O-Ringes entsprechenden Durchmessers, der auf der Außenseite des Einsteckendes abdichtet. Dieser Ring wird erfahrungsgemäß nicht von dem Unterdruck in das Rohr eingezogen.

Insgesamt ergibt sich dadurch der Vorteil, daß durch den Wegfall des Bajonettverschlusses einerseits eine wesentliche bauliche Vereinfachung erzielt und andererseits die radialen Abmessungen der Muffen­ verbindung in der Verrohrung geringer als bislang ausfallen. Dadurch ist es u. a. möglich, die Einwir­ kung des Gebirgsdruckes auch bei größeren Beein­ trächtigungen der Glasbohrlochstöße von der Ver­ rohrung fernzuhalten.

Durch die Erfindung wird ebenfalls ein Methanabsaug­ rohr der bezeichneten Art geschaffen, das baulich vereinfacht und in seiner Handhabbarkeit verbessert ist, das aber außerdem gegen Beschädigungen seiner die zugfeste Verbindung bildenden Teile gesichert ist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungs­ formen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Gemäß der Erfindung übernehmen die Federzungen die axiale Versperrung des Einsteckendes im Muffenende des zuletzt eingebauten Gasabsaugrohres, weil sie beim Einführen des Einsteckendes in die Muffe zunächst nach außen gedrückt und dadurch vorgespannt werden, nach dem Überlaufen aber in ihre Ausgangs­ lage zurückzukehren versuchen und dabei mit ihren Spitzen hinter die Radialanschläge geraten, die infolge der Abstützung des Einsteckendes in der Muffe nicht auszuweichen vermögen und dadurch das Einsteckende zugfest mit der Muffe versperren. Da außerdem das Rollringwiderlager nach innen zurückversetzt ist, können die Radialanschläge beim Einführen in das Muffenende nicht mit dem Rollring kollidieren, so daß dieser mit dem Einsteckende in der Muffe rollend bewegt wird, bis er sich spätestens am Muffenansatz festsetzt. Auf diese Weise wird einerseits die Funktion der miteinander zusammenwirkenden Teile beim Herstellen einer dichten und zugfesten Verbindung gewähr­ leistet. Andererseits sind diese Teile gegen Beschädigungen, z. B. gegen Verbiegen geschützt untergebracht, so daß sie vor Ort funktionstüchtig sind.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Anspruches 2 verwendet man das Material der Muffe zur Ausbildung der Federzungen, was die Herstellung vereinfacht und außerdem den Vorteil hat, daß beim Herausziehen der Verrohrung die Federzungen von außen leicht zurückgebogen werden können, wodurch sich die axial versperrten Rohre voneinander lösen lassen.

Die im Anspruch 3 wiedergegebenen Merkmale verein­ fachen die Handhabung des neuen Muffenrohres, weil die Radialanschläge in einer radial-symmetrischen Form verwirklicht werden, so daß ein bestimmter Drehpunkt bei der gegenseitigen Zuordnung der Rohre für die Herstellung der zugfesten Verbindung nicht erforderlich ist.

Mit dem Merkmal des Anspruches 4 ist es möglich, auch für das Rollringwiderlager das Muffenmaterial selbst zu verwenden und dadurch die Herstellung der neuen Methanabsaugrohre zu vereinfachen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben; es zeigen

Fig. 1 in einer teilweisen Seitenansicht und teilweise aufgebrochen das Muffenende eines Methanabsaugrohres gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung das Einsteckende des Rohres und

Fig. 3 im Längsschnitt die Verbindung zweier Methanabsaugrohre gemäß der Erfindung bei Verwirklichung der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.

Das allgemein mit (1) bezeichnete Methanabsaugrohr ist für Gasbohrlöcher des Untertagebetriebes vorge­ sehen und wird in das offene Bohrloch mit einem in Fig. 2 wiedergegebenen Einsteckende (2) nach vorn eingeschoben. Die größere Länge des Methan­ absaugrohres besteht aus einem Glattrohrabschnitt (3). Dieser bildet auch das Einsteckende (2). Auf das diesem gegenüberliegende Ende ist eine Muffe (4) mit einer Ringnaht (5) aufgeschweißt. Die Muffe (4) weist einen Ringabschnitt (6) auf, an dem sich über eine Erweiterung (7) ein zylindrischer Abschnitt (8) anschließt. Der zylindrische Abschnitt (8) endet an einer Aufweitung (9), welche das Einführen der Stirnkante (10) des Einsteckendes (2) erleichtert.

In der Muffe liegt ein O-Dichtring (11), welcher auf der Innenseite des zylindrischen Abschnittes (8) der Muffe (4) abrollen kann.

In der Fig. 3 ist eine zugfeste Verbindung (12) dar­ gestellt. Sie entsteht mit Hilfe mehrerer, nach innen vorstehender Federzungen (14, 15), welche an der Muffe ausgebildet sind und mit Radialanschlägen (16) zusammenwirken, die auf dem Einsteckende (2) des Glattrohres (3) außen ausgebildet sind. Die Federzungen (14, 15) bestehen aus dem Mantelwerk­ stoff der Muffe (4) und werden durch Ausschnitte (17, 17a) im zylindrischen Teil (8) der Muffe gebildet. Dabei sind die axial und parallel verlau­ fenden Schnittkanten (18) etwa so lang wie der Federzungenkörper ausgebildet. Die Zungenspitzen (19) werden von einer Radialkante gebildet und sind etwas kürzer als die Ausschnitte.

