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Verlängerungsbohrgestänge für Gesteins-Drehbohrmaschinen Zusatz zum
Patent 886,283
Das Patent 886:283 befaßt sich mit der Erhöhung der Festigkeit
von Verlängerungsbohrgestängen für Gesteins-Dreh@bohrm@aschinen und mit der gleichzeitigen
Verringerung der Beanspruchungen durch den Bohrmehltransport mit dem Ziel, die Voraussetzungen
für eine Verkleinerung des Bohrer- bzw. Bohrlochdurchmessers zum Zwecke einer Verringerung
der Antriebsleistung und des spezifischen Sprengstoffverbrauchs zu schaffen. Zur
Erhöhung :der Gestängefestigkeit dient ein axialer, von Torsionsbeanspruchungen
befreiter Verbindungszapfen, der in einer Bohrstange drehbar gehalten ist und in
der damit gekuppelten Bohrstange mit einer Nase eine Schulter hintergreift. Das
Drehmoment und der Bohrdruck werden getrennt von diesem Verbindungszapfen zwischen
den Bohrstangen unmittelbar durch eine besondere Mitnebrnerverbindung übertragen,
indem die Bohrstangenenden einander übergreifende Mitnehmervorsprünge aufweisen.
Die Hauptbeanspruchung des Bohrgestänges liegt somit mehr am Umfang. Deshalb ist
zur Erhöhung seiner Festigkeit, insbesondere an den Kupplungsstellen, das Bohrstangenprofil
am Umfang besonders verstärkt und zu dieisem Zweck mindestens ,die das Bohrmehl
fördernde Vorderkante schaufelartig vorgezogen. Dadurch tritt außer einer Erleichterung
des Bohrmehltransportes gleichzeitig auch eine Verbreiterung
der
an der Bohrlochwandung gleitenden Kanten ein, so daß der Kaliberverschleiß weitgehend
herabgesetzt ist.
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Die Erfindung betrifft eine Abwandlung bzw. Verbesserung des Verlängerurngsbohrgestänges
nach dem Hauptpatent. Sie benutzt an den Kupplungsstellen ebenfalls einen drehbar
in einer von zwei miteinander gekuppelten Bohrstangen eine Schulter hintergreifenden
Verbindungszapfen sowie eine von diesem getrennte, durch die Bohrstangenenden unmittelbar
bewirkte Mitnehmerverbindung und besteht im wesentlichen darin, d;aß der Verbindungszapfen
eine knaufartige Verdickung aufweist, mit der er in eine ihm angep.aßte Ausnehmung
im benachbarten Bohrstangenende eingreift, und daß gleichzeitig die Stirnseiten
der Bohrstangenenden mindestens teilweise mit keilartig wirkenden Anstiegsflächen
aufeinanderliegen. Durch diese Ausbildung ,der Verbindung entstehen zwei Schultern,
welche den Verbindungszapfen beiderseits hintergreifen, eine erhöhte Festigkeit
bieten und eine symmetrische Kraftverteilung bewirken. Bei einer Verdrehung der
Bohrsfiangen in der Bohrrichtung werden idie miteinander gekuppelten Bohrstangen
durch die Keilwirkung .der an ihren Stirnseiten vorhandenen Anstiegsflächen auseinandergedrängt
und dadurch die Zapfenverbindung unter gleichzeitiger Selbstzentrierung angezogen
und versteift. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Stangenverbindung bestecht
in der leichten Herstellbarkeit der einzelnen Teile derselben und in der einfachen
I-I.andlhabung des Gestänges beim Zusammensetzen und Auseinandernehmen. Der Verbindungszapfen
kann ein einfacher Rotationskörper sein. Er kann mit einer der zu verbindenden Bohrstangen
starr verbunden und deshalb in einen einfachen Stirneinschnitt der Bohrstange eingeschweißt
werden. Die der Knaufform des Verbindungsoapfens angepaßte Ausnehmung in der anderen
Bohrstange läßt sich ebenfalls durch einen Ausschnitt aus dem Bonrstangenprofil
mit einfachen Werkzeugen herstellen. Während bei der Nasenzapfenverbindung nach
dem Hauptpatent zum Zusammensetzen und Auseinandernehmen des Bohrgestänges jeweils
eine Knickung der beiden zu kuppelnden Stangen gegeneinander in einer bestimmten
Richtung erforderlich ist, läßt :sich der knaufart.ige Verbindungszapfen nach der
vorliegenden Erfindung auf einfachste Weise seitlich in die ihn au'fne'hmende Ausnehmung
des anderen Bohrstangenen@des einführen. -Ebenso wie beim Patent 886:283 ist es
vorteilhaft, das Bohrsbangenprofil am Umfang zu verstärken, da dieser Teil am meisten
beansprucht wird. Dadurch werden gleichzeitig die aufein.anderliegenden Bohrstangen-Stirnflächen
vergrößert und dadurch die Übertragungsfähigkeit für den Andruck und die Knickfestigkeit
der Verbindung erhöht. Für einen guten Bohrmehltransport ist es des weiteren vorteilhaft,
-dabei den Profilquerschnitt so zu gestalten, daß die- das Bohrmehl transportierende
Vorderwand mindestens am äußeren Rand mit der Bohrlochwand einen annähernd rechten
Winkel einschließt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus ider folgenden Beschreibung
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsheispiels. Es zeigt Fig.,i- eine Seitenansicht
einer Gestängekupplung in auseinandergenommenem Zustand, Fig. 2 eine Stirnansicht
des linken Bohrstangenendes, Fig. 3 eine Stirnansicht des rechten Bohrstang enendes,
Fig. 4 eine Drawfsicht auf die Gestängekupplung nach Fig. i, Fis. 5 bis 7 einige
Formen für den Knauf am Verbindungszapfen in Ansicht und zum Teil im Schnitt.
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In den Fig. i bis 4 sind die Enden zweier miteinander zu einem Bohrgestänge
zu verbindender Bohrstangen mit 23 und 24 bezeichnet. Im Bohrstangenende 24 isst
ein axialer Verbindungszapfen 25 befestigt, dessen freies Ende eine kniaufförmige
Versdickung 26 aufweist, welche, wie dargestellt, die Form einer Kugel haben kann.
Das andere Bohrstangenende 23 enthält einen der Form des Zapfens 25, 26 entsprechenden
Anisschnitt 27, so daß der Knauf 26 seitlich in diese Ausnehmungen 27 eingeführt
werden kann. Die im gekuppelten Zustand aufeinanderliegenden Stirnflächen 28, 29
der Bohrstange 24 einerseits und 30,31 der Bohrstange 2z3 andererseits sind so geneigt,
daß sie bei einer Verdrehung der beiden Bohrstangen 23,24 in der durch die eingezeichneten
Pfeile angedeuteten Bohrrichtung Anstiegsflächen darstellen. welche :die beiden
Bohrstangen 23, 24 keilartig auseinanderdrängen. Es sind also die beiden Stirnflächen
28,:29 der im Uhrzeigersinn treibend angenommenen Bohrstange 24 in der Drehrichtung
gesehen nach vorn geneigt. Die zugeordneten Stirnflächen 30,31 haben dementsprechend
umgekehrte Neigung. Durch diese Ausbildung der Stirnflächen wird eine besonders
einfach herzustellende und zu lösende starre bzw. knickfeste Verbindunggeschafen,
welche sich nach dem Einsetzen des Knaufes 26 in den Ausschnitt 27 und nach entsprechender
Verdrehung der beiden Bohrstangen außeridem selbsttätig zentriert.
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Zur Erhöhung der Festigkeit des Gestänges an dem am meisten beanspruchten
äußeren Rand des Profils und zur Vergrößerung der Stirnflächen 28 bis 31 im Sinn
einer Erhöhung der Knickfestigkeit ist das Gestängeprofil gegen den Rand zu nach
beiden Seiten verstärkt. Vorteilhaft wird die Profilform so gewählt, daß zum Zweck
einer Erleichterung des Bohrmehltransportes die fördernde Vorderwand 32, 32' mindestens
am äußeren Rand mit der Bohrlochwandung 33 einen annähernd rechten Winkel einschließt.
Die rückwärtigen Wandungen des Bohrstangenprofils können, wie dargestellt, etwa
parallel verlaufen. Es ist aber gegebenenfalls auch ebensogut eine spiegelbildliche
Ausbildung des Profilquerschnittes möglich, ähnlich wie es beim Hauptpatent der
Fall ist.
Der mit dem Knauf 26 versehene Verbindungszapfen 25 ist,
wie bereits erwähnt, mit der Bohrstange 24 starr verbunden. Dies kann an sich auf
jede geeignete Weise geschehen. Gegebenenfalls kann er auch in die Bohrstange 24
eingeschraubt sein, zu welchem Zweck diese eine zentrale Verdickung aufweisen müßte.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, den Verbindungszapfen in einen einfachen rechteckigen
Ausschnitt an der Stirnseite der Stange 2q. einzuschweißen, wie dies in den Fig.
i und 3 bei 34 angedeutet ist.
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Anstatt dem Knauf 26 am Verbindungszapfen 25 eine Kugelform zu geben,
wie dies in den Fig. i und 3 dargestellt ist, kann auch eine andere Knaufform Anwendung
finden. Beispielsweise können Knaufformen nach den Fig.5 bis 7 in Betracht kommen.
Der wirksame, auf Zug beanspruchte Teil 35 des Knaufs hat in Fig.5 die Gestalt eines
stumpfen Kegels. In Fig. 6 ist die wirksame Fläche 36 eben, und in Fig. 7 ist sie
hinterschnitten und mit 37 bezeichnet. Die Oberseite des Knaufs kann beliebige Gestalt
haben; sie braucht nur nach reinen Festigkeitsgesichtspunkten geformt zu sein. Es
ist selbstverständlich, daß der Ausschnitt 27 in der Bohrstange 23 der gewählten
Knaufform angepaßt werden muß.
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Ferner ist es nicht in jedem Fall erforderlich, daß sich die Anstiegsflächen
über die gesamten Stirnseiten des Bohrstangenprofils als geschlossene ebene Flächen
erstrecken. Die Stirnseiten können gegebenenfalls auch nur teilweise mit ansteigenden
Flächen versehen sein; sie können außerdem nach Art von Anschlägen mit Vorsprüngen
versehen sein, ähnlich wie es beim Patent 886 283 der Fall ist.