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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung liegt im Allgemeinen auf dem
Gebiet der komplementären
Verbindungsstücke
und im Besonderen auf einem Verfahren zur Verwendung einer Verdrehschutzvorrichtung
für komplementäre Verbindungsstücke.
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Es
gibt viele Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen, wo rohrförmige Bauteile,
z.B. Rohre, mittels komplementärer
Verbindungsstücke,
die an den Enden der Rohre platziert sind, miteinander verbunden
werden. Beispielsweise erfordert in der Erdöl- und Erdgasbranche der Vorgang
des Bohren von Erdöl-
und Erdgasbohrlöchern
den Einbau von vielen einzelnen Rohrlängen. In einigen Fällen werden mehrere
einzelne Rohrlängen
miteinander verbunden, um einen durchgängigen Rohrabschnitt zu bilden.
Normalerweise werden die einzelnen Rohrlängen mittels eines Gewindes
unter Verwendung von Gewindeanschlussstücken, die an die Enden der
einzelnen Rohrlängen
geschweißt
sind, miteinander verbunden. Zum Beispiel bestehen die Gewindeanschlussstücke normalerweise
aus einem Zapfenverbindungsstück
mit Außengewinde,
das an einem rohrförmigen
Bauteil platziert ist, und einem Muffenverbindungsstück mit Innengewinde,
das an einem anderen rohrförmigen
Bauteil platziert ist. Der Gewindezapfen wird in die Muffe eingebracht
und so lange gedreht, bis der Gewindeeingriff vollständig erfolgt
ist und diese rohrförmigen
Bauteile gegenseitig ineinander greifen.
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Ganz
speziell bei Gewindeverbindungen mit großem Durchmesser, die für das Steigrohr
beim Offshore-Bohren und/oder für
das Standrohr für
das Bohren von Tiefbohrlöchern
eingesetzt werden, erfolgt häufig
das Zusammenschrauben mit wenigen Umdrehungen. Bei einigen Verbindungen
in der Branche werden eingängige
Gewinde genutzt, die mehrere Gewindeumdrehungen bereitstellen, damit ein
beträchtliches
radiales Übermaß entsteht.
Bei anderen Ausführungen
kommen mehrgängige
Gewinde zur Anwendung, was die Zusammenschraubung mit Hilfe einer
ungefähren
Viertelumdrehung zur Folge hat. Diese mehrgängigen Gewinde weisen steile Steigungen
auf und lassen nicht im gleichen Maße wie eingängige Gewinde radiale Übermaße entstehen.
Die Eigenschaften des mehrgängigen
Gewindes ermöglichen
einen schnelleren Einbau an den Bohrplätzen und werden manchmal von
einem finanziellen Gesichtspunkt aus als vorteilhaft betrachtet. Ein
immer wiederkehrendes Problem und Anliegen der selbstständigen,
mit wenigen Umdrehungen zusammengeschraubten Verbindungen ist jedoch
die „Herausbewegung
aus dem Gewindeeingriff",
bei der die Anchlussstücke
sich unabsichtlich lösen,
was mögliche
Verletzungen, Ausfallzeiten und Produktverluste zur Folge hat. Dies
geschieht gewöhnlich, weil
das radiale Übermaß für Anwendungsfälle unzureichend
ist, bei denen Vibrationen oder zyklische Belastungen an Rohrsträngen vorliegen,
die das Lösen
der Verbindung verursachen.
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Sobald
die Gewindeverbindung hergestellt wurde, sind die verbundenen Rohre
bei vielen Anwendungen Belastungszuständen, z.B. in Form von Vibration,
Wechselbeanspruchung etc., unterworfen, die tendenziell das Locker
der Gewindeverbindung oder, in einem Schlimmstfall-Szenario, das
vollständige
Lösen derselben
verursachen. Wenn zum Beispiel die Rohre, in der Erdöl- und Erdgasbranche, einmal
miteinander verbunden sind, können
die Rohre mit einer Vielzahl von Rohrhandhabungseinrtchtungen bewegt
oder transportiert werden. Angesichts einer solchen Handhabung kann
die Gewindeverbindung dazu neigen, sich zu lockern oder zu lösen. Zusätzlich können Rohre,
die in einem unterirdischen Bohrloch platziert sind, einer beträchtlichen
Belastung unterworfen sein, die eine hohe Spannung und das mögliche Lockern
oder Trennen der Gewindeverbindungsstücke verursachen kann. Ein solches
Locker oder Lösen
der gekoppelten Anschlussstücke
ist aus mehreren Gründen
unerwünscht. Wenn
erstens die Unversehrtheit der gekoppelten Verbindung nicht aufrechterhalten
wird, können
Fluide, die in den gekoppelten Rohrlängen strömen, durch die gelockerte Verbindung
entweichen. Außerdem
kann im Schlimmstfall-Szenario die vollständige Trennung der Gewindeverbindung
die Ursache dafür
sein, dass der Betriebsausrüstung
und/oder dem Personal ein schwerer Schaden zugefügt wird. Somit besteht ein Bedarf
an einer Vorrichtung zum Vermeiden oder Verringern der Wahrscheinlichkeit,
dass gekoppelte Anschlussstücke
für rohrförmige Bauteile
während der
Verwendung gelockert oder gelöst
werden.
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In
GB 2394237 wird eine Verdrehschutzverbindung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 beschrieben, bei der ein Verdrehschutzelement sich durch
fluchtende Öffnungen
hindurch erstreckt, die in ein Paar Verbindungsstücke geformt
sind.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das von den oben erwähnten Problemen
einige oder alle lösen,
oder mindestens verringern, kann.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
Verbinden
eines ersten Verbindungsstückes
mit einem zweiten Verbindungsstück;
Entfernen
mindestens eines Teils des zweiten Verbindungsstückes, um dadurch eine Aussparung
im zweiten Verbindungsstück
zu definieren; und
Verbinden eines Verdrehschutzelementes mit
mindestens einem Verbindungsstück
des ersten und des zweiten Verbindungsstückes, wobei das Verdrehschutzelement
in mindestens einen Teil des ersten Verbindungsstückes eingreift
und dafür
ausgelegt ist, in mindestens einen Teil der Aussparung im zweiten Verbindungsstück einzugreifen,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teil des zweiten Verbindungsstückes nach
dem Verbinden des ersten und des zweiten Verbindungsstückes entfernt
wird.
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Sonstige
Aspekte der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche definiert.
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Die
Erfindung lässt
sich unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen, bei denen gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile ausweisen, und wobei:
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die 1A-1D Längsschnittdarstellungen
eines illustrativen ersten und zweiten Verbindungsstückes sind,
die mit einer oder mehreren, der in diesem Dokument beschriebenen
Verdrehschutzvorrichtungen versehen sein können;
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die 2A-2D Außenansichten
des illustrativen ersten und zweiten Verbindungsstückes in jeweiliger Übereinstimmung
mit den 1A-1D sind;
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2E eine
Darstellung eines illustrativen Verbindungsstückes ist, bei dem ein Teil
des Verbindungsstückes
gemäß den, in
diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
entfernt wurde;
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die 3A-3D eine
illustrative Ausführungsform
eines Verdrehschutzelementes darstellen, das zwischen dem ersten
und dem zweiten Verbindungsstück
platziert ist;
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die 4A-4D eine
andere illustrative Ausführungsform
eines Verdrehschutzelementes darstellen, das zwischen dem ersten
und dem zweiten Verbindungsstück
platziert ist;
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die 5A-5D wieder
eine andere illustrative Ausführungsform
eines illustrativen Verdrehschutzelementes darstellen, das zwischen
dem ersten und dem zweiten Verbindungsstück bereitgestellt wird;
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6 eine
andere illustrative Ausführungsform
eines Verdrehschutzelementes darstellt, das mit der vorliegenden
Erfindung zur Anwendung kommen kann;
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die 7A-7E eine
illustrative Vorrichtung darstellen, die sich beim Einbau der illustrativen Verdrehschutzelemente,
die in diesem Dokument beschrieben sind, verwenden lässt;
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die 8A-8B eine
andere Ausführungsform
einer illustrativen Vorrichtung darstellen, die sich einsetzen lässt, um
das in diesem Dokument beschriebene, illustrative Verdrehschutzelement
einzubauen.
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Obwohl
bezüglich
der Erfindung verschiedene Abwandlungen und alternative Formen möglich sind,
sind von ihr spezifische Ausführungsformen beispielhaft
in den Zeichnungen gezeigt worden und werden hierin ausführlich beschrieben.
Es versteht sich jedoch, dass die Beschreibung hierin von spezifischen
Ausführungsformen
nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf die offenbarten bestimmten
Formen einzuschränken,
sondern es im Gegenteil vorgesehen ist, alle Abwandlungen, Äquivalente
und Alternativlösungen
abzudecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, wie er
durch die beigefügten
Patentansprüche
definiert ist.
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Im
Folgenden werden illustrative Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Zur besseren Veranschaulichung werden nicht alle Merkmale einer
tatsächlichen
Implementierung in dieser Beschreibung beschrieben. Selbstverständlich ist
einzusehen, dass bei der Entwicklung einer solchen tatsächlichen
Ausführungsform
zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen
werden müssen,
um die spezifischen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie z.B.
die Einhaltung von systembedingten und betriebsbedingten Randbedingungen,
die je nach Implementierung unterschiedlich sind. Darüber hinaus
versteht man, dass eine solche Entwicklungsanstrengung komplex und
zeitraubend sein könnte, aber
nichtsdestoweniger für
den Durchschnittsfachmann, der von dieser Offenbarung profitiert,
ein routinemäßiges Unternehmen
wäre.
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Die
vorliegende Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die enthalten sind, um illustrative Beispiele der vorliegenden
Erfindung zu beschreiben und zu erläutern. Die in diesem Dokument
verwendeten Worte und Wortgruppen sind so zu verstehen und auszulegen,
dass ihre Bedeutung mit dem Verständnis dieser Worte und Wortgruppen
durch den Fachmann im relevanten Fachgebiet übereinstimmt. Es ist bezweckt,
dass keine spezielle Definition eines Ausdruckes oder einer Wortgruppe,
d.h. eine Definition, die sich von der normalen und üblichen
Bedeutung, wie sie vom Fachmann verstanden wird, unterscheidet,
durch den konsistenten Gebrauch des Ausdruckes oder der Wortgruppe
hierin stillschweigend enthalten ist. Sofern ein Ausdruck oder eine
Wortgruppe eine spezielle Bedeutung haben soll, d.h. eine andere
Bedeutung als sie von einem erfahrenen Durchschnittsfachmann verstanden
wird, wird eine spezielle Definition ausdrücklich in der Beschreibung
in einer definitorischen Weise dargelegt, die direkt und eindeutig
die spezielle Definition für
den Ausdruck oder die Wortgruppe liefert.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen verschiedene Ausführungsformen
einer Verdrehschutzvorrichtung für
gekoppelte Verbindungsstücke
und verschiedene Verfahren zur Verwendung von solchen Verdrehschutzvorrichtungen. Wie
vom Fachmann nach dem vollständigen
Durchlesen der vorliegenden Anmeldung anerkannt werden wird, lässt sich
die Erfindung, wie sie hierin beschrieben ist, mit einer Vielzahl
von verschiedenen Ausführungen
von Verbindungsstücken
in vielen verschiedenen Branchen einsetzen. Obwohl somit hierin illustrative
Beispiele bereitgestellt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht
als eingeschränkt
auf eine bestimmte Ausführung
oder einen bestimmten Aufbau von solchen Verbindungsstücken zu
betrachten, es sei denn, dass solche Einschränkungen ausdrücklich in
den beigefügten
Patentansprüchen
angeführt sind.
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Im
Allgemeinen erfordert die vorliegende Erfindung den Einbau einer
Verdrehschutzvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, dass sie mindestens
in Teile der beiden gekoppelten Verbindungsstücke eingreift. Es wird jetzt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1A-1D und
die 2A-2E offenbart. Die 1A-1D sind
Längsschnittdarstellungen
einer Hälfte
einer gekoppelten Verbindung zwischen einem illustrativen ersten
Verbindungsstück 12 und einem
zweiten Verbindungsstück 14.
Die 2A-2D sind Außenansichten der gekoppelten
Verbindungsstücke,
die jeweils den 1A-1D entsprechen.
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Wie
in den 1A und 2A gezeigt,
besteht bei einer illustrativen Ausführungsform eine Gewindeverbindungsstück-Baugruppe 10 aus
einem ersten Verbindungsstück 12,
das dafür
ausgelegt ist, mittels eines Gewindes mit einem zweiten Verbindungsstück 14 verbunden
zu werden. Das erste Verbindungsstück 12 ist bei der
hierin dargestellten, illustrativen Ausführungsform mit einer Rohrlänge 16 verbunden
und das zweite Verbindungsstück 14 ist
mit einer anderen Rohrlänge 18 verbunden.
Bei einer illustrativen Ausführungsform
ist das erste Verbindungsstück 12 ein
Zapfenverbindungsstück,
das eine Vielzahl von an demselben ausgebildeten Außengewindegängen 20 aufweist,
und das zweite Verbindungsstück 14 ein
Muffenverbindungsstück,
das eine Vielzahl von an demselben ausgebildeten Innengewindegängen 22 aufweist.
Die Außengewindegänge 20 und
die Innengewindegänge 22 sind
dafür ausgelegt,
mittels eines Gewindes in dem Maße, wie das erste und das zweite
Verbindungsstück 12, 14 miteinander
verbunden werden, ineinander zu greifen. Bei der in 1A dargestellten,
illustrativen Ausführungsform
umfasst das zweite Verbindungsstück 14 außerdem einen
Ansatz 24, der dafür
ausgelegt ist, sich mindestens teilweise bis in eine Nut 26,
die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
ist, zu erstrecken, wenn das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 mittels
eines Gewindes miteinander verbunden werden. Das erste Verbindungsstück 12 umfasst
außerdem
eine Öffnung 28,
die dafür
ausgelegt ist, ein Verdrehschutzelement 34 (siehe 1D und 2D)
aufzunehmen, wie dies nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Die 1A und 2A stellen
das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 in
einer Abstandsbeziehung dar. Wie in 2A dargestellt,
können
eine oder mehrere Verdrehschutzöffnungen 28 in
das erste Verbindungsstück 12 geformt
sein. Bei einigen Anwendungen kann das erste Verbindungsstück 12 beispielsweise 14 solche Öffnungen 28,
die in demselben ausgebildet sind, aufweisen und sie können auf
dem Umfang des ersten Verbindungsstückes 12 in gleichem Abstand
angeordnet sein. Außerdem
sind, wie in 2A dargestellt, zwei Drehmomentaufnahmelöcher 30 im
ersten Verbindungsstück 12 jeweils
neben den Öffnungen 28 ausgebildet.
Die zwei Löcher 30 können zur
Ausrichtorientierung unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Wie
nachstehend ausführlicher
beschrieben wird, werden die Drehmomentaufnahmelöcher 30 bei einem
illustrativen Verfahren für den
Einbau des Verdrehschutzelementes 34 verwendet.
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Die
Größe, die
Form, der Ort und die Orientierung der Öffnung 28 bezüglich der
Mittellinie 15 des ersten Verbindungsstückes 12 können in
Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung variieren. Bei der in den 1A-1D dargestellten,
illustrativen Ausführungsform
ist die Öffnung 28 im
Allgemeinen eine rund geformte Öffnung.
Bei einer illustrativen Ausführungsform
kann die Öffnung 28 einen
Durchmesser 25, der im Bereich von etwa 1,3-3,8 cm (0,5-1,5
inches) liegt und eine Tiefe 27 aufweisen, die im Bereich
von etwa 0,64-3,8 cm (0,25-1,5 inches) liegt. Bei einer besonders
illustrativen Ausführungsform
weist die Öffnung 28 einen
Durchmesser 25 von etwa 1,9 cm (0,75 inches) und eine Tiefe
von etwa 1,5 cm (0,6 inches) auf. Wie dies nachstehend ausführlicher
beschrieben wird, kann bei verschiedenen illustrativen Ausführungsformen
die gesamte Innenfläche 28a der Öffnung 28 oder
ein Teil davon mit einem Gewinde versehen sein. Eine Schmierbeschichtung,
z.B. verkapselter Loctite, kann auf die, innen mit Gewinde versehene Öffnung 28 aufgetragen
werden, nachdem die Gewindegänge
geformt sind. Es ist ferner zu beachten, dass bei der hierin dargestellten,
illustrativen Ausführungsform
die Längsachse 29 der Öffnung 28 ungefähr senkrecht
zur Längsmittellinie 15 des
ersten Verbindungsstückes 12 liegt.
Je nach der speziellen Anwendung kann die Orientierung der Öffnung 28 jedoch
von diesem illustrativen Beispiel abweichen. Die Öffnung 28 kann
unter Verwendung einer Vielzahl von bekannten Techniken geformt
werden.
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Die 1A und 2A stellen
das Beispiel dar, bei dem sich das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 in
einer Abstandsbeziehung befinden. Die 1B und 2B stellen
das illustrative Beispiel dar, bei dem das erste und das zweite
Verbindungsstück 12, 14 mittels
eines Gewindes durch Eingriff der Gewindegänge 20, 22 miteinander
verbunden sind. Es ist zu beachten, dass in dieser Position der
Ansatz 24 am zweiten Verbindungsstück 14 sich bis in
die Nut 26 erstreckt, die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
ist. Ferner ist zu beachten, dass, wie in 2B gezeigt,
ein Teil 24a des Ansatzes 24 des zweiten Verbindungsstückes 14 in
dem Bereich positioniert ist, der durch die Öffnung 28, die in
das erste Verbindungsstück 12 geformt
ist, definiert wird. Wie vom Fachmann nach dem vollständigen Durchlesen
der vorliegenden Anmeldung anerkannt werden wird, kann das Maß 23,
um das sich der Ansatz 24 des zweiten Verbindungsstückes 14 bis
in den Bereich erstreckt, der durch die Öffnung 28 definiert
wird, in Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung variieren. Bei einer besonders illustrativen Ausführungsform
kann der Abstand 23 ungefähr 0,318 cm (0,125 inches)
betragen. Als allgemeine Richtlinie gilt, dass in einigen Fällen die Öffnung 28 so
platziert werden kann, dass der Abstand 23 ungefähr gleich
20-25 % des Durchmessers 25 der Öffnung 28 beträgt. Es ist
jedoch deutlich zu machen, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf den Einsatz mit Verbindungsstücken 12, 14 eingeschränkt ist,
bei denen die Verbindungsstücke
in einer Zungen-Nut-Ausführung
ineinander greifen, so wie diese durch die Positionierung des Ansatzes 24 in
der Nut 26 repräsentiert
ist. Stattdessen weist, wie vom Fachmann nach dem vollständigen Durchlesen
der vorliegenden Anmeldung anerkannt werden wird, die vorliegende
Erfindung ein breites Anwendungsfeld für Verbindungsstücke mit
einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen auf. Somit ist die
vorliegende Erfindung nicht als auf die illustrativen Verbindungsstückbeispiele
eingeschränkt
zu betrachten, die hierin beschrieben sind.
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Wie
nachstehend ausführlicher
beschrieben wird, wird, nachdem das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 miteinander
verbunden sind, mindestens ein Teil des zweiten Verbindungsstückes 14 entfernt,
um den Einbau des Verdrehschutzelementes 34 zu erleichtern.
Bei dem besonders illustrativen Beispiel, das hierin dargestellt
ist, wird der Teil 24a des Ansatzes 24, der sich
in dem Bereich, der durch die Öffnung 28 definiert
wird, entfernt. Der Entfernungsvorgang lässt sich durch eine beliebige
Technik bewerkstelligen. Beispielsweise können/kann ein Bohr- und/oder
Fräsarbeitsgang
ausgeführt
werden, um den gewünschten
Teil des zweiten Verbindungsstückes
zu entfernen. 2E ist eine Zeichnung, die den
Ansatz 24 des zweiten Verbindungsstückes 14 darstellt,
nachdem dieser Teil 24a des Ansatzes 24 entfernt
wurde. Dieser Vorgang führt
zur Definition einer Aussparung oder eines bogenförmig ausgezackten
Bereiches 32, der eine Fläche 32A, im Ansatz 24 des
zweiten Verbindungsstückes 14,
aufweist. Die 1C und 2C stellen
das gekoppelte erste und zweite Verbindungsstück 12, 14 dar,
nachdem der Teil 24a des Ansatzes 24 des zweiten
Verbindungsstückes 14 entfernt
oder zugerichtet wurde. Nachdem dieser Vorgang ausgeführt wurde,
kann ein Verdrehschutzelement 34 in der Öffnung 28 derart
positioniert werden, dass es in mindestens einen Teil sowohl des
ersten als auch des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 eingreift,
um dadurch eine unerwünschte
Drehung des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 zu
verhindern oder zu verringern. Genauer gesagt ist bei der dargestellten
Ausführungsform
das Verdrehschutzelement 34 so bemessen und gestaltet,
dass es in Teile des ersten Zapfenverbindungsstückes 12 und mindestens
einen Teil der Aussparung 32 (siehe 2E), die
im Ansatz 24 des zweiten Verbindungsstückes 14 ausgebildet ist,
eingreift.
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In
einigen Fällen
ist das Verdrehschutzelement 34 mittels eines Gewindes
mit der Öffnung 28 längs mindestens
eines gewissen Teils der Tiefe der Öffnung 28 verbunden.
In anderen Fällen
ist das Verdrehschutzelement 34 mittels eines Gewindes
mit der Öffnung 28 und
mit der Fläche 32A der
Aussparung 32, die im zweiten Verbindungsstück 14 ausgebildet
ist, verbunden. Das Verdrehschutzelement 34 kann eine beliebige
gewünschte
Form oder Ausführung
aufweisen und es kann in einer beliebigen Weise eingebaut werden,
um in mindestens Teile des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 einzugreifen,
um dadurch eine unerwünschte
Drehung oder ein unerwünschtes
Lösen zwischen
dem ersten und dem zweiten Verbindungsstück 12, 14 zu verhindern
oder zu verringern. Bei einer speziellen illustrativen Ausführungsform
kann das Verdrehschutzelement 34 eine Gewindevorrichtung
oder einen Gewindebolzen umfassen, die bzw. der mittels eines Gewindes
an mindestens Teilen des ersten Verbindungsstückes 12 in Eingriff
gebracht wurde und/oder mittels eines Gewindes sowohl an dem ersten
Verbindungsstück 12 als
auch im zweiten Verbindungsstück 14 in
Eingriff gebracht wurde. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird,
lässt sich
bei einer illustrativen Ausführungsform
das Verdrehschutzelement 34 so entfernen, dass die Verbindungsstücke 12, 14 voneinander
gelöst
werden können.
Beispielsweise kann das Verdrehschutzelement 34 für den Einbau
des Verdrehschutzelementes 34 bzw. die Entfernung desselben
aus der Öffnung 28 mit
einer Sechskant-Vertiefung 31 (siehe 2D)
versehen werden.
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Bei
einer illustrativen Ausführungsform
besteht das Verdrehschutzelement 34 aus einem Material,
das im Vergleich zum Material des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 eine
größere Umformfestigkeit
und/oder Härte
aufweist. Bei einer illustrativen Ausführungsform kann das Verdrehschutzelement 34 ungefähr 20 %
härter
sein als das Material des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14.
Anders ausgedrückt
kann das Verdrehschutzelement 34 eine Umformfestigkeit
aufweisen, die mindestens 69 MPa (10 ksi) größer ist als die Umformfestigkeit
des Materials des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14.
Bei einer besonders illustrativen Ausführungsform kann das Verdrehschutzelement 34 aus
einem Werkzeugstahl bestehen, der eine Umformfestigkeit von mindestens 310-552
MPa (45-80 ksi) und eine Härte
von ungefähr
45-60 Rockwell C aufweist. In einigen Fällen kann das Verdrehschutzelement 34 aus
einem Pulvermetall hergestellt werden.
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Das
Verdrehschutzelement 34 kann, wie dies bereits zuvor angegeben
wurde, eine Vielzahl von Ausführungen
aufweisen und es lässt
sich mit einer Vielzahl von Techniken einbauen. Die 3A-3D stellen
eine illustrative Ausführungsform
dar, bei der das Verdrehschutzelement 34 ein Gewindeschneid-Verbindungselement 34a ist,
das sich gemäß der Methodik,
die in denselben beschrieben ist, einbauen lässt. Wie in 3D dargestellt, weist
das Gewindeschneid-Verbindungselement 34a eine Vielzahl
von Span-Nuten 35, die in demselben ausgebildet sind, auf,
damit Metallspäne
und Bruchstücke,
während
das Gewindeschneid-Verbindungselement 34a eingebaut wird,
abgeführt
werden können. 3A stellt
die Situation dar, bei der das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 mittels
eines Gewindes miteinander verbunden sind und mindestens ein Teil
des zweiten Verbindungsstückes 14 entfernt
werden muss, nachdem das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 miteinander
verbunden wurden, um dadurch den Einbau des Verdrehschutzelementes 34a,
wie er hierin beschrieben ist, zu ermöglichen. Unter Bezugnahme auf
die spezifische Ausführungsform,
die hierin, in 3A, offenbart wird, wird der
Ansatz 24 des zweiten Verbindungsstückes 14 in der Nut 26 des
ersten Verbindungsstückes 12 positioniert.
Bei dieser speziellen Ausführungsform
wird eine Vielzahl von Gewindegängen 40 auf der
im Wesentlichen gesamten Tiefe der Öffnung 28 hergestellt.
Als Nächstes
wird, wie in 3B gezeigt, durch Verwendung
der Methodiken, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden,
der Teil 24a des Ansatzes 24, der in dem Bereich
liegt, der durch die Öffnung 28 definiert
wird, entfernt oder zugerichtet. Dieser Zurichtvorgang wird so ausgeführt, dass
die Fläche 32a der
im Ansatz 24 ausgebildeten Aussparung 32 dafür ausgelegt
ist, unter Verwendung des Gewindeschneid-Verbindungselementes 34a mit
Gewinde, d.h. einem Innengewinde, versehen zu werden. 3C stellt
die illustrative Verdrehschutzvorrichtung 34a in der Einbauposition
dar, wodurch sie die Möglichkeit
des unerwünschten
Lockerns oder Lösens
des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 verhindert
oder verringert. Es ist zu beachten, dass während das Verdrehschutzelement 34a,
d.h. das Gewindeschneid-Verbindungselement, eingebaut wird, die
Gewindegänge 32t auf
der Fläche 32a der,
im zweiten Verbindungsstück 14 ausgebildeten
Aussparung 32 hergestellt werden.
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Die 4A-4D stellen
eine weitere illustrative Ausführungsform
dar, bei der das Verdrehschutzelement 34 ein Schraub-Verbindungselement 34b ist. 4A stellt
die Situation dar, bei der das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 mittels eines
Gewindes miteinander verbunden sind. Wie darin dargestellt, erstreckt
sich der Ansatz 24 bis in die Nut 26 des ersten
Verbindungsstückes 12.
Mindestens ein Teil der Öffnung 28 ist
mit Innengewindegängen 42 versehen,
die dafür
ausgelegt sind, mittels eines Gewindes in das Verdrehschutzelement 34b einzugreifen. 4B stellt
die Situation dar, nachdem der Teil 24a des Ansatzes 24 des
zweiten Verbindungsstückes 14 zum
Definieren der Fläche 32a unter
Verwendung der Methodiken, die hierin im Weiteren beschrieben werden,
zugerichtet wurde. 4C stellt das Verdrehschutzelement 34b in
der Einbauposition dar, bei der es in mindestens einen Teil des
ersten und des zweiten Verbindungsstückes 12, 14 eingreift.
Genauer gesagt ist bei dieser illustrativen Ausführungsform das Verdrehschutzelement 34b mittels
eines Gewindes mit der, mit Gewinde versehenen Öffnung 28 verbunden
und greift nur in einen Teil der Fläche 32a des zweiten
Verbindungsstückes 14 ein.
Es ist zu beachten, dass bei der Ausführungsform, die in den 4A-4D dargestellt
ist, nicht die gesamte Tiefe der Öffnung 28 mit Gewinde versehen
werden muss.
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Die 5A-5D stellen
eine wieder andere illustrative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dar. Wie darin dargestellt, umfasst das Verdrehschutzelement 34 einen
Gewindestift 34c. Wie in 5A gezeigt,
sind das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 mittels
eines Gewindes miteinander verbunden und der Ansatz 24 des
zweiten Verbindungsstückes 14 ist
in der Nut 26 positioniert, die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
ist. Die Öffnung 28 im
ersten Verbindungsstück 12 ist
auf ungefähr
der gesamten Tiefe der Öffnung 28 mit
Innengewindegängen 44 versehen.
Als Nächstes
wird der Teil 24a des Ansatzes 24, der sich bis
in den Bereich erstreckt, der durch die Öffnung 28 definiert
wird, unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Methodiken
entfernt. Danach wird, obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt
ist, ein Gewindeschneidwerkzeug für Innengewinde verwendet, um
die Gewindegänge 32t auf
der zugerichteten Fläche 32a der Aussparung 32 herzustellen,
die im Ansatz 24 ausgebildet ist. Nachdem die Gewindegänge 32t auf
der zugerichteten Fläche 32a hergestellt
wurden, kann der Gewindestift 34c mittels eines Gewindes
an der Öffnung 28 in
Eingriff gebracht werden, in der er mittels eines Gewindes in mindestens
einen Teil des ersten Verbindungsstückes 12 und mindestens
einen Teil des zweiten Verbindungsstückes 14 eingreift,
wie dies in 5C dargestellt ist.
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6 stellt
eine wieder andere illustrative Ausführungsform des Verdrehschutzelementes 34 dar.
Wie darin dargestellt, ist das Verdrehschutzelement 34 eine
Kombination aus Gewindestift und Gewindebohrer 34d. Ein
einziger Spanraum 37 wird bereitgestellt, um die Abführung von
Spänen
und Bruchstücken
zu ermöglichen.
Ein vertiefter Sechskantangriff 31 wird zum Drehen des
Elementes 34d bereitgestellt.
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Bei
den verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Größe, die
Ausführung und
die Steigung der Gewindegänge,
die in der Öffnung 28 und,
in einigen Fällen,
auf der Fläche 32a der
im Ansatz 24 ausgebildeten Aussparung 32 hergestellt
werden, in Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung variieren. Bei einer illustrativen
Ausführungsform
sind die Gewindegänge
3/4''-UNF-Gewindegänge, die
eine Steigung von ungefähr
6,3 Gewindegängen
pro cm (16 Gewindegänge
pro Zoll) aufweisen.
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Wie
oben gezeigt, erfordert die vorliegende Erfindung bei einer illustrativen
Ausführungsform
die Entfernung eines Teils des zweiten Verbindungsstückes 14,
nachdem das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 miteinander
verbunden wurden, um den Einbau eines Verdrehschutzelementes 34 zu gestatten.
Bei der illustrativen, hierin dargestellten Ausführungsform wird der Teil 24a des
Ansatzes 24, der in dem Bereich positioniert ist, der durch
die Öffnung 28,
die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
ist, definiert wird, entfernt. Die Entfernung des Teils 24a des
zweiten Verbindungsstückes 14 kann mittels
einer beliebigen Technik aus einer Vielzahl von Techniken ausgeführt werden,
die zum Erreichen der hierin beschriebenen Zwecke wirksam sind.
Beispielsweise kann der Entfernungsvorgang ein Bohrvorgang, ein
Fräsvorgang
oder eine Kombination aus beiden Vorgängen sein. Bei einer illustrativen
Ausführungsform
wird eine illustrative Vorrichtung 100, die in den 7A-7E dargestellt
ist, für
solche Zwecke verwendet. Wie darin dargestellt, umfasst die Vorrichtung 100 eine
Druckluft-Bohrmaschine 102, einen Gestellhalter 104,
eine Vielzahl von Keilprofilen 110, einen Ambosshalter 126,
einen Bohrer 103 und eine Vielzahl von Stiften 116.
Der Bohrer 103 ist mit einem stumpfen Ende 103a versehen.
Die Gestellhalter 104 ist durch eine Vielzahl von Schraub-Verbindungselementen 106 (siehe 7B) mit
der Bohrmaschine 102 verbunden. Eine Vielzahl von Keilprofilbuchsen 108 sind
in den Gestellhalter 104 eingepresst und die Keilprofilbuchsen 108 sind dafür ausgelegt,
die Keilprofile 110, die in denselben positioniert sind,
aufzunehmen. Die Keilprofile 110 sind dafür ausgelegt,
sich axial in den Keilprofilbuchsen 108 zu bewegen. Eine
Bohrbuchse 114 (siehe 7A und 7D)
ist im Ambosshalter 126 platziert. Die Bohrbuchse 114 ist
dafür ausgelegt,
dass sich der Bohrer 103 axial in der Buchse 114 bewegen kann,
während
der Bohrer 103 in der vertikalen Ausrichtung gehalten wird.
Bei einer illustrativen Ausführungsform
kann die Bohrmaschine 102 eine 1,27-cm-(1/2 inch) Druckluft-Bohrmaschine mit
500 min–1 sein,
wie sie als Modell Nr. K344 von Viking Air Tool hergestellt wird.
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Die
Vorrichtung 100 umfasst außerdem jeweils eine Feder 120,
die um alle Keilprofile 110 herum angeordnet ist, und eine
Vielzahl von Wellenbunden 124, die an den Keilprofilen 110 jeweils
mit einem Gewindestift (nicht dargestellt) befestigt sind. Die Federn 120 dienen
dazu, sicherzustellen, dass der Bohrer 103 in den Ambosshalter 126 zurückgezogen wird,
wenn der Bohrer 103 nicht im Einsatz ist. Genauer gesagt
stellen die Federn 120 sicher, dass das Ende 103a des
Bohrers 103 in etwa mit der Fläche 127 des Ambosshalters 126 bündig ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst außerdem eine Vielzahl von Passstiften 118,
die im Ambosshalter 126 positioniert sind. Wie in 7E gezeigt,
sind die Stifte 116 dafür
ausgelegt, in den Drehmomentaufnahmelöchern 30 positioniert
zu werden, die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
sind. Die Stifte 116 sind dafür ausgelegt, dem Drehmoment
standzuhalten, das ausgeübt wird,
wenn die Bohrmaschine 102 zum Entfernen des Teils 24a des
Ansatzes 24 verwendet wird, der in dem Bereich liegt, der
durch die Öffnung 28 im
ersten Verbindungsstück 12 definiert
wird. Die Stifte 118 sind dafür ausgelegt, an der Außenfläche 17 des
ersten Verbindungsstückes 12 anzuliegen,
um dadurch die vertikale Ausrichtung der Bohrmaschine 102 bereitzustellen.
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Die 7A und 7B sind
perspektivische Darstellungen, die die Vorrichtung 100 mit
dem Bohrer 103 in einer zurückgezogenen Position zeigen. 7C ist
eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung 100 mit
dem Bohrer 103 in einer ausgeschobenen Position. In der
Position, die in 7C dargestellt ist, wird in
den Federn 120 eine Vorspannkraft erzeugt, die bewirkt,
dass der Bohrer 103 in die zurückgezogene Position zurückkehrt,
die in den 7A und 7B dargestellt
ist. Im Einsatz werden das erste und das zweite Verbindungsstück 12, 14 mittels
eines Gewindes miteinander verbunden. Danach wird die Vorrichtung 100 neben
den verbundenen Verbindungsstücken
positioniert, wie dies in 7E gezeigt
ist, wobei die Stifte 116 der Vorrichtung 100 in
den Löchern 30 (siehe 2A)
positioniert werden, die im ersten Verbindungsstück 12 ausgebildet
sind. Die Stifte 118 liegen dabei an der Außenfläche 17 des
ersten Verbindungsstückes 12 an. Mit
einer solchen Positionierung ist die Vorrichtung 100 für das Entfernen
eines Teils des zweiten Verbindungsstückes 14, z.B. des
Teils 24a des in der Öffnung 28 positionierten
Ansatzes 24, ausgelegt. Der Durchmesser des Bohrers 103 ist
so bemessen, dass der Bohrer nicht die vorhandenen Gewindegänge berührt, die
in der Öffnung 28 ausgebildet
sind. Der Bohrer 103 ist mit einem stumpfen Ende 103a versehen,
um den Hub des Bohrers zu begrenzen, wenn das Ende 103a am
tiefsten Teil 28b der Öffnung 28 zur
Anlage kommt. Bei den illustrativen Ausführungsformen, die in den Zeichnungen
dargestellt sind, ist die Bohrkrone 103 eine Viernuten-Bohrkrone
mit dem stumpfen Ende 103a, das an derselben ausgebildet ist.
Selbstverständlich
können
andere Ausführungen von
Vorrichtungen eingesetzt werden, um den Bohr- und/oder Fräsvorgang
auszuführen,
die/der verwendet werden/wird, um den Teil 24a des zweiten
Verbindungsstückes 14 zu
entfernen. Zum Beispiel lässt sich
in Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung eine Kernbohrkrone oder eine Fräskrone mit
der Vorrichtung 100 verwenden.
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Nachdem
der Teil 24a entfernt ist, kann die Vorrichtung 100 am
gekoppelten Verbindungsstückpaar
außer
Eingriff gebracht werden. Danach wird ein Verdrehschutzelement 34 eingebaut,
um die Drehung zwischen den gekoppelten Verbindungsstücken 12, 14 zu
verhindern oder zu verringern. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das Einführen
des Verdrehschutzelementes 34 sowie jede sonstige Tätigkeit
zum Gewindebohen oder Gewindeformen manuell oder durch Verwendung
von kraftbetriebenen Werkzeugen ausgeführt werden. Außerdem kann, unabhängig von
dem Typ oder der Gestaltung des Verdrehschutzelementes 34,
ein chemischer Klebstoff, wie z.B. Loctite, beim Einbau des Verdrehschutzelementes 34 in
die Öffnung 28,
in dem Bemühen, die
Möglichkeiten
zu verringern, dass sich das Verdrehschutzelement 34 aus
der Öffnung 28 löst, zum Einsatz
kommen. Es kann auch ein mechanisches System verwendet werden. Selbstverständlich lassen
sich eine Vielzahl von Techniken und Materialien verwenden, um die
Möglichkeiten
zu verringern, dass sich das Verdrehschutzelement 34 aus
der Öffnung 28 löst.
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Die 8A-8B stellen
eine wieder andere illustrative Ausführungsform der Vorrichtung 100 dar.
Bei dieser Ausführungsform
werden die Keilprofile 110 durch Wellen 110a ersetzt
und die Keilprofilbuchsen 108 wurden durch nicht mit Keilprofilen versehene
Linearbuchsen 108a ersetzt. Bei einer speziellen Ausführungsform
sind die Wellen 110a keramikbeschichtete Aluminiumwellen,
die einen Durchmesser von ungefähr
1,9 cm (0,75 inches) aufweisen. Die Vorrichtung 100 ist
so gestaltet, dass bezüglich
der Montage der Vorrichtung 100 alle Einpressarbeitsgänge beseitigt
werden. Genauer gesagt kann die Bohrbuchse 114 im Ambosshalter 126a durch
eine Vielzahl von Schraub-Verbindungselementen 131 befestigt
werden. Ein Abstandsstab 133 wird bereitgestellt, um die
Wahrscheinlichkeit des Überdrehens
der Schraub-Verbindungselemente 131 zu verringern. Zusätzlich ist
der Ambosshalter 126a durch eine Vielzahl von Gewindestiften 135 mit
den Wellen 110a verbunden. Es kann ein chemischer Klebstoff,
wie z.B. Loctite, vor dem Anziehen der Gewindestifte 135 zwischen
den Wellen 108a und dem Ambosshalter 126a aufgetragen
werden. Zusätzlich umfasst
diese Ausführungsform
der Vorrichtung 100 einen Gestellhalter 104a,
der so gestaltet ist, dass er durch eine Vielzahl von Schraub-Verbindungselementen 136 an
der Bohrmaschine 102 befestigt werden kann. Ein Abstandsstab 134 wird
bereitgestellt, um die Wahrscheinlichkeit des Überdrehens der Verbindungselemente 136 zu
verringern. Die Linearbuchsen 108a sind im Gestellhalter 104a durch
eine Vielzahl von Schraub-Verbindungselementen 137 befestigt.
Die illustrative Ausführungsform
der Vorrichtung, die in den 8A-8B dargestellt
ist, arbeitet im Wesentlichen genau so wie die in den 7A-7E dargestellte
Vorrichtung.