Die beschriebenen Radialanschläge sind mit einem Außenring (16) verwirklicht, der mit Hilfe einer Kehlnaht (21) im Abstand von der Stirnseite (10) des Einsteckendes (2) außen auf das Glattrohr aufgeschweißt ist. Dieser Außenring weist eine zylindrische Axialfläche (22) auf, welche sich deswegen leicht in die erweiterte Öffnung der Muffe bei (9) einschieben läßt. Die Federzungenstütz­ fläche (23) ist dagegen radial ausgebildet und ist axial-symmetrisch, so daß eine bestimmte Orientierung der Rohre beim Einstecken nicht erforderlich ist.

Der beschriebene Rollring (11) weist ein Widerlager in der Muffe auf, welches allgemein mit (24) in Fig. 3 bezeichnet ist. Dieses Rollringwiderlager (24) ist axial in Richtung auf das Einsteckende (2) in der Muffe (4) hinter die Position der Radialanschläge (16) zurückversetzt, wenn sich die Federzungen (14, 15) auf den Radialanschlägen (16) abstützen. Das ist im Ausführungsbeispiel der Fall, soweit die Stirnringfläche (10) des Einsteckendes (2) die Stirnringfläche (25) des Glattrohres (3) in der Muffe (4) erreicht hat, d. h. dieser anliegt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Rollringwiderlager, von denen ein weiteres bei (26) in Fig. 1 angedeutet ist, aus mehreren in einer Radialebene der Muffe (4) angeordneten Anschlag­ segmenten (24, 26), die mit Hilfe von Ausschnitten der Muffe gebildet sind. Gemäß der Darstellung der Fig. 1 sind diese Anschlagsegmente nach innen abgewinkelt. Die in der Radialebene liegenden Schnittkanten sind bei (27) angedeutet. Sie münden in Axialkanten (28, 29). Die Anschlagsegmente sind längs einer gekrümmten Biegekante (30) nach innen abgewinkelt.

Sobald das Glattrohr (3) in das Glasbohrloch eingeführt worden ist, wird das Einsteckende (2) in den sich erweiternden Abschnitt (9) eingeführt. Weiteres axiales Einführen des Einsteckendes (2) führt dazu, daß die Federzungen (14, 15) nach außen gebogen werden, sobald der Außenring (16) die Federzungen erreicht hat und bis die Federzungen­ spitzen (19) die Zylinderfläche (22) des Ringes (16) verlassen. Sobald die Federzungenspitzen hinter die Radialfläche (23) des Ringes (16) zurückgefedert sind, liegen die Ringflächen (10 und 20) aufeinander und die Rohre sind axial festgelegt. Während des Einführens hat das vor dem Ring liegende Glattrohr­ ende den Rollring (11) erfaßt und ihn bis zu der Wölbung (7) geführt, wodurch der Ring auf dem Glattrohrende und in der Muffe abdichtet.

Wie ersichtlich, sind sämtliche Teile der beschrie­ benen Axialverbindung geschützt untergebracht, so daß sie beim Transport nicht beschädigt werden können.

Claims (6)

1. Methanabsaugrohr für Gasbohrlöcher des Untertagebetriebes, die mit einer Verrohrung aus Muffenrohren ausgekleidet sind, welche ein als Glattrohrabschnitt ausgebildetes Einsteck­ ende und diesem gegenüberliegend eine Muffe aufweisen, in der ein, einen auf dem Einsteckende und in der Muffe abdichtenden Rollring axial in Richtung auf das freie Muffenende festlegendes Widerlager ausgebildet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die zugfeste Verbindung (12) aus mehreren in Einsteckrichtung nach innen vor­ stehenden Federzungen (14, 15) an der Muffe und mit den Federzungen zusammenwirkenden Radial­ anschlägen (16) auf dem Einsteckende (2) besteht, welche bei Einführung des Einsteckendes (2) in die Muffe (4) die Federzungen (14, 15) über­ laufen und sich auf den Spitzen (19) der Federzungen (14, 15) abstützen, wobei das Roll­ ringwiderlager (24) axial in Richtung auf das Einsteckende (2) in der Muffe (4) hinter die Position der Radialanschläge (16) des Einsteck­ endes (2) bei auf den Federzungenspitzen (19) abgestützten Radialanschlägen (16) zurückgesetzt ist.

2. Methanabsaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (14, 15) Ausschnitte (17, 17a) der Muffe (4) sind, deren Schnittkanten (18) axial und parallel verlaufen, wobei die Zungenspitzen (19) von einer Radial­ kante gebildet werden.

3. Methanabsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialanschläge mit einem Außenring (16) des Einsteckendes (2) verwirklicht sind, wobei die Axialfläche (22) zylindrisch und die Federzungen­ stützfläche (23) radial ausgebildet ist.

4. Methanabsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Roll­ ringwiderlager (24, 25) aus mehreren, in einer Radialebene der Muffe (4) angeordneten Anschlagsegmenten (24, 25, 26) besteht, die mit Ausschnitten (27 bis 29) der Muffe (4) gebildet und nach innen abgewinkelt sind.

5. Methanabsaugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe aus einem Rohr­ abschnitt besteht, der ein zylindrisches Ende (6) und eine nach außen gerichtete Wölbung (7) aufweist, an die sich ein Zylinderabschnitt (8) anschließt, dessen Ende (9) konisch erweitert ist.

6. Methanabsaugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn­ fläche des Glattrohres (3) in der Muffe (4) und die Stirnfläche (10) des Einsteckendes (2) bei hinter den Radialanschlägen (16) eingerasteten Zungenspitzen (19) aufeinander abgestützt sind.