EP2246520B1

EP2246520B1 - Kellystangenanordnung

Info

Publication number: EP2246520B1
Application number: EP09005752A
Authority: EP
Inventors: Karl Johannes Dipl.-Ing. Krollmann; Melchior Jais
Original assignee: Bauer Maschinen GmbH
Current assignee: Bauer Maschinen GmbH
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: BRPI1001323A2; ATE513116T1; EP2246520A1; CN101871326A; CN101871326B; US8246474B2; BRPI1001323B1; US20110105235A1; HK1149061A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kellystangenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kellystangenanordnung ist ausgebildet mit einer Innenstange und mindestens einer Außenstange, wobei die Innenstange gegenüber der mindestens einen Außenstange axial verfahrbar, aber drehfest angeordnet ist, und mit einer Federeinrichtung, welche in einem unteren Bereich der Innenstange zur Abfederung einer Axialbewegung der Innenstange gegenüber der mindestens einen Außenstange angeordnet ist.
Derartige teleskopierbare Kellystangenanordnungen können beim sogenannten Kellybohren eingesetzt werden, welches beispielsweise für die Herstellung von Gründungspfählen für Gebäude eine der flexibelsten Techniken ist. Dabei wird am Drehantrieb des Bohrgeräts ein teleskopierbares Bohrgestänge, das sogenannte Kellygestänge, angeordnet. Das Kellygestänge besteht aus mehreren ineinander liegenden rohrförmigen Kellystangen. Die am weitesten innen liegende Kellystange hängt an einem Seil des Bohrgerätes und kann mittels des Seiles auf- und abbewegt werden. Hierdurch teleskopiert das Kellygestänge. Unten an der innersten Kellystange ist das Bohrwerkzeug befestigt. Durch vertikale Leisten am Mantel der einzelnen Kellystangen-Rohre und entsprechende vertikale Mitnehmernuten an der jeweils angrenzenden Kellystange wird das Drehmoment und damit die Drehbewegung von einer Kellystange zur jeweils benachbarten Kellystange übertragen. Auf diese Weise wird die Drehbewegung vom Drehantrieb zum Bohrwerkzeug im Bohrloch übertragen.
Neben der Drehbewegung kann mit sogenannten "verriegelbaren Kellygestängen" auch eine vertikale Kraft vom Drehantrieb, welcher über einen Schlitten am Mast des Bohrgerätes auf- und abfährt, auf das Bohrwerkzeug übertragen werden, um den zum Abtragen des Bodens nötigen Anpressdruck zu erzeugen. Hierzu sind an den einzelnen Kellystangen jeweils in bestimmten Abständen Verriegelungstaschen angebracht.
Ein derartiges Kellygestänge ist beispielsweise aus der EP 1 445 418 A1 bekannt. Eine weitere Kellygestängeanordnung ist aus der JP 2004-278170 bekannt.
Damit das ausgefahrene Kellygestänge wieder zusammengeschoben werden kann, ist an der Innenstange des Kellygestänges ein Auflageflansch vorgesehen. Wird die Innenstange nun mittels des Seiles des Bohrgerätes wieder nach oben gezogen, so kommen die weiter außen liegenden Stangen auf diesem Auflageflansch zu liegen, und werden im Anschluss ebenfalls nach oben gezogen. Am Auflageflansch kann eine Federeinrichtung mit einer Schraubenfeder vorgesehen sein, um den Zusammenstoß der benachbarten Kellystangenelemente beim Einfahren des Gestänges abzufedern. Derartige Federelemente sind beispielsweise in der EP 0 798 444 A1 , der DE 40 38 424 C1 , der JP 2-256788 , der JP 6-185283 und der JP 2003-278474 beschrieben. Entsprechend der EP 0 798 444 A1 , der JP 6-185283 und der JP 2003-278474 können dabei oberhalb der Federeinrichtung zusätzliche Dämpfungskörper vorgesehen sein. Die DE 87 14 201 U1 lehrt, am Auflagekragen eine Kunststoffbeschichtung vorzusehen, die verhindert, dass Rohre auf das Metall des Kragens schlagen.
Die GB 1 221 261 wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen und beschreibt eine teleskopierbare Bohrstange mit einem Dämpfungsring, welcher den Stoß beim Zusammenschieben der Stange mildert. Aus der US 4,257,245 geht die Verwendung von Elastomermaterialien in Bohrgestängeanordnungen hervor.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kellystangenanordnung anzugeben, welche bei einem besonders einfachen Aufbau besonders zuverlässig und insbesondere geräuscharm betrieben werden kann.
Die Aufgabe wird mit einer Kellystangenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Kellystangenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung als Elastomerfeder ausgebildet ist, welche mehrere Elastomerfederelemente aufweist, wobei mindestens zwei Elastomerfederelemente vorgesehen sind, die über einen Zwischenlagerring miteinander verbunden sind, und wobei der Zwischenlagerring axial vorstehende Verbindungselemente aufweist, welche in das angrenzende Elastomerfederelement eindringen.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, anstatt einer bekannten Schraubenfeder am unteren Ende der Innenstange eine Elastomerfeder vorzusehen. Eine solche Elastomerfeder, welche auch als Gummifeder bezeichnet werden kann, weist üblicherweise einen Körper aus Elastomermaterial auf, beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk. Aufgrund der inneren Reibung des Elastomermaterials haben derartige Elastomerfedern neben einem Federeffekt auch einen Dämpfungseffekt. Aufgrund dieses Dämpfungseffektes können mit der erfindungsgemäßen Federeinrichtung an der Innenstange auftretende Stöße nicht nur abgefedert, sondern auch zumindest teilweise abgebaut werden. Unerwünschte Schwingungen an den Kellystangen können somit verhindert werden und die Belastung der Kellystangenanordnung kann reduziert werden. Darüber hinaus kann mit einer Elastomerfeder auch eine besonders gute Geräuschdämmung erzielt werden. Da erfindungsgemäß die Federeinrichtung eine Doppelfunktion inne hat, und nicht nur als Federelement, sondern auch als Dämpfungselement dient, können zusätzliche Dämpfungselemente, welche entsprechend dem Stand der Technik zusätzlich zur Federeinrichtung vorgesehen sind, erfindungsgemäß entfallen. Soll die Dämpfung noch weiter verbessert werden, ist es jedoch grundsätzlich nach der Erfindung auch möglich, solche zusätzlichen Dämpfungselemente vorzusehen.
Erfindungsgemäß ist die Innenstange, die auch als Innenkelly bezeichnet werden kann, zumindest bereichsweise radial innerhalb der Außenstange angeordnet, so dass eine teleskopierbare Anordnung gegeben ist. Für besonders große Bohrtiefen können nach der Erfindung auch mehrere teleskopierbar ineinander angeordnete Außenstangen vorgesehen sein. Die einzelnen Stangen sind zweckmäßigerweise koaxial angeordnet. Soweit im Zusammenhang mit der Erfindung die Axialrichtung und die Radialrichtung erwähnt sind, bezieht sich dies insbesondere auf die Längsachsen der einzelnen Stangen.
Um die axial verfahrbare und drehfeste Anordnung der Stangen zueinander zu gewährleisten, können an den Stangen Mitnehmerleisten und/oder Mitnehmernuten vorgesehen sein, welche eine Drehmomentübertragung bei axialer Verschiebbarkeit gewährleisten. Dies ist insbesondere bei einem kreisförmigen Stangenquerschnitt vorteilhaft. Grundsätzlich kann die drehfeste, aber axial verfahrbare Anordnung auch beispielsweise durch einen polygonförmigen, insbesondere quadratischen Stangenquerschnitt gewährleistet werden. Um die weiter innen liegenden Stangen aufnehmen zu können, ist die mindestens eine Außenstange geeigneterweise hohl, das heißt rohrförmig ausgebildet. Die Innenstange ist zur Gewichtseinsparung geeigneterweise ebenfalls rohrförmig ausgebildet. Für eine besonders gute Kraftaufnahme kann sie jedoch auch zumindest bereichsweise massiv ausgebildet sein. Unter dem unteren Bereich, an welchem die Federeinrichtung angeordnet ist, kann insbesondere ein Bereich verstanden werden, an dem die Innenstange aus der mindestens einen Außenstange hervorsteht und/oder an dem eine Befestigungseinrichtung für ein Bohrwerkzeug angeordnet ist, also der Bereich, der beim Bohrbetrieb mit vertikaler Kellystangenanordnung unten liegt.
Nach der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass die Elastomerfeder mehrere Elastomerfederelemente aufweist. Gemäß diesem Erfindungsaspekt besteht die Elastomerfeder aus mehreren separaten Elastomerfederelementen. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise eine besonders belastbare Elastomerfeder erhalten werden, die insbesondere spezifisch auf die Erfordernisse der jeweiligen Kellystangenanordnung angepasst ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Elastomerfederelemente axial in Reihe angeordnet sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Paket von Elastomerfederelementen vorgesehen sein, welche entlang der Längsachse der Kellystangen übereinander angeordnet sind. Durch die serielle Anordnung kann eine besonders gute Dämpfung erhalten werden, da die Dämpfungswirkung durch die in Reihenanordnung vervielfacht ist.
Besonders zweckmäßig ist es, dass die Elastomerfederelemente ringförmig ausgebildet sind. Dies ermöglicht es, die Elastomerfederelemente in besonders einfacher Weise auf die Innenstange aufzuschieben. Vorzugsweise sind die ringförmigen Elastomerfederelemente an der äußeren Mantelfläche der Innenstange, bevorzugt koaxial zur Innenstange, angeordnet.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die ringförmigen Elastomerfederelemente eine nach außen gewölbte Bogenform aufweisen. Insbesondere kann die in Radialrichtung vorstehende Bogenform bereits bei unbelastetem Federelement vorgesehen sein, so dass bei Belastung ein gerichtetes Einfedern unter Aufweitung der Bogenform erfolgen kann. Auf der Ringinnenseite der Elastomerfederelemente kann auf Höhe der Bogenform eine Nut im Elastomerfederelement ausgebildet sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass mindestens zwei Elastomerfederelemente vorgesehen sind, die über einen Zwischenlagerring miteinander verbunden sind. Ein solcher Zwischenlagerring kann eine Reibung der Elastomerfederelemente aneinander und somit einen unerwünschten Abrieb der Elastomerfederelemente unterbinden. Für einen besonders geringen Herstellungsaufwand ist der Zwischenlagerring zweckmäßigerweise plattenförmig ausgebildet. Vorzugsweise sind drei oder mehr Elastomerfederelemente vorgesehen, wobei jeweils benachbarte Elastomerfederelemente über einen eigenen Zwischenlagerring miteinander verbunden sind.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zwischenlagerring axial vorstehende Verbindungselemente aufweist, welche in das angrenzende Elastomerfederelement eindringen. Diese Verbindungselemente können beispielsweise als Noppen ausgebildet sein. Durch solche Verbindungselemente, welche in das Elastomer eindringen, kann in vorteilhafter Weise eine gegenseitige Führung der einzelnen Elastomerfederelemente, die auch als Elastomerpuffer bezeichnet werden können, bewirkt werden.
Zweckmäßigerweise ist der zumindest eine Zwischenlagerring aus Metall, insbesondere aus Stahl, gefertigt. Hierdurch ist eine besonders hohe Belastbarkeit gegeben.
Im Hinblick auf den Herstellungsaufwand und die Belastbarkeit ist es weiterhin vorteilhaft, dass die vorstehenden Verbindungselemente, insbesondere durch Metallumformung, einstückig an dem Zwischenlagerring ausgebildet sind. Beispielsweise können die Verbindungselemente durch aufgebördelte oder tiefgezogene Noppen an den Stahlplatten gebildet sein.
Eine konstruktiv besonders einfache und zugleich besonders zuverlässige Anordnung ist dadurch gegeben, dass ein ringförmiger Lagerbund axial fest an der Innenstange vorgesehen ist, dass ein ringförmiger Auflageflansch für die mindestens eine Außenstange vorgesehen ist, der axial verstellbar zur Innenstange axial oberhalb des Lagerbundes, insbesondere an der Innenstange, gelagert ist, und dass die als Elastomerfeder ausgebildete Federeinrichtung zwischen dem axial feststehenden Lagerbund und dem axial verstellbaren Auflageflansch angeordnet ist. Der axial verstellbare Auflageflansch kann als Mitnehmer dienen, welcher beim Hochziehen der Innenstange zumindest die benachbarte Außenstange mitnimmt und somit ein teleskopartiges Einfahren der Kellystangenanordnung bewirkt. Zusätzlich kann der Auflageflansch auch einen Anschlag für die äußerste Außenstange bilden, welcher bei eingefahrener Kellystange die Innenstange an der äußersten Außenstange sichert. Die Federeinrichtung, welche zwischen dem ringförmigen Auflageflansch und dem Lagerbund angeordnet ist, federt den Stoß zwischen Auflageflansch und Innenstange und somit den Stoß zwischen Außenstange und Innenstange ab. Da gemäß dem Ausführungsbeispiel die Elastomerfeder axial zwischen Auflageflansch und Lagerbund angeordnet ist, sind die Elastomerteile durch den Auflageflansch vor einem Kontakt mit der mindestens einen Außenstange geschützt, so dass einem unerwünschten Abrieb entgegengewirkt ist.
Überdies ist es nach der Erfindung zweckmäßig, dass am unteren Ende der Innenstange eine Befestigungseinrichtung für ein Werkzeug, insbesondere ein Bohrwerkzeug, angeordnet ist. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise ein Außenmehrkantprofil, insbesondere einen Außenvierkant, zum Beispiel einen sogenannten Kellyvierkant, aufweisen.
Um in besonders einfacher Weise ein Anheben der Innenstange und somit ein Einteleskopieren der Kellystangenanordnung zu ermöglichen, ist es überdies bevorzugt, dass am oberen Ende der Innenstange eine Befestigungseinrichtung für eine Hubeinrichtung, insbesondere ein Seil, angeordnet ist. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise eine Öse aufweisen.
Für eine besonders einfache Drehmomentübertragung ist es überdies vorteilhaft, dass am oberen Ende der radial äußeren Außenstange eine Befestigungseinrichtung für einen Bohrantrieb angeordnet ist.
Insbesondere im Hinblick auf die Dämpfungseigenschaften ist es vorteilhaft, dass die Elastomerfederelemente aus einem Elastomermaterial mit einer hohen inneren Reibung, insbesondere einer Kautschukmischung, gebildet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:

Fig. 1: eine Längsschnittansicht entlang der Längsachse der Kellystan- gen einer erfindungsgemäßen Kellystangenanordnung mit Fe- dereinrichtung;
Fig. 2: eine perspektivische Detailansicht der Federeinrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3: eine Detail-Längsschnittansicht der Federeinrichtung aus Fig. 1;
Fig. 4: eine Draufsicht auf einen Zwischenlagerring der Federeinrich- tung der Figuren 1 bis 3;
Fig. 5: den unteren Bereich der Innenstange mit der Federeinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kellystangenanordnung in Seitenansicht;
Fig. 6: den unteren Bereich der Innenstange gemäß Fig. 5 in perspekti- vischer Ansicht; und
Fig. 7: den unteren Bereich der Innenstange der Figuren 5 und 6 in Längsschnittansicht.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kellystangenanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Kellystangenanordnung weist drei rohrförmige Außenstangen 5', 5" und 5"' sowie eine weitere rohrförmige Innenstange 4 auf. Die einzelnen Stangen 4 und 5' bis 5'" sind koaxial, ineinander und teleskopierbar angeordnet. Dabei bildet die Außenstange 5'" die radial äußerste Stange. Im Inneren dieser Außenstange 5"' ist benachbart die Außenstange 5" vorgesehen, in der wiederum benachbart die Außenstange 5' angeordnet ist. Im Inneren der Außenstange 5' ist schließlich benachbart die Innenstange 4 vorgesehen.
Zur Drehmomentübertragung zwischen den einzelnen Stangen 4 und 5, welche mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sind, sind lediglich schematisch dargstellte Mitnehmerleisten 61 vorgesehen, welche an den einzelnen Stangen 4 und/oder 5 in Axialrichtung verlaufen. Zur Übertragung von Axialkräften, das heißt zum zeitweisen axialen Verriegeln der einzelnen Stangen 4 und 5, sind lediglich schematisch dargestellte Riegeltaschen 62 auf unterschiedlicher Höhe in Axialrichtung gesehen vorgesehen.
Am oberen Ende, in Axialrichtung gesehen, der äußersten Außenstange 5"' ist an der äußersten Außenstange 5'" eine Befestigungseinrichtung 51 für einen in den Figuren nicht dargestellten Bohrantrieb vorgesehen. Diese Befestigungseinrichtung ist flanschförmig ausgebildet und verhindert ein Durchrutschen der äußersten Außenstange 5"' durch die Hohlwelle des Bohrantriebs. Im Bereich der Befestigungseinrichtung 51 können an der äußersten Außenstange 5'" auch Mittel für eine formschlüssige Drehmomentübertragung vom Bohrantrieb auf die Außenstange 5"' vorgesehen sein.
In einem in Axialrichtung gesehen unteren Bereich weist die Innenstange 4 eine Verlängerung 40 auf, welche auch im eingeschobenen Zustand über die Außenstangen 5, 5' und 5'" nach unten vorsteht. Die Verlängerung 40 kann ebenfalls rohrförmig oder auch massiv ausgebildet sein. Am unteren Ende der Verlängerung 40 der Innenstange 4 ist eine Befestigungseinrichtung 49 für ein in den Figuren nicht dargestelltes Bohrwerkzeug angeordnet, wobei diese Befestigungseinrichtung 49 als Außenvierkantprofil mit Halteloch ausgebildet ist. Am gegenüberliegenden, in Axialrichtung oberen Ende der Innenstange 4 ist an der Innenstange 4 eine Befestigungseinrichtung 48 für ein Hubseil vorgesehen, welche eine Öse aufweist.
Die Innenstange 4 weist an ihrem unteren Ende, also an ihrer Verlängerung 40, einen ringförmigen Lagerbund 42 auf, der radial von der Innenstange 4 hervorsteht. Oberhalb dieses Lagerbundes ist ein Auflageflansch 41 vorgesehen, welcher die Innenstange 4 ringförmig umgibt. Dieser Auflageflansch 41 bildet einen Anschlag für die Außenstangen 5', 5" und 5"'. Während der Lagerbund 42 axial fest an der Innenstange 4 vorgesehen ist, ist der Auflageflansch 41 relativ zur Innenstange 4 axial beweglich an der Innenstange 4 gelagert. Zwischen dem Auflageflansch 41 und dem Lagerbund 42 ist eine erfindungsgemäße Federeinrichtung 1 vorgesehen, welche die Innenstange 4 ringförmig umgibt. Mittels dieser Federeinrichtung 1, die weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 näher beschrieben ist, wird der bewegliche Auflageflansch 41 relativ zum feststehenden Lagerbund 42 abgefedert.
Beim Betrieb der Kellystangenanordnung wird über einen nicht dargestellten Bohrantrieb im Bereich der Befestigungseinrichtung 51 ein Drehmoment auf die äußerste Außenstange 5'" aufgebracht. Dieses Drehmoment wird über die Mitnehmerleisten 61 sukzessive an die weiter innen liegenden Außenstangen 5" und 5' und schließlich an die Innenstange 4 weitergegeben, welche das Drehmoment wiederum über die Befestigungseinrichtung 49 an das nicht dargestellte Bohrwerkzeug überträgt. Soll die Kellystangenanordnung in Axialrichtung verlängert werden, so wird die Innenstange 4 durch Ablassen des Hubseils, welches an der Befestigungseinrichtung 48 befestigt ist, abgesenkt. Hierdurch fahren die einzelnen Stangen 4, 5 sukzessive teleskopartig aus.
Zum Einfahren der Kellystangenanordnung wird die Innenstange 4 über das Hubseil an der Befestigungseinrichtung 48 angehoben. Der Auflageflansch 41 an der Innenstange 4 kommt dabei sukzessive am unteren Ende erst der Außenstange 5' und dann der Außenstange 5" zur Auflage und nimmt diese Außenstangen 5' und 5" nach oben mit. Der Einfahrvorgang ist abgeschlossen, wenn der Auflageflansch 41 am unteren Ende der äußersten Außenstange 5'" zur Auflage kommt.
In dem Moment, an dem der Auflageflansch 41 der Innenstange 4 an den Außenstangen 5', 5" oder 5'" zur Auflage kommt, treten im Auflageflansch 41 axial nach unten gerichtete Stoßkräfte auf. Diese Kräfte werden über die Federeinrichtung 1 gegenüber dem Lagerbund 42 und somit der Innenstange 4 abgefedert.
Wie insbesondere die Figuren 2 bis 4 zeigen, ist die ringförmige Federeinrichtung 1 der Innenstange 4 als Elastomerfeder ausgebildet. Sie weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei separate Elastomerfederelemente 10', 10", 10"' auf, welche als Federpaket in Axialrichtung übereinander angeordnet sind. Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, sind die einzelnen Elastomerfederelemente 10', 10", 10'" jeweils mit derselben Form ausgebildet und weisen vorzugsweise auch dasselbe Material auf. Wie in Fig. 3 insbesondere am Beispiel des Elastomerfederelements 10' dargestellt ist, sind die Elastomerfederelemente 10 ringförmig ausgebildet, wobei an der äußeren Mantelfläche eine ringförmige Ausbuchtung radial nach außen vorgesehen ist, welche im Längsschnitt eine Bogenform 14 bildet. An der gegenüberliegenden Ringinnenseite des Elastomerfederelements 10 ist auf Höhe der Bogenform 14 eine Ringnut 15 vorgesehen. Die Elastomerfederelemente 10 weisen somit eine radial nach außen gerichtete Aufwölbung auf, welche sich beim Zusammenpressen der Federeinrichtung 1 radial nach außen ausdehnen kann.
Wie insbesondere die Figuren 1, 2 und 3 zeigen, sind die einzelnen Elastomerfederelemente 10 in Axialrichtung durch plattenförmige Zwischenlagerringe 21 getrennt, welche die Innenstange 4 ringförmig umgeben. Dabei ist zwischen den Elastomerfederelementen 10 und 10" ein erster Zwischenlagerring 21' und zwischen dem Elastomerfederelement 10" und 10"' ein zweiter Zwischenlagerring 21" vorgesehen, wobei die Zwischenlagerringe 21' und 21" im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
An den gegenüberliegenden Enden der Federeinrichtung 1, das heißt unten am untersten Elastomerfederelement 10' und oben am obersten Elastomerfederelement 10"', ist jeweils ein Endlagerring 26' beziehungsweise 26" vorgesehen. Über den Endlagerring 26' liegt die Federeinrichtung 1 am Lagerbund 42 an, und über den Endlagerring 26" am Auflageflansch 41.
Wie insbesondere Fig. 4, aber auch die Figuren 2 und 3 zeigen, weisen die Zwischenlagerringe 21 jeweils mehrere noppenförmige Verbindungselemente 22 auf, welche axial vom Zwischenlagerring 21 vorstehen. Diese Verbindungselemente 22 sind vorzugsweise einstückig mit dem Zwischenlagerring 21 ausgebildet und können beispielsweise durch Bördeln oder Ziehen angeformt sein, ggf. im Anschluss an das Einbringen von entsprechenden Löchern. Die Verbindungselemente 22 greifen in benachbarte Elastomerfederelemente 10 ein und fixieren die benachbarten Elastomerfederelemente 10 relativ zum Zwischenlagerring 21. Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, sind entlang dem Umfang der Zwischenlagerringe 21 in alternierender Folge nach oben vorstehende Verbindungselemente 22' und nach unten vorstehende Verbindungselemente 22" vorgesehen, welche in das nächstobere beziehungsweise das nächstuntere Elastomerfederelement 10 eingreifen.
Wie insbesondere die Figuren 2 und 3 zeigen, weisen auch die Endlagerringe 26 Verbindungselemente 27 auf, welche an den Endlagerringen 26 axial vorstehen, und welche analog zu den Verbindungselementen 22 ausgebildet sind. Da im Gegensatz zu den Zwischenlagerringen 21 an den Endlagerringen 26 Elastomerfederelemente 10 nicht axial beidseitig, sondern nur einseitig vorgesