DE68912234T2 - Methode zur Herstellung einer Schraubverbindung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaffung sowohi eines Schulter- als auch eines Bodenanschlages bei einer Schraubverbindung mit mindestens einem Außengewinde und einem Innengewinde, wobei das Außengewinde auf einem Zapfen angeordnet ist, der ein einstückiges Teil eines ersten Bohrstrangelementes bildet und das Bohrstrangelement am inneren Ende des Zapfens mit einer Schulter versehen ist, die eine Kontaktfläche hat, welche zu dem freien Ende des Zapfens hin gerichtet ist, das Innengewinde in einer Kupplungshülse vorgesehen ist, die mit einem zweiten Bohrstrangeiement verbunden ist, und wobei die Kupplungshülse mit einer inneren Anschlagoberfläche versehen ist und das Außengewinde sowie das Innengewinde zylindrisch sind.
• Bei einer herkömmlichen Schraubverbindung zwischen zwei Elementen einer Gesteinsbohreinrichtung für Schlag- bzw. Hammerbohren wird normalerweise ein sogenannter Bodenanschlag verwendet, siehe z.B. US-A-3,537,738, weiche Kupplungshülsen betrifft, die mit einer der Bohrstangen einstückig sind, und US-A-3,645,570, welche getrennte Kupplungshülsen betrifft.
• Bei einer Kupplungshülse, die mit der Bohrstange einstückig ist, bedeutet ein Bodenanschiag, daß das Ende der Bohrstange an den Boden der einstückigen Kupplungshülse anschlägt. Bei einer separaten Kupplungshülse bedeutet ein Bodenanschlag, daß die Enden der Stangen aneinanderstoßen.
• Auch für eine Verbindung zwischen einer Bohrstange und einem Bohrmeißel für das Schlagbohren werden normalerweise sogenannte Bodenanschläge verwendet. Dies ist beispielhaft dargelegt in US-A-1,959,919.
• Für die oben erläuterten Arten von Schraubverbindungen ist es üblich, daß Beschädigungen oft infolge übermäßiger Biegebewegungen während bes Bohrens auf dem außen mit Gewinde versehenen Element beginnen.
• Sogenannte Schulteranschläge in Schraubverbindungen zwischen zwei Elementen in einer Gesteinsbohreinrichtung für das Schlagbohren sind auch bekannt. Dies ist in der US-A-1,447,855 erläutert. Bei dieser Art von Schraubverbindung kann eine Verschlechterung der Energieübertragung auftreten, und es können an dem Schulteranschlag und/oder an dem Boden des Innengewindes auch übermäßige örtliche Beanspruchungen zugegen sein.
• Aus World Oil, Band 199, Oktober 1984, Seite 57, ist auch eine Schraubverbindung für das Drehbohren bekannt, wobei diese Schraubverbindung einen Schulteranschlag hat und während gewisser Bedingungen einen Bodenanschlag, d.h. wenn das Auslegungsdrehmoment überschritten ist. Während normaler Bohrbedingungen ist jedoch kein Bodenanschlag gebildet.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Bildung sowohl eines Schulter- als auch eines Bodenanschlages in einer Schraubverbindung dervorstehend genannten Art, wobei die Schraubverbindung für akzeptable Beanspruchungen und auch für einen guten Energieübergang sorgt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren gelöst, weiches durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgegeben ist. Weitere vorteilhafte Kennzeichnungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben, die eine schematische und teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung zeigt.
• Die Schraubverbindung der Figur weist ein Außengewinde 10 auf, welches auf einem Zapfen 11 vorgesehen ist, der ein einstückiges Teil einer ersten Bohrstange 12 für das Schlagbohren bildet. Am inneren Ende des Zapfens 11 ist die Bohrstange 12 mit einer Schulter 13 versehen, die eine ebene Kontaktfläche 14 hat, welche zum freien Ende des Zapfens 11 hin gerichtet ist. Die Berührungsoberfläche 14 hat eine Erstreckung senkrecht zu einer Längsmittenachse 15 der Bohrstange 12.
• Das freie Ende des Zapfens 11 hat die Form einer ebenen Endoberfläche 16, die eine Erstreckung senkrecht zur Mittenachse 15 hat.
• Die Schraubverbindung weist auch ein innengewinde 17 auf, welches in einer Hülse 18 vorgesehen ist, die ein einstückiges Teil einer zweiten Bohrstange 19 bildet. Innerhalb der Hülse 18 hat die andere Bohrstange eine ebene Bodenoberfläche 20, die eine Erstreckung senkrecht zur Längsmittenachse 15 der anderen Bohrstange 19 hat, wobei die Längsmittenachse in der Figur mit der Mittenachse der ersten Bohrstange 12 zusammenfällt.
• Aus der Figur ist ersichtlich, daß bei der Schraubverbindung nach der vorliegenden Erfindung die Berührungsoberfläche 14 immer das freie Ende der Hülse 18 berührt, d.h. ein sogenannter Schulteranschlag geschaffen ist.
• Aus der Figur ist auch klar, daß zwischen der Endoberfläche 16 des Zapfens 11 und der Bodenoberfläche 20 Innerhalb der Hülse 18 ein anfängliches Spiel δ ist, welches nominell zu Null (0) gewählt ist, mit einer positiven Herstellungstoleranz aber in der Größenordnung von einem (1) Millimeter ist.
• Nach einer gewissen Benutzungszeit, höchstens innerhalb 20 % der Lebensdauer der Schraubverbindung, wird dieses Spiel eliminiert infolge des Einlaufverschleißes des Schraubgewindes, und folglich hat das Schraubgewinde nach der Erfindung sowohl einen Schulter- als auch Bodenanschlag.
• Aus der Figur ist auch ersichtlich, daß am linken Ende der Schraubverbindung ein Gewindesplel 21 angeordnet ist und die Aufgabe hat, Biegebeanspruchungen aus Herstellungsungenauigkeiten der Schulter oder der Gewinde zu vergleichmäßigen. Zusätzlich vergleichmäßigt das Spiel 21 Torsionsbeanspruchungen und Beanspruchungen aus Stoß- oder Zugwellen, welche durch die Schraubverbindung gehen.
• Die Prinzipien der Erfindung können auch in einer Schraubverbindung zwischen einem Schaftadapter und der ersten Bohrstange, zwischen einer Bohrstange und einem Bohrmeißel und zwischen zwei Bohrstangen benutzt werden, die eine separate Kupplungshülse haben.

Claims (3)

1. Verfahren zur Schaffung sowohl eines Schulter- als auch Bodenanschlages in einer Schraubverbindung für das Schlag- bzw. Hammerbohren, mit mindestens einem Außengewinde (10) und einem Innengewinde (17), wobei das Außengewinde (10) auf einem Zapfen (11) angeordnet ist, welcher ein einstückiges Teil eines ersten Bohrstrangelementes (12) bildet und das Bohrstrangelement (12) am inneren Ende des Zapfens (11) mit einer Schulter (13) versehen ist, die eine Berührungsoberfläche (14) hat, die zu dem freien Ende des Zapfens (12) hin gerichtet ist, das Innengewinde (17) ein Teil einer Kupplungshülse (18) ist, die mit einem zweiten Bohrstrangelement (19) verbunden ist, die Kupplungshülse (18) mit einer inneren Anschlagoberfläche (20) versehen ist, das Außengewinde (10) und das Innengewinde (17) zylindrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenkoppeln des unbenutzten Außengewindes (10) und des unbenutzten Innengewindes (17) anfänglich eine Berührung zwischen der Schulter (13) und dem freien Ende der Kupplungshülse (18) geschaffen ist, eine Berührung zwischen der Endoberfläche (16) des Zapfens (11) und der inneren Anschlagoberfläche (20) der Kupplungshülse (18) danach wahrend des Bohrens wegen eines Einlaufverschleißes der Schraubverbindung geschaffen wird und daß der Einlaufverschleiß ein anfängliches Spiel (8) zwischen der Endoberfläche (16) des Zapfens (11) und der inneren Anschlagoberfläche (20) der Kupplungshülse (18) eliminiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anfängliche Spiel nomineil auf Null (0) gewählt wird mit einer bestimmten Herstellungstoleranz in der Größe von einem (1) Millimeter.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufverschleiß nach höchstens 20 % der Länge der Lebensdauer der Schraubverbindung abgeschlossen wird.