DE7310400U - Schwerstange mit Gewindeverbindern - Google Patents

Description

Christens·* Diamond Produote GmbH 31 0·11· , Brauneohweiger Heeretraß· 61

Seile , den iö.März 52 L 26173

Schwerstange mit Gewindeverbindern

Die Erfindung betrifft eine Schwerstange mit Gewiadever -bindern für die Bohrindustrie.

Schwerstangen werden über dem Bohrwerkzeug eingesetzt,um die für das Bohren erforderlichen Belastungen werkzeugnah zur Verfügung zu haben.Schweretangen haben in der Tiefbohrtechnik eine Nofcmlänge von neun Metern und werden im Bohrstrang bis zu mehreren hundert Metern Länge zusammengesetzt.

um Schwerstangen miteinander zu einem Bohrstrang verbinden zu können,werden meist Gewindeverbindungen,vorzugsweise kegelförmige Gewinde,verwendet.Dabei werden die Gewinde tür sicheren Übertragung der auftretenden Beanspruchungen und sur Abdichtung gegen hohe Flüssigkeitsdrucke gegen eine öewindeschulter kraftverschraubt.Solehe Gewindever -binder sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt.Sie verschleißen relativ schnell und müssen zur Reparatur in eine Spezialwerkstatt transportiert werden.In der Werkstatt ist eine Nachbearbeitung des Gewindebereiches erforderlich,da durch die Beanspruchung und die häufigen Verschraubungen beim Ein- und

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Auvtoau de« Bohrstranges die Gewinde (Zapfen- and Muffengewinde) sowie deren Sehulterfläohen beschädigt oder zerstört werden.

zeuge ausgebaut werden.

Um die Häufigkeit der Beschädigungen herabzusetzen,werden Schwerstange^ für die Bohrinduetrie aus vergüteten hochfesten Stählen gefertigt.Es ist auch bekannt,nur die Enden der Schweretangen aus vergütetem Material zu fertigen,wobei entweder die Enden allein vergütet oder vergütete Endstücke an nichtvergütetes Körpermaterial angeschweißt werden.

Die für die Verbindung von Schwerstangen verwendeten Gewinde musses ait besonderer Sorgfalt gefertigt,aufmerksam gehandhabt und regelmäßig ««wartet werden.Zusätzlich ist eine regelmäßige Kontrolle erforderlich,um Beschädigungen und Anrisse festzustellen und damit Folgeschäden zu ve. c»iden,die oft mit hohen Eostea verbunden sind.Durch Nacharbeiten des Gewindebereiches wird die Schweretange zwangsläufig um einen bestimmten Betrag verkürzt. Um beim Ein- und Ausbau eine sichere Handhabung dei Schwerstange zu gewährleisten,muß die Schwerstange nach Erreichen einer minimalen Länge wieder auf das alte Nennmaß gebracht werden. Ein bekanntes Verfahren zur Durchführung dieser Aufgabe ist das sogenannte Vorschuhen.Dabei wird ein entsprechend lang bemessenes Schwerstangenstück angeschweißt.Sowohl das Nacharbeiten des Gewindebereiches als auch das Vorschuhen erfordert Geräte und Verfahren,die nur von wenigen SpezialWerkstätten in der Welt durchgeführt werden können.Das Verlängern der Schwerstangen

durch Vorschrauben eines kurzen Schwerstangenteils ist in den meisten fällen keine annehmbare technische Lösung,da hierbei eine zusätzliche Gewindeverbindung geschaffen wird,die eine weitere Schwachsteile im Bohrstrang darstellt und außerdem - wie alle Gewindeverbindungen des Bohrstranges - Wartung erfordert.

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Zur Herabsetzung von Gewindebeschädigungen war se auch bekannt, die Schwerstangen nur mit Zapfen zu versehen und als Verbindungselemente Zwischenstücke aus hochfestem Material mit beidseitigen Muffengewisden zu verwenden.(Us Ϊ3 3 572 771).Zäpfeüschädcü alt den beschreibenen Nachteilen müssen jedoch nach wie vor in aufwendiger Weise behoben werden·

Es ist ferner -versucht worden,die anfälligen Gewindeverbindungen darch andere Verbindungselemente zu ersetzen.Die bekannt gewordenen Elemente ( US Ps 3 5o8 773 und US PS 3 ASA 64o sowie DTPS 1 215 οθο ) erfordern jedoch für die Montage einen relativ honen Zeitaufwand unC konnten sich daher im praktischen Bohr— betrieb nicht durchsetzen.Bei diesen Verbindungselementen handelte es sich im wesentlichen um muffenförmige Friktionsverbinder, die über zapfenförmige Enden der Schwerstangen geschoben und mit diesen gewindefrei verbunden^-B-geschrumpft τ? υ*ds Hs

Da für die Praxis des Bohrbetriebee der Schwere+angentyp mit beidserfcigen Gewindeverbindern wegen seines leichten Ein— und Ausbaus vorteilhaft ist,liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ,eine Lösung zu finden,mit der die Haltbarkeit der Gewinde erhöht und die Inanspruchnahme von SpezialWerkstätten herabgesetzt werden kann·

Die Erfindung besteht darin_tdaß bei einer Schwerstange mit Gewinde zur Verbindung mit benachbarten BohrstrangelementeD die gewindetragenden Teile auswechselbar mit dem Schwerstangenkörper verbunden sind ,Die gewindetragenden Teile sind vorzugsweise als Zwischenstücke so ausgebildet und an das augehörige Ende des Schwerstangenkörpers angepaßt,daß die Zwischenstücke auf den Schwerstangenkörper aufschrumpfbar sind· Der Schrumpfsitz wird bei einer bevorzugten Ausführungsform als hydraulischer Schrumpfsite ausgeführt_fda diese Verbindung

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eine leichtere und schnellere Montage und Demontage erlaubt. Bei gegebener Wandstärke der Schwerstangen ist der Schrumpfsitz geometrisch symmetrische ausgebildet und gegen evtl hohen Innendruck zur Bohrung hin abgedichtet.Eine Verbesserung der Kraftübertragung bei Schrumpfsitzen wird durch reibungser — höhende Mittel auf den Schrumpfsitzflächen erzielt.Hierbei hat sich die· Verwendung einer korundhaltigeη Paste bewährt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschriiben.Diese zeigen in

iig.1 eine Schwerstange mit auswechselbaren Zwischenstücken fur Zapfengewinde (links) und Muffengewinde (rechts)

F¹g.2 ein Zwischenstück als Tragkörper für Arbeite- und Meßwerkzeuge

£ig.3 Ein Zwischenstück mit Gewinde zwischen dem Schweretangenkörper und dem Zwischenstück.

Fig.4 eine Montageeinrichtung für das hydraulische Auf· bzw. Abziehen der Zwischenstücke

?ig«5 eine Montageeinrichtung für das hydraulische Auf- bzw Abziehen der Zwischenstücke·

Ib Fig.1 ist eine Schwerstange so geteilt dargestellt,daß die beiden Enden des Schwerstangenkörpers 5 jeweils reohts und linke sichtbar Bind.Beide Enden sind mit Zwischenatüoken 2 bzw 7 versehen,die ein Muffengewinde 1 (rechts) bzw.ein Zapfengewind« θ (links) tragen.Zur Verbindung des Schwer -stangenkörpere 5 mit den Zwischenstücken 2,7 sind die Verbindungsfla'chen 4 des Schweretangenkörpers 5 und der Zwischenstücke 2,7 so aufeinander abgestimmt,daß sie miteinander auswechselbar verbunden werden können.Zu diesem Zweok sind die Enden der Schwerstange «apfenförmig ausgebildet mit einem

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insbesondere konischen Verlauf.Das zugehörige Ende der Zwischen stücke 2,7 ist muffenförmig mit ebenfalls konischen Verlauf der Innenfläche ausgebildet.Die Verbindung geschieht durch Aufschrumpfen (thermisch oder hydraulisch)«Der beim Einsatz der Schwerstangen auftretende hohe Innendruck ist durch Verwendung von Dichtringen 3 zum Zwischenstück 2,7 hin abgedichtet Die Anbringung von gewindetragenden Zwischenstücken an im wesentlichen gewindefreien Schwerstangenkörpern ermöglicht die zusätzliche gewindefreie Einfügung von Verschleißringen oder anderen Hülsen mit besonderen Aufgaben, ζ ·Β »Räum er ro Il en oder Meßwerkzeugen«Die Verschleißringe und zusätzlichen Hülsen können gleichermaßen aufgeschrumpft werden«

Fig.2 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung· Das Zwischenstück 7 naoh Fig.1 1st hier als Hülse 1o ausgebildet und auf den Schwerstangenkörper aufgeschrumpft»Dabei schlägt die Hülse 1o mit ihrer einen Schulter 9 an die entsprechende Schulter desxSchwerstangenkörpers 5 an.Die Hülse Ό ist als !Dragkörper für Arbeite- und Meßwerkzeuge ausgebildet. In Fig.2 ist die Hülse 1o mit drei Bäumerrollen 15 bestückt, die in der Hülse 1o drehbar gelagert sind«Das Zwischenstück wird entweder durch einen Gewindeabsohluß nach Fig 1 abgeschlossen oder durch einen zusätzlichen Gewindekörper 12 über ein Zusätzliches Gewinde 13 des Schwerstangenkörpers 5 kraftverschraubt,wobei der Gewindekörper 12 gegen eine Schulter U der Hülse 1o drückt.

In Fig.3 ist ein anderes Aueführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.Zur Erzielung einer auswechselbaren Verbindung zwischen dem Schwerstangenkörper 5 und dem Zwischenstück 2 (oder 7) ist auf den einander zugewandten Verbindungsflächen ( 4 in Fig 1) ein Gewinde unterschiedlicher Steigung 16 ( ζ·Β· •in v.ä.WiBsel-Gswinde) vorgeseheneSin solches Gewinde erlaubt xwar nicht die rasche Ausbauteohnik der kegeligen Gewind

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hält aber wesentlich höheren Belastungen im Dauerbetrieb stand als die üblichen kegeligen Gewinde ..Ähnlich gute Eigenschaften wie das Gewinde 16 unterschiedlicher Steigung haben auch Gewinde 17 mit eingeigten Spiralen,wie sie im linken geschnittenen Teil der Fig.3 dargestellt sind.

fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Einrichtung zum hydraulischen Aufschrumpfen des Zwischenstücks 7 (oder 2) auf den Schwerstangenkörper. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist der Schwerstangenkörper 5 zusätzlich zur Verbindungsfläche 4 mit einem Montagegewinde versehen,welches eine besonders einfache Montage erlaubt· Der für die Montage erforderliche Axialschub wird über das Montagegewinde 18 aufgebracht»während der Druck für die Aufweitung des' Zwischenstücks 2»7 im Bereich der Verbindungsfläche 4über einen Druckspeicher 19 aufgebracht wird.Der Druckspeicher besteht im wesentlichen aus einem Multiplikator, dessen obere Zylinderfläche 2o mit einem konstanten Gasdruck beaufschlagt wird und dadurch im unteren Druckraum 21 den vorbestimmten Montagedruck erzeugt.Der Druckraum 21 wird beim Einschrauben des Druckspeichers 19 in die Drucköffnung des Zwischenstückes selbsttätig durch Öffnung der Ventilkugel 22 mit dem zwischen den Verbindunguflächen 4 von Schwerstange 5 und Zwischenstück 2»7 bestehenden Preßfugenraum verbunden. Sobald das Zwischenstück 2,7 entsprechend aufgeweitet ist, kann es durch das Montagegewinde 18 weiter auf den Schweretangenkörper aufgeschraubt werden»bis es an die Schulter des Schwerstangenkörpers 5 stö3t.Beim Abschrauben des Druokapeichers 19 schließt sich die Ventilkugel wieder und das Zwischenstück 2,7 wird fest auf den Schwefstangenkörper 5 aufgeschrumpft«Dichtungen sorgen auoh hier sowohl für eine Abdichtung des Preßfugenraumes gegen Entweichen des Druckes als auch gegen Überdruck aus dem Insenraum der Schwerstange 5 während des Betriebes.

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In Pig.5 ist eine Montageeinrichtung für das auswechselbare Zwischenstück 2,7 dargestellt,welche in wesentlichen über einen hydraulischen Zylinder 23,Zugstangen 24,ein Querhaupt 25 und einen geteilten Ring 26 die für die Montage erforderlichen Axiflkräfte aufbringt.Der Tragekörper für den hydraulischen Zylinder ist für die Montage mit dem Zwischenstückgewinde verbunden und drückt das Zwischenstück gegen den Schwer Stangenkörper. 5 wenn die in Pig 5 untsn links sichtbaren Druckkammern mit Druck C^as beaufschlagt werden.

Durch die Erfindung bleibt die im Bohrbetrieb bewährte Gewindeverbindung erhalten.Sie ist jedoch so austauschbar, daß direkt an der Bohrstelle beschädigte Gewinde schnell und einfach ausgewechselt werden können.Dadurch ist es zusätzlich mäglicli auf eine besondere Vergütung der Gewinde zu verzichten und die Vergütung de r Schwerstangen gev.jinde durch Verwendung höherwertiger Materialien für die Zwischenstücke zu ersetzen.Diese können im Bedarfsfalle zusätzlich vergütet werden.Der groiia teure Schwerstangenkorper erfordert aber keine besondere Behandlung mehr.Durch di»i Auswechsele barkeit werden die Transportkosten reduziert,günstige Lagerhalterung erreicht und eile Teile schnell zur Verfügung gestell¹ Außerdem erlaubt die Auswechsslbarkeit der Zwischenstücke 2,7 eine kostengünstigere Nachbearbeitung des Gewindeteils,da dien nun mit einer normalen Maschine geschehen kann.Nur wegen der großen Länge der Schwerstangen und ihr großes Gewicht waren bisher die Spezial-Rohrdrehmaschinen notwendig.Besonders vorteilhaft ist auch,da3 bei Weiterbildung der Erfindung mit den Zwischenstücken 2,7 Arbeitswerkzeuge wie Stabilisatoren Räumerteile,7erschle.ii3ringe,Bohrlocherweiterer und Meßwerkzeuge wie Drehmoment-,Temperatur- und Kraftmeßgeräte kombiniert werden können.Bereits durch häufigen Verschleiß stark verkürzte Sohwerstangen körnen in einfacher Weise durch die Zwischenstücke gemäß der Erfindung wieder einsatzbereit gemacht werden.

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Claims (1)

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1. Sohweratange mit Gewindeverhindern,dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde tragenden Teile auswechselbar mit dem Schweretangenkörper (5) verbunden sind·

2- Schwerstange nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,daß die gewindetragenden Teile als Zwischenstück (2,7) ausgebildet sind,welches an einer Seite als Gewindeverbinder bemessen und an der anderen Seite als Muffe für die Verbindung mit dem zapfenfö'rmig ausgebildeten Ende des I chwerstangenkörpers ausgebildet ist·

3· Schwerstange nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzei ohnet , daß der Schwerstangenkörper (5) und die das Gewinde (1,8) tragenden Seile (2,7) durch einen Schrumpfsitz miteinander verbunden sind·

4· Schwerstange nach Anspruch 3»dadurch gekennzeichnet,daß der Schrumpf verband so ausgebildet ist,da-3 die Tei/le hydraulich montiert oder demontiert werden können.

5· Schwerstange nach Anspruch 3 oder 4»dadurch gekennzeichnet, daß in den Schrumpfsitz reibungserhöhende Mittel wie Korund eingebracht sind.

6« Schwerstange nach einem der Ansprüche 1*5»dadurch gekennzeichnet» daß der Verbindungsfläche (4) zwischen dem Schwer» Stangenkörper (5) und dem das Gewinde tragenden Teil(2,7) Mittel zur Abdichtung gegenüber höherem hydraulischen Innendruck zugeordnet sind·

7· Schwerstange nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Schweretangenkörper (5) und die das Gewinde (11,8) tragenden Teile (2,7) durch ein Gewinde gleicher Tragfähigkeit über die Verbindungslänge miteinander verbundeneindi

8· Schwerstange nach Anspruch 7»dadurch gekennzeichnet,daß das Gewinde (16) ein v.d.Wissel-Gewinde ist

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9· Schwerstange nach Anspruch 7»dadurch gekennzeichnex _t daß das Gewinde (17) eingelegte Gewindeflanken aufweist.

1o· Schwerstange nach einem der Ansprüche 1-9»daiuich gekennzeichnet.,daß der Schwerstangenkörper (5) und die das Gewinde (1»8) tragenden Teile (2,7) durch eine kombinierte Schrumpf-Schraub-Verblndung (4,18) miteinander verbanden sind·

11· Schwerstange nach einem der Ansprüche 1-1o,dadurch gekennzeiehnet,.daß die gewindetragenden Tei^le (Zwischenstück 2,7) aus einem hochfesten Werkstoff gefertigt sind.

12· Schwerstange nach einem der Ansprüche 1-1',dadurch g akennzeichnet,daß eile gewindetragenden Teile (Zwischenstück 2,1) als Tragkörper für Arbeite- und Meßwerkzeuge dienene

13· Schwerstange nach einem der Ansprüche 1-12,dadurch gekenn-· zeichnet,daß zwischen dem Schwerstangenkörper (5) und den das Gewinde tragenden Teieln (Zwischenstücke 2,7) Bohrstrangteile, insbesondere ein VerschleiSring (6) eingefügt sind s

14» Schwerstange nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,daß zur Montage oder Demontage eine einzige Druckwelle dient.

15* Schwerstange nach einem der Ansprüche 1-14,dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenstücke (2,7) mit unterschiedlichen Anschlußgewinden (4,^r) vorgesehen sind,um einen Aufbau ▼on Bohrsträngen unterschiedlicher Gewinde in Zuge des Bohrstranges zu ermöglichen·

16· Schwerstange nach Anspruch 1o,dadurch gekennzeichnet,daß der Schrumpfverbindung ein Montagegainde (18) derart zugeordnet iet,daö die Axialbewegung des aufzuschrumpfenden Zwischenstücks (2,7) bei Druckerhöhung durch das Aufschrauben erzielt wird.

17· Schwerstange^ nach einem der Ansprüche 1-16,dadurch gekennzeichnet,daß das Zwischenstück aus einer Hülse (1o) besteht, gegen die das nächste Bohrstran^element(12) verschraubt wird

18· Montageeinrichtung für eine Schwerstange nach Anspruch 1-6, 1o,16 und 17,dadurch gekennzeichnet,daß ein Druckspeicher (19) vorgesehen ist,um den Druck in das Zwischenstück einzuführen

- 1o -

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ι ί ,

; 19· Schwerstange dadurch gekennzeichnet»daß sie an ihren

Enden die Kombination eines Gewindes (16) und eines

2o. Schwerstange nach Anspruch 19»dadurch gekennzeichnet^

daß der jeweils außen liegende ,muff enf örmige Verbindungen teil eine öffnung für den Anschluß eines Druckspeichers < aufweist#

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