EP0793763A1 - Kupplung für ankerstangen - Google Patents

Kupplung für ankerstangen

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EP0793763A1
EP0793763A1 EP95900550A EP95900550A EP0793763A1 EP 0793763 A1 EP0793763 A1 EP 0793763A1 EP 95900550 A EP95900550 A EP 95900550A EP 95900550 A EP95900550 A EP 95900550A EP 0793763 A1 EP0793763 A1 EP 0793763A1
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coupling
coupling sleeve
anchor rods
anchor
screwed
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Herbert Jun Papousek
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Atlas Copco Mai GmbH
Original Assignee
MAIP PUMP AUSTRIA GmbH
Mai Pump Austria GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
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    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/0426—Threaded with a threaded cylindrical portion, e.g. for percussion rods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/57—Distinct end coupler
    • Y10T403/5746—Continuous thread

Definitions

  • the invention relates to a coupling for anchor rods of (in ection) drill anchors with a coupling sleeve which has an internal thread, into which the ends of anchor rods, which have an external thread, are screwed, and with their mutually facing end faces lie against one another over their entire surface.
  • the two boring bars or rock bolt parts to be connected to one another have an external thread and are connected to one another with a coupling or connecting sleeve having a corresponding internal thread.
  • the threads are usually round threads and are produced by chipless shaping of a tubular base body, the internal thread of the sleeve being produced by a free deformation of the inside of the base body of the sleeve corresponding to the external deformation.
  • EP-A-391 119 discloses a connecting element for a screw connection of self-drilling injection anchors, in which the internal thread of the coupling sleeve has two cylindrical parts located at the ends and two conically tapering base areas located approximately in the middle of the sleeve which the internal thread continues.
  • This embodiment is disadvantageous because the anchor rods, if they are screwed into the coupling sleeve, do not lie directly against one another and therefore can only transmit the forces occurring during drilling with difficulty.
  • the invention has for its object to provide, starting from US-PS-3 567 254, a coupling for anchor rods, in particular for anchor rods of injection drill anchors, which is easy to manufacture and which has a strength so that it can safely transmit the forces occurring during drilling , even if the injection drill anchors, as is often the case, are several 10 m long.
  • this object is achieved in that, in order to limit the depth of screwing of the anchor rods into the coupling sleeve, two threaded sections are provided in the coupling sleeve, which are arranged offset from one another by a fraction of a thread in the interior of the coupling sleeve.
  • the anchor rods can rest directly on one another with their end faces, so that there is a favorable transmission of the forces from one anchor rod to the next without transmission losses. Nevertheless, complex measures, such as welding known stop rings into the interior of the sleeves, are also no longer necessary.
  • there is therefore a specific component that limits the screw-in depth such as, for example, the annular bead provided in US Pat. No. 3,567,254 not necessary, since the offset of the threads of the two threaded sections of the coupling sleeve according to the invention limits the screw-in depth of the anchor rods.
  • the offset of the two threaded sections is half a thread. In most cases, this comparatively small offset of the threaded sections is sufficient.
  • the offset of the two threaded sections is arranged in the middle of the coupling sleeve.
  • the ends of the anchor rods are conical by a chamfer, the conical surface extending from the outside of the anchor rods to their end surface. It is preferred if only one of the two anchor rods screwed into the coupling sleeve rests with its conical surface on the end of one of the two threaded sections.
  • the coupling sleeve of the coupling according to the invention is easy to manufacture if the coupling sleeve is a cast part, in particular a steel cast part.
  • FIG. 2 shows the sleeve used in the coupling of FIG. 1,
  • Fig. 3 shows a detail A of the sleeve of Fig. 2 and
  • FIG. 4 shows a detail B of the sleeve from FIG. 2.
  • the embodiment of a coupling shown in Fig. 1 consists of a coupling sleeve 1, in which two anchor rods 2 are screwed for injection drill anchors.
  • the anchor rods 2 for injection drill anchors are a self-drilling anchor system, the anchor rod of which serves as a drill rod during the drilling process. Anchors of almost any length can be produced by the connections according to the invention.
  • the anchor rods 2 of the injection drill anchors are hollow on the inside, with flushing agent being passed through the cavity 3 during the drilling process and the cavity 3 serving as an injection channel for the anchor mortar when the injection drill anchor is set.
  • the anchor rods 2 are high-quality tubes with a continuous, cold-rolled drill rod thread 4.
  • the coupling sleeve 1 has a corresponding internal thread 5, so that the ends of the anchor rods 2 can be screwed into the coupling sleeve 1.
  • the internal thread 5 of the coupling sleeve 1 is interrupted approximately in the middle thereof, i.e. Half a thread is missing, for example, so that two threaded sections 5 'and 5 "are formed and the screw-in depth of the anchor rod 2 shown for example in FIG.
  • the coupling sleeve 1 is either a rolled tube or, in the exemplary embodiment shown, a sleeve made of high-quality precision cast steel, it being possible for the free ends of the coupling sleeve 1 to be designed as shown in FIG. 3.
  • the end faces 9 of the end face 9 become full-surface Anchor rods 2 lying against one another prevent the sleeve 1 from rotating relative to the anchor rods 2 during drilling and thus loosening the screw connection between the two anchor rods 2.
  • the invention can be represented as follows, for example:
  • anchor rods 2 of injection drill anchors these are screwed with their external threads 4 into a coupling sleeve 1 having a corresponding internal thread 5.
  • One of the two anchor rods 2 screwed into the coupling sleeve 1 rests with a chamfer surface 8 formed by a chamfer at its end on an interruption 6 in the coupling sleeve 1 of the internal thread 5 of the coupling sleeve 1.
  • the second anchor rod 2 is screwed so far into the coupling sleeve 1 that its end face 9 abuts the end face 9 of the other anchor rod 2 over the entire surface. This ensures a favorable transmission of forces during drilling and the coupling sleeve 1 cannot twist during drilling.

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Description

Kupplung für Ankerstangen
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Ankerstangen von (In ektions-)Bohrankern mit einer Kupplungsmuffe, die ein Innengewinde aufweist, in das die Enden von Ankerstangen, die ein Außengewinde aufweisen, eingeschraubt sind, und mit ihren einander zugekehrten Endflächen vollflächig aneinander auf¬ liegen.
Aus der DE-PS 37 00 758 ist es bekannt Gebirgsanker, Bohr¬ stangen u. dgl. miteinander durch Schraubverbindungen zu ver¬ binden. Hiezu weisen bei der bekannten Kupplung die beiden miteinander zu verbindenden Bohrstangen bzw. Gebirgsankerteile ein Außengewinde auf und werden mit einer ein entsprechendes Innengewinde aufweisenden Kupplungs- oder Verbindungsmuffe miteinander verbunden. Die Gewinde sind üblicherweise Rundge¬ winde und werden durch spanlose Forgebungmung eines rohrförmi- gen Grundkörpers hergestellt, wobei das Innengewinde der Muffe durch eine der außenseitigen Verformung entsprechende freie Verformung der Innenseite des Grundkörpers der Muffe herge¬ stellt wird.
Bei solchen Verbindungen ist es auch bekannt, die Einschraub¬ tiefe der Ankerstangen dadurch zu begrenzen, daß etwa in der Mitte der Kupplungsmuffe eine Ringscheibe eingeschweißt wird, an welcher die Ankerstangen mit ihren Stirnflächen von beiden Seiten her anliegen. Diese Art der Verbindung ist insoferne nachteilig, als die Ankerstangen nicht unmittelbar aufeinan¬ der, sondern über den Ring aneinanderliegen, so daß sich in Anbetracht der hohen Belastungen beim Setzen, insbesondere beim Bohren und gleichzeitigem Schlagen der Injektionsbohran- ker Übertragungsverluste ergeben.
Aus der EP-A-391 119 ist ein Verbindungselement für eine Schraubverbindung von selbstbohrenden Injektionsankern be¬ kannt, bei welchen das Innengewinde der Kupplungsmuffe zwei an den Enden liegende zylindrische Teile und zwei etwa in der Mitte der Muffe liegende, konisch zulaufende Grundflächen aufweist, auf welchen sich das Innengewinde fortsetzt. Diese Ausführungsform ist nachteilig, da die Ankerstangen, wenn sie in die Kupplungsmuffe eingeschraubt sind, nicht unmittelbar aneinander anliegen und daher die beim Bohren auftretenden Kräfte nur schlecht übertragen können.
Aus der US-PS-3 567 254 ist es bekannt, die Einschraubtiefe von Ankerstangen in Kupplungsmuffen durch einen durchmesser¬ verringerten Abschnitt in Form eines Ringwulstes (Fig. 4 der US-PS 3 567 254) vorzusehen.
Bei der aus der US-PS-3 567 254 bekannten Kupplung für Anker¬ stangen von (Injektions-)Bohrankern ist eine Kupplungsmuffe vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, in das die Enden von Ankerstangen, die ein Außengewinde aufweisen, einge¬ schraubt werden, wobei die AnkerStangen mit ihren einander zugekehrten Endflächen vollflächig aneinander aufliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der US-PS-3 567 254 eine Kupplung für Ankerstangen, insbesondere für AnkerStangen von Injektionsbohrankern vorzusehen, die leicht herzustellen ist und die eine Festigkeit besitzt, so daß sie die beim Bohren auftretenden Kräfte sicher übertragen kann, auch wenn die Injektionsbohranker, wie oft der Fall, mehrere 10 m lang sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Begrenzung der Einschraubtiefe der Ankerstangen in die Kupp¬ lungsmuffe in dieser zwei Gewindeabschnitte vorgesehen sind, die im Inneren der Kupplungsmuffe um einen Bruchteil eines Gewindeganges zueinander versetzt angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Kupplung können die Ankerstangen mit ihren Endflächen unmittelbar aufeinander anliegen, so daß sich eine günstige Übertragung der Kräfte von einer Ankerstan¬ ge zur nächsten ohne Übertragungsverluste ergibt. Trotzdem sind aufwendige Maßnahmen, wie beispielsweise das Einschweißen von bekannten Anschlagringen in das Innere der Muffen, sind ebenfalls nicht mehr erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kupplung für Ankerstangen ist also ein konkre¬ ter Bauteil, der die Einschraubtiefe begrenzt, wie bei- spielsweise der in der US-PS 3 567 254 vorgesehene Ringwulst entbehrlich, da der Versatz der Gewindegänge der beiden Ge¬ windeabschnitte der erfindungsgemäßen Kupplungsmuffe die Ein¬ schraubtiefe der Ankerstangen begrenzt.
Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung, daß der Versatz der beiden Gewindeabschnitte ein halber Gewindegang ist. In den meisten Fällen genügt dieser vergleichsweise geringe Versatz der Gewindeabschnitte.
Für die Mehrzahl der Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, wenn der Versatz der beiden Gewindeabschnitte in der Mitte der Kupplungsmuffe angeordnet ist.
Das sichere Anliegen der Endflächen und die Begrenzung der Einschraubtiefe wird verbessert, wenn gemäß einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen ist, daß die Enden der Ankerstangen durch eine Fase konisch ausgebildet sind, wobei die Konusflä¬ che von der Außenseite der Ankerstangen zu deren Endfläche hin reicht. Dabei ist es bevorzugt, wenn lediglich eine der beiden in die Kupplungsmuffe eingeschraubten Ankerstangen mit ihrer Konusfläche an dem Ende eines der beiden Gewindeabschnitte anliegt.
Das Herstellen der Kupplungsmuffe der erfindungsgemäßen Kupp- lung ist einfach, wenn die Kupplungsmuffe ein Gußteil, ins¬ besondere ein Stahlgußteil ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungs¬ gemäßen Verbindung ergeben sich aus der nachstehenden Be- Schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfin¬ dung. Es zeigt:
Fig. 1 im Axialschnitt eine Ausführungsform einer erfindungs¬ gemäßen Kupplung,
Fig. 2 die bei der Kupplung von Fig. 1 verwendete Muffe,
Fig. 3 eine Einzelheit A der Muffe von Fig. 2 und
Fig. 4 eine Einzelheit B der Muffe von Fig. 2. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer Kupplung besteht aus einer Kupplungsmuffe 1, in die zwei Ankerstangen 2 für Injektionsbohranker eingeschraubt sind. Die Ankerstangen 2 für Injektionsbohranker sind ein selbstbohrendes Ankersystem, dessen Ankerstange während des Bohrvorganges als Bohrstange dient. Durch die erfindungsgemäßen Verbindungen können Anker von nahezu beliebiger Länge hergestellt werden. Die Ankerstan¬ gen 2 der Injektionsbohranker sind innen hohl, wobei durch den Hohlraum 3 während des Bohrvorganges Spülmittel geleitet wird und der Hohlraum 3 beim Setzen des Injektionsbohrankers als Injektionskanal für den Ankermörtel dient.
Die Ankerstangen 2 sind hochwertige Rohre mit durchgehendem, kaltgerolltem Bohrstangengewinde 4. Die Kupplungsmuffe 1 be- sitzt ein entsprechendes Innengewinde 5, so daß die Enden der Ankerstangen 2 in die Kupplungsmuffe 1 eingeschraubt werden können. Wie insbesondere die Fig. 2 und 4 zeigen, ist das Innengewinde 5 der Kupplungsmuffe 1 etwa in der Mitte dersel¬ ben unterbrochen, d.h. es fehlt beispielsweise ein halber Gewindegang, so daß zwei Gewindeabschnitte 5' und 5" entstehen und die Einschraubtiefe der beispielsweise in Fig. 1 oben gezeigten Ankerstange 2 begrenzt ist, weil die Ankerstange 2 nur bis zur Unterbrechung 6 des Innengewindes 5 der Kupplungs¬ muffe 1 in diese eingeschraubt werden kann. Im vollständig eingeschraubten Zustand liegt die Ankerstange 2 mit einer an ihrem Ende vorgesehenen, konischen Fasenfläche 8 an der Unter¬ brechung 6 des Innengewindes 5 der Kupplungsmuffe 1 an. Die zweite in Fig. 1 unten gezeigte Ankerstange 2 wird soweit in die Kupplungsmuffe 1 eingeschraubt, bis ihre Endfläche 9 an der Endfläche 9 der zuerst eingeschraubten Ankerstange 2 an¬ liegt.
Die Kupplungsmuffe 1 ist entweder ein gerolltes Rohr oder im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Muffe aus hochwertigem Präzisionsstahlguß, wobei die freien Enden der Kupplungsmuffe 1 wie in Fig. 3 gezeigt ausgebildet sein können.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung zum Begrenzen der Ein¬ schraubtiefe (versetzte Gewindeabschnitte 5', 5" in der Kupp- lungsmuffe 1) wird bei mit ihren Endflächen 9 vollflächig aneinander anliegenden Ankerstangen 2 verhindert, daß sich die Muffe 1 beim Bohren gegenüber den AnkerStangen 2 verdreht und sich somit die Schraubverbindung zwischen den beiden Anker¬ stangen 2 lockert.
Zusammenfassend kann die Erfindung beispielsweise wie folgt dargestellt werden:
Zum Verbinden von Ankerstangen 2 von Injektionsbohrankern werden diese mit ihren Außengewinden 4 in eine ein entspre¬ chendes Innengewinde 5 aufweisende Kupplungsmuffe 1 einge¬ schraubt. Eine der beiden in die Kupplungsmuffe 1 einge¬ schraubten Ankerstangen 2 liegt mit einer durch eine Fase an ihrem Ende gebildeten Fasenfläche 8 an einer in der Kupplungs- muffe 1 Unterbrechung 6 des Innengewindes 5 der Kupplungsmuffe 1 an. Die zweite Ankerstange 2 wird so weit in die Kupplungs¬ muffe 1 eingeschraubt, daß sie mit ihrer Stirnfläche 9 an der Stirnfläche 9 der anderen Ankerstange 2 vollflächig anliegt. So ist eine günstige Übertragung von Kräften beim Bohren ge- währleistet und die Kupplungsmuffe 1 kann sich beim Bohren nicht verdrehen.

Claims

Patentansprüche:
1. Kupplung für Ankerstangen (2) von (Injektions-)Bohrankern mit einer Kupplungsmuffe (1), die ein Innengewinde (5) aufweist, in das die Enden von Ankerstangen (2), die ein Außengewinde aufweisen, eingeschraubt sind, und mit ihren einander zugekehrten Endflächen (9) vollflächig aneinander aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Einschraubtiefe der Ankerstangen (2) in die Kupplungsmuffe (1) in dieser zwei Gewindeabschnitte (5', 5") vorgesehen sind, die im Inneren der Kupplungsmuffe (1) um einen Bruchteil eines Gewindeganges zueinander versetzt angeord¬ net sind.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz der beiden Gewindeabschnitte (5', 5") ein halber Gewindegang ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz der beiden Gewindeabschnitte (5', 5") in der Mitte der Kupplungsmuffe (1) angeordnet ist.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß an den Enden der AnkerStangen (2), wie an sich bekannt, Fasen (8) vorgesehen sind, wobei die Fasen¬ flächen (8) von der Außenseite der Ankerstangen (2) zu deren Endfläche (9) hin reicht.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß le- diglich eine der beiden in die Kupplungsmuffe (1) einge¬ schraubten Ankerstangen (2) mit ihrer Fasenfläche (8) an dem Ende eines der beiden Gewindeabschnitte (5', 5") an¬ liegt.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kupplungsmuffe (1) ein Gußteil, insbe¬ sondere ein Stahlgußteil ist.
EP95900550A 1994-11-25 1994-11-25 Kupplung für ankerstangen Expired - Lifetime EP0793763B1 (de)

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