DE568114C - Schraubverbindung fuer Gestaenge in Bohrloechern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzte Stange, verwendbar als Pumpenstange für Bohrlochpumpen oder ähnliche Zwecke, deren Stangenabschnitte durch Zusammenschrauben lösbar miteinander gekuppelt sind, wobei j edes Ende eines Stangenabschnittes zwei, mit dem benachbarten Stangenabschnitt zusammengeschraubte Gewindeteile gleicher Steigung und verschiedenen Durchmessers besitzt.

Es ist auch bereits bekannt, bei aus mehreren gekuppelten Stangenabschnitten bestehenden Stangen am Ende jedes Stangenabschnittes eine konische Fläche und daran anschließend einen Gewindeteil vorzusehen, so daß beim Zusammenschrauben der benachbarten Enden der Stangenabschnitte die entsprechenden konischen Flächen fest aufeinandergepreßt werden. Bei solchen Stangen mit nur einem Kuppelgewinde werden insbesondere bei Verwendung für Bohrlochpumpen die auftretenden großen Zugkräfte unmittelbar auf die konischen Flächen übertragen, die infolge der Dehnung der Stange sich voneinander entfernen und dadurch ihre Wirksamkeit vollständig verlieren.

Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Gewindeteilen jedes Stangenabschnittes eine konische Reibungsfläche vorgesehen, die beim Zusammenschrauben auf die entsprechenden konischen Flächen des benachbarten Stangenabschnittes kräftig aufgeschoben wird.

Gegenüber der bekannten Vorrichtung mit nur zwei Gewindeteilen in jedem Stangenende ohne konische Fläche hat die neue Verbindung den Vorteil der größeren Haltbarkeit und gegenüber der bekannten Verbindung mit einem Gewindeteil und einer konischen Fläche an jedem Stangenende den wesentlichen Vorteil, daß die auftretenden Zugkräfte von den zu beiden Seiten der konischen Fläche befindlichen Gewindeteilen abgefangen werden, so daß die Reibungsverbindung zwischen den konischen Flächen erhalten bleibt.

Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigen:

Fig. ι eine Ansicht, teilweise im zentralen Längsschnitt eines Teiles einer Stange für Ölpumpen gemäß der Erfindung, wobei zwei benachbarte Enden zweier Stangenabschnitte in vollständiger Kupplungsstellung sich befinden,

Fig. 2 eine teilweise Längsschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Stangenverbindung in vergrößertem Maßstab, bei der die benachharten Enden der Stangenabschnitte teilweise zusammengeschraubt sind und die beiden konischen Reibungsflächen einander gerade berühren.

Die dargestellte Stange besteht aus einer

Mehrzahl gleicher Stangenabschnitte, von denen jeder einen Hauptkörperteil io von im Querschnitt kreisförmiger Ausbildung besitzt. Am unteren Ende ist jeder Stangenabschnitt mit einer Hülse 11 und am oberen Ende mit einem Stift 12 ausgerüstet, wobei sich an jeder Hülse und jedem Stift unmittelbar der Abschnittmitte zu schlüsselaufnehmende Teile 13 bzw. 14 befinden. Der übliche Stiftansatz, gegen den sich die Endfläche der Hülsenmündung abstützt, wie es bei den gegenwärtig verwendeten Pumpenstangen zu finden ist, ist fortgelassen, und es ist keine Endanlage der Hülsenmündung gegen den anderen Stan-

ig genteil vorhanden.

Der Stift 12 besitzt an jedem Ende zylindrische Teile, wobei das dem schlüsselaufnehmenden Teil 14 der Stange benachbarte Ende im Durchmesser wesentlich größer ist als das andere Ende und ein Außengewinde

15 trägt. Das andere Ende des Stiftes, das gleichzeitig das eine Ende des Stangenabschnittes bildet, besitzt ein Außengewinde

16 derselben Art bezüglich der Drehrichtung und Steigung wie das Gewinde 15, wobei das Gewinde 16 vorzugsweise einige Gewindegänge mehr besitzt als das Gewinde 15. Der Kerndurchmesser des Gewindes 16 ist vorzugsweise genau so groß wie der Durchmesser des Teiles 10 der Stange.

Das Gewinde 15 erstreckt sich zu dem größeren oder unteren Ende eines dazwischen befindlichen konischen oder sich verjüngenden Verbindungsteiles 17 des Stiftes. Dieser konische Teil 17 des Stiftes ist, verglichen mit den Gewindeteilen oder der Gesamtlänge des Eingriffs zwischen Stift und Hülse, verhältnismäßig lang. Sein kleineres oder oberes Ende ist im Durchmesser vorzugsweise etwas größer als der zylindrische Teil i2^a des Stiftes, in den das Gewinde 16 geschnitten ist. Der Teil I2^ß ist unmittelbar dem Teil 17 angeschlossen, und das Gewinde 16 erstreckt sich von dem äußeren Ende des Teiles I2^a zum inneren Ende desselben Teiles oder so nahe an das Ende heran, wie es praktisch bei der Herstellung möglich ist.

Die Hülse 11 besitzt auf eine Entfernung nach innen oder oben von ihrer Mündung eine zylindrische Bohrung 11 ^a, deren Durchmesser vorzugsweise etwas größer ist als das größere Ende des konischen Teiles 17 des Stiftes. In diese Bohrung ist ein Innengewinde 18 geschnitten, das von gleicher Art bezüglich Drehrichtung und Steigung ist wie das zugehörige Gewinde 15. Der innere zylindrische Teil des Hülsenraumes besitzt einen kleineren Durchmesser und ein Innengewinde 19 von der gleichen Art wie das zugehörige Gewinde 16 des Stiftes und länger als das Gewinde 18. Der Hülsenraum weist einen konischen, durch Reibung kuppelnden Teil 20 auf, der sich von dem inneren oder oberen Ende der Bohrung ii^ß zu dem unteren oder äußeren Ende des Gewindes 19 erstreckt. 6g

Die konischen Teile 17 und 20 besitzen mit Bezug auf die Stangenachse die gleiche Neigung und sind von gleicher Länge. Der größere Durchmesser des Teiles 17 der dargestellten Ausführung entspricht dem kleineren oder Kerndurchmesser des Gewindes 15. Der kleinere Durchmesser des Teiles 17 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Gewinde 16 und 19. Der größere Durchmesser des Teiles 20 ist kleiner als der des Teiles ij, und sein kleinerer Durchmesser ist kleiner als der des Teiles 17. Der größere Durchmesser des Teiles 20 ist größer als der kleinere Durchmesser des Teiles 17 und kleiner als der Kerndurchmesser der Gewinde 15 und 18, während der kleinere Durchmesser des Teiles 20 dem Außendurchmesser des Gewindes 1-9 entspricht.

Es ist nun klar, daß die Einführenden des Außengewindepaares in der gleichen Längsebene beginnen wie die Einführenden des Innengewindepaares,- und daß die Gewindepaare derart voneinander in Abständen angeordnet sind, daß irgendein Gewindegang des einen Gewindes von irgendeinem Gewindegang des anderen Gewindes um ein Vielfaches der Gewindesteigung entfernt ist, so daß die Stangenabschnitte, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zusammengeschraubt werden können.

Die Größen der konischen Flächenteile 17 und 20 zueinander sind vorzugsweise derart, daß sie sich gerade berühren oder aneinanderlegen (Fig. 2), wenn das Gewinde 18 mit einigen Gängen in das Gewinde 15 geschraubt ist, aber mit ein oder zwei Gängen noch von dem inneren oder unteren Ende des Gewindes 15 entfernt ist, so daß durch Zusammenschrauben der Teile um einen weiteren Gewindegang die konischen Flächen kräftig gegeneinandergeschoben und eng zusammengepreßt werden, so daß die Fläche 20 elastisch um die Fläche 17 sich spannt. Diese elastische Reibungskupplung zwischen den konischen Flächen der Stangenabschnitte hindert unbeabsichtigtes Lösen der Schraubengewinde. Die Neigung der konischen Flächen 17 und 20 mit Bezug auf die Stangen- und Gewindeachse ist vorzugsweise klein und beträgt, wie dargestellt, etwa 6°, so daß eine n₅ kräftige Reibung bei geringer elastischer Formveränderung der gegeneinandergeschobenen Konusse stattfindet, die nicht von fortgesetztem axialem Druck zur Aufrechterhaltung der Reibungskupplung abhängig ist.

Dadurch, daß die Gewinde 16 und 19 mit kleinerem Durchmesser langer als die

Gewinde mit größerem Durchmesser ausgeführt und die Gewinde 15 und 18, wie dargestellt und beschrieben, im Abstande von den anderen angeordnet sind, greifen die Gewinde mit kleinerem Durchmesser zuerst ineinander und führen die Gewinde mit größerem Durchmesser in Eingriff, wodurch die Kupplung der Stangenabschnitte erleichtert wird. Wenn die Stangenabschnitte vollständig miteinander gekuppelt sind, so ist eine größere Zahl an Gewindegängen der Gewinde mit kleinerem Durchmesser der Stange und der Hülse in Eingriff.

Es ist ersichtlich, daß beide Gewindepaare in Eingriff sind, bevor die konischen Flächen sich berühren, so daß die den Außenkonus auf den Innenkonus ziehende Kraft beiden Gewindepaaren an den gegenüberliegenden Enden des Konus entnommen wird, wobei diese Anordnung auch eine Verzerrung irgendeines Konus während des Zusammenschraubens der Stangenabschnitte verhindert. Weiterhin ist noch ersichtlich, daß die beiden Stangenabschnitte positiv und unmittelbar zusammengeschraubt sind, und zwar beide oberhalb und unterhalb der kuppelnden konischen Flächen derselben, so daß kein Konus sich verzerren und seine Kupplung an dem anderen unter der erheblichen axialen BeIastung, hervorgerufen durch das Gewicht der Stange und den Widerstand des Öles bei der Hinundherbewegung der Stange, sowie bei den heftigen Zugbeanspruchungen und Stoßen infolge der schnellen Hinundherbewegung der Stange in dem Bohrloch sich lösen kann.

Die Kupplung auf der langen Konusfläche verhindert das Lösen der Abschnitte und Gewinde und durch den zusätzlichen Widerstand der ineinandergreifenden Gewinde an beiden Enden des Konus das Entstehen von Spiel zwischen den konischen Flächen. Weiterhin wird das bisher häufig vorkommende Brechen des Stiftes verhindert dadurch, daß die Ursachen solcher Brüche beseitigt sind.

Es ist den konischen Flächen unmöglich, sich durch Verzerrung oder Schwingung zu lösen und zerstörend wirkende Schwingungsbeanspruchungen in der Verbindung zu erzeugen. Die die Hülse dehnende Beanspruchung, die bei der Herstellung der festen Verbindung entsteht, befindet sich außerdem ungefähr in der Mitte der Hülse und nicht an jedem Ende.

Die sich daraus ergebende Wirkung beim Zusammenschrauben der Stangenabschnitte aus der Stellung nach Fig. 2 in die vollständig gekuppelte Stellung nach Fig. 1 besteht darin, eine kräftigereGewindereibungskupplung zwischen den Stangenabschnitten zu erzeugen als dies der Fall sein würde zwischen den Gewinden' eines einzigen Gewindepaares. Weiterhin sind die Stangenabschnitte so positiv miteinander gekuppelt, daß, wenn die kleineren Teile des Stiftes fortfallen, sie nicht auseinanderfallen.

Selbstverständlich können die zwei Paare Komplementärgewinde der gleichen Drehrichtung und Steigung auf den Stangenteilen mit verschiedenem Durchmesser von einer anderen bekannten Art als die dargestellte sein. Bei Ausbildung der konischen Fläche mit einer sehr geringen Neigung und Anordnung derselben zwischen zwei Paaren geschraubter Teile von so verschiedenem Durchmesser, daß der kleinere mit Außengewinde versehene, zum eingeschraubten Teil gehörende Durchmesser gerade an der inneren konischen Fläche vorbei kann, können lange konische Flächen mit maximaler Kupplungswirkung und maximaler, die Verbindung durch Widerstand gegen Lösebeanspruchungen stabilisierender Wirkung verwendet werden, ohne daß es erforderlich wäre, den kleineren Durchmesser des mit Gewinde versehenen Stiftteiles so dünn auszuführen, daß die Stange an diesem Teil übermäßig geschwächt wird, oder ohne den Maximaldurchmesser der Verbindung unnötig groß zu machen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schraubverbindung für Gestänge in Bohrlöchern mit zwei in den benachbarten Stangenabschnitt einschraubbaren Gewindeteilen verschiedenen Durchmessers, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte konische Reibungsfläche (17 bzw. 20) zwischen den beiden Gewindeteilen (15, 16 bzw. 18, 19).

2. Stange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des inneren, den kleineren Durchmesser besitzenden Gewindeteiles (16) größer ist als die Länge des äußeren Gewindeteiles (18) mit größerem Durchmesser.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen