DE8221741U1 - Kombinierte ramm-fluidfuehrungsrohranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Ramm-Fluidführungsrohranordnung mit wenigstens zwei zusammengeschraubten Rohren, von denen das eine ein sich konisch erweiterndes Innengewinde und das andere ein dazu komplementäres, sich konisch verjüngendes Außengewinde aufweist, wobei radial außen von dem axial äußeren Ende des Innengewindes eine Ringschulter vorliegt, die an einer am Fuße des Außengewindes vorgesehenen Ringstufe anliegt, derart, daß die Rohre radial außen und innen im wesentlichen bündig ineinander übergehen.

Es ist bereits bekannt (DE-PS 29 52 593), in das Erdreich einzubringende Stangenwärmetauscher für Wärmepumpen als kombinierte Ramm-Fluidführungsrohranordnung auszubilden, derart, daß die am Ende mit einer Meißelspitze versehene Rohranordnung nicht nur zur Zu- und Abführung des im Wärmepumpenkreislauf befindlichen Fluides, insbesondere einer Flüssigkeit dient, sondern gleichzeitig als Rammwerkzeug benutzt werden kann, indem an dem von der Meißelspitze abgewandten Ende der Rohranordnung über einen Adapter ein Schlaggerät angebracht wird. Die kombinierte Ramm-Fluidführungsrohranordnung besteht aus einzelnen nach und nach miteinander verschraubten Rohren.

Bei derartigen kombinierten Ramin-Fluidführungsrohranordnungen besteht das Problem, daß die Schraubverbindungen sowohl druckdicht sein ,· als auch den beim Einrammen auftretenden Schlagbeanspruchungen widerstehen müssen, ohne undicht zu werden. Beim Eintreiben der Rohranordnung in das Erdreich treten Vibrationen und Biegungen auf, die die Schraubverbindung aushalten muß, ohne undicht zu werden. Außerdem muß die Schraubverbindung auch auf Zug belastbar sein, falls die Rohranordnung einmal wieder aus dem Erdreich herausgezogen werden soll. Die Rohranordnung muß trotz dünnwandiger Ausbildung der Rohre eine erhebliche Festigkeit und Stabilität aufweisen. Die Gewindeverbindung muß einem Öldruck von etwa 400 bar standhalten und dabei einwandfrei dicht bleiben, ohne

sich im Bereich des Gewindes zu verformen.

Rohrverbindungen für Bohrfeldrohre sind bereits so ausgebildet worden, daß im Bereich der Schraubverbindung weder außen noch innen eine wesentliche Rohrverdickung vorliegt (DE-OS 27 33 163), damit die Rohranordnung ungehindert in Erdbohrungen eingebracht werden kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kombinierte Ramm-Fluidführungsrohranordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche auch während der Schlagbeanspruchungen beim Eintreiben in das Erdreich und den dabei auftretenden Vibrationen und Biegungen insbesondere im Bereich der Schraubverbindung druckdicht bleiben, selbst wenn die verwendeten Rohre relativ dünnwandig rind. Die Dichtigkeit soll auch noch dann erhalten bleiben, wenn die Schraubverbindung auf Zug belastet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß sich an das axial innere Ende des Innengewindes ein einen größeren Durchmesser als der Innenraum der Rohre aufweisende, einen Dichtring aufnehmende Dichtringaufnahmekammer anschließt und daß anschließend an das axial äußere Ende des Außengewindes ein im Innendurchmesser dem Rohr entsprechendes, im Außendurchmesser gegenüber dem axial äußeren Ende des Außengewindes stufenartig verkleinertes Rohrendstück vorgesehen ist, welches die Dichtringaufnahmekammer radial nach innen abschließt. Hierbei soll sich die Dichtringaufnahmekammer vom Innengewinde insbesondere konisch nach außen erweitern. Die Dichtringaufnahmekammer soll im Anschluß an die Erweiterung durch eine Radialringstufe abgeschlossen sein, die bis zur Innenwand reicht.

Vorzugsweise soll sich zwischen dem Innengewinde und der Dichtringaufnahmekammer ein kurzes Zylinderstück erstrecken, dessen Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des Rohres ist.

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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß das Rohr zwischen dem das Außengewinde tragenden Teil und dem Rohrendstück eine kegelstumpfartige Übergangsringfläche aufweist.

Vorteilhafterweise ist weiter vorgesehen, daß der Außendurchmesser des Rohrendstückes im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des axial inneren Endes des Außengewindes bzw. des kurzen Zylinderstückes ist.

Die axiale Länge des Rohrendstückes soll dabei so sein, daß es im zusammengeschraubten Zustand der Rohre an die Radialringstufe angedrückt ist. Das Rohrendstück weist zweckmäßigerweise weiter an seinem freien Ende eine axial nach innen sich erweiternde Fase auf.

ϊ Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außendurchmesser des | Rohrendstückes etwa dem Außendurchmesser des Grundes des Außengewindes entspricht.

Aufgrund dieser Ausbildung wird am Fuße des Außengewindes auch bei Vibrationen und Belastungen der verschiedensten Art eine sehr druckfeste Abdichtung erzielt.

Um auch noch am axial äußeren Ende der Gewinde eine Abdichtung zu erzielen, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß am Fuße des Außengewindes eine nach außen offene Ringnut vorgesehen ist,

über welche im wesentlichen axial ein Axialendstück gescho- j

i ben ist. Dabei soll der Innendurchmesser des Axialendstückes \

im wesentlichen dem Innendurchmesser des Grundes des Innen- ! gewindes entsprechen. j

Die axial innere Wandung der Ringnut geht zweckmäßigerweise ^J stetig in die Ringstufe über.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ringschulter und die Ringstufe axial nach außen sich konisch erweiternd bzw. verjüngend ausgebildet sind. Auf diese Weise wird auch im an die Außenwand angrenzenden Bereich der Schraubverbindung eine gute Dichtigkeit und Festigkeit sowie Stabilität erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 das mit einein Außengewinde versehene Ende des einen Rohres einer erfindungsgemäßen kombinierten Rairan-Fluidführungsrohranordnung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht analog Fig. 1 des mit einem Innengewinde versehenen Endes eines weiteren Rohres der erfindungsgemäßen Ramm-Fluidführungsrohranordnung, welches zum Zusammenschrauben mit dem Rohr nach Fig. 1 bestimmt ist.

Nach Fig. 2 weist ein Rohr 16 der erfindungsgemäßen Rohranordnung an dem dargestellten Ende ein sich konisch nach innen verjüngendes Innengewinde 11 auf, wobei der Konuswinkel mit der Rohrachse 29 einen Winkel von etwa 2° aufweist. Der Außendurchmesser des Rohres beträgt z.B. 36 mm; in diesem Fall würde die Länge des Innengewindes 11 ca. 20 mm betragen.

Am axial äußeren Ende geht das Innengewinde nicht ganz bis zur Außenwand 30 des Rohres 16, sondern endet in einem Abstand von einigen Millimetern von dieser Außenwand 30 entfernt. Hier schließb sich an das Innengewinde ein kreisförmiges Axialendstück 28 an, dessen Stirnwand als sich konisch verjüngende Ringschulter 13 ausgebildet ist. Der Innendurch-

messer des Axialendstückes 28 stimmt mit dem Innendurchmesser des Grundes des Gewindes 11 im wesentlichen überein.

Auf der axial entgegengesetzten Seite schließt sich an das Innengewinde 11 ein Zylinderstück 24 an, welches kreiszylindrisch ausgebildet ist und ebenfalls die Rohrachse 29 als Zentrum aufweist. Axial anschließend folgt dann eine sich stetig erweiternde Dichtringaufnahmekammer 18, welche schließlich über eine radial nach innen vorspringende Radialringstufe 22 in die zylindrische Innenwand 23 des Rohres 16 übergeht. Im Bereich der in radialer Richtung größten Erstreckung der Dichtringaufnahmekammer 18 ist ein Dichtring 21 untergebracht, der die Form eines O-Ringes hat. Zwischen dem Innendurchmesser des Dichtringes 21 und der Innenwand 23 besteht ein deutlicher radialer Abstand. ·

An dem in Fig. 1 dargestellten Ende des mit dem Rohr 16 zusammenzuschraubenden Rohres 17 befindet sich ein zu dem Innengewinde 11 komplementäres Außengewinde 12, welches ebenso wie das Innengewinde 11 in der dargestellten Weise konisch ausgebildet ist. An dem axial äußeren Ende schließt sich an das Außengewinde 12 eine sich konisch verjüngende Übergangsringfläche 19 an, der ein konzentrisch zum Rohr 17 angeordnetes Rohrendstück 20 folgt, welches mit dem Rohr 17 vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Das Rohrendstück ist relativ dünn ausgebildet; seine Länge entspricht in etwa der Länge der Dichtringaufnahmekammer 18.

Am axial inneren Ende des Außengewindes 12 befindet sich eine Ringnut 26, die die Kerbwirkung herabsetzen soll. Die von dem Außengewinde 12 abgewandte Flanke der Ringnut 2 mündet in einer Ringstufe 14, die sich im wesentlichen radial nach außen, jedoch mit einer konischen Komponente in axialer Richtung zum Außengewinde 12 erstreckt.

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Am axial äußeren Ende des Rohrendstückes 20 ist außerdem eine sich axial nach außen konisch verjüngende Fase 25 vorgesehen.

Zur Verbindung miteinander werden die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Enden der Rohre 16, 17 miteinander verschraubt, wobei sich das Rohrendstück 20 axial an der radial inneren Berandung des Dichtringes 21 vorbeischiebt, bis die Fase 25 an der Ringstufe 22 zur Anlage kommt. Gleichzeitig hat sich das Axialendstück 28 über die Ringnut 26 geschoben, bis die Ringschulter 13 in fester Anlage an der dazu komplementären Ringstufe 14 gekommen ist. Nunmehr liegt einerseits eine mechanisch feste Verbindung zwischen den beiden Rohren 16, 17 und andererseits eine zweifache Abdichtung vor. Der Innenraum der Rohre 16, 17 setzt sich nunmehr ohne Stufe und lediglich über einen geringfügigen Ringspalt· zwischen der Fase 25 und der Radialringstufe 22 fort.

Der Konuswinkel relativ zum Radius beträgt bei der Ringschulter 13 und der R.ingstufe 14 etwa 20°, wobei der Konuswinkel der Ringschulter 13 zweckmäßig nur ca. 1 größer ist, um beim Rammen das Einziehen der Ringschulter 13 in die Ringnut 26 zu begünstigen, welche also eine weitere Funktion hat und dem Aufweiten des Rohres beim Rammen entgegenwirkt.

Der Konuswinkel der Gewinde 11, 12 soll nicht großer als 2° gewählt werden, um beim Herausziehen der Rohranordnung aus einem Bohrloch ein Auseinanderreißen im Gewindebereich zu vermeiden. Hierzu gehört auch eine gewisse Mindestlänge der Gewinde. Erfindungsgemäß ist bei den Gewinden 11, 12 auch der Radius im Gewindegrund vergrößert.

Die Form der Dichtringaufnahmekammer 18 muß ebenso wie die Form des Rohrendstückes 20 exakt und sauber ausgebildet sein. Der Dichtring 21 darf sich beim Zusammenschrauben nicht aus dem Unterbringungsiaum herausdrücken lassen.

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Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist die sich aus der Zeichnung ergebende besondere Form der Dichtringaufnahmekammer 18 und der Ringnut 26, weiche entsprechend der Ringstufe 1 4 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise etwas schräg f zum Außengewinde 12 hin gekippt ist.

Der Gewindeauslauf muß erfindungsgemäß sehr kurz sein, weil bei zu langem Auslauf die Dichtringaufnahmekammer beschädigt wird .

Bei Umstellung auf ein geglühtes Rohr kann sich das Rohr an der Planfläche des Innengewindes nach außen weiten, wodurch die Verbindung undicht werden könnte. Durch den etwa 20° betragenden Konuswinkel der Ringschulter 13 und der Ringstufe 14 zieht sich die Planfläche des Innengewindes 12 bedingt
durch den Durchmesser des A^ialendstückes um mehrere Millimeter nach innen und ergibt somit noch zusätzlich eine metallische Dichtung.

Die erfindungsgemäßen Gewinde 11,12 werden nach vorher angefertigten Lehren hergestellt und müssen, wenn die Rohre 16,17 von Hand zusammengeschraubt werden, einen Spalt von 0,3 bis 0,5 mm aufweisen. Beim anschließenden Rammvorgang werden sie dann mittels Rohrzangen fest zusammengeschraubt.

Bevorzugt befindet sich an jedem Rohr der erfindungsgemäßen Rohranordnung ein mit einem Innengewinde 11 und ein mit einem Außengewinde 12 versehenes Ende. Zu den Rohrenden passende Gewinde können auch der Adapter des Schlaggerätes und die am äußersten Ende der Rohranordnung angeordnete Meißelspitze aufweisen.

Der Konuswinkel der Übergangsringfläche 19 zur Rohrachse 29 beträgt zweckmäßig 20 bis 40 und insbesondere etwa 30°.

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Claims (14)

1. Kombinierte Ramm-Fluidführungsrohranordnung mit wenigstens zwei zusammengeschraubten Rohren, von denen das eine ein sich konisch erweiterndes Innengewinde und das andere ein dazu komplementäres, sich konisch verjüngendes Außengewinde aufweist, wobei radial außen von dem axial äußeren Ende des Innengewindes eine Ringschulter vorliegt, die an einer am Fuße des Außengewindes vorgesehenen Ringstufe anliegt, derart, daß die Rohre radial außen und innen im wesentlichen bündig ineinander übergehen, dadurch gekennzeichnet , daß sich an das axial innere Ende des Innengewindes (11) ein einen größeren Durchmesser als der Innenraum (15) der Rohre (16,17) aufweisende, einen Dichtring (21) aufnehmende Dichtringaufnahmekammer (18) anschließt und daß anschließend an das axial äußere Ende des Außengewindes (12) ein im Innendurchmesser dem Rohr (17) entspre-

MANlTZ ■ FINSTERWALD HEYN · M0RG5W*<»PMACHEN »; pogERT-KOCH-STfASSE 1 TEL (089) 224211 ■ TELEX 05-29672 PATMF

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chendes, im Außendurchmesser gegenüber dem axial äußeren Ende des Außengewindes (12) stufenartig verkleinertes Rohrendstück (20) vorgesehen ist, welches die Dichtringaufnahmekammer (18) radial nach innen abschließt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringaufnahmekammer (18) sich vom Innengewinde (11) insbesondere konisch stetig nach außen erweitert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringaufnahmekammer (18) im Anschluß an die Erweiterung durch eine Radialringstufe (22) abgeschlossen ist, die bis zur Innenwand (23) reicht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sich zwischen dem Innengewinde (11) und der Dichtringaufnahmekammer (18) ein kurzes Zylinderstück (24) erstreckt, dessen Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des Rohres (16,17) ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (17) zwischen dem das Außengewinde (12) tragenden Teil und dem Rohrendstück (20) eine kegelstumpfartige Übergangsringfläche (19) aufweist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser des Rohrendstückes (20) im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des axial inneren Endes des Außengewindes (11) bzw. des kurzen Zylinderstückes (24) ist.

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7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die axiale Länge des Rohrendstückes (20) so ist, daß es im zusammengeschraubten Zustand der Rohre (16,17) an die Radialringstufe (22) angedrückt ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohrendstück (20) an seinem freien Ende eine axial nach innen sich erweiternde Fase (25) aufweist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser des Rohrendstückes (20) etwa dem Außendurchmesser des Grundes des Außengewindes (12) entspricht.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß am Fuße des Außengewindes (12) eine nach außen offene Ringnut (26) vorgesehen ist, über welche im wesentlichen axial ein Axialendstück (28) des das Innengewinde (11) tragenden Rohrendes geschoben ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Axialendstückes (28) im wesentlichen dem Innendurchmesser des Grundes des Innengewindes (11) entspricht.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axial innere Wandung der Ringnut (26) stetig in die Ringstufe (14) übergeht.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet / daß die Ringschulter (13) und die Ringstufe (14) axial nach außen sich konisch erweiternd bzw. verjüngend ausgebildet sind, derart, daß der Konuswinkel relativ zum Radius bei der Ringstufe (14) vom Rohr (16) weg und bei der Ringschulter (13) zum Rohr (16) weist.

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14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß zum Einziehen beim Rammen der Konuswinkel der Ringschulter (13) etwas größer., und zwar vorzugsweise etwa 1° größer als der Konuswinkel der Ringstufe (14) ist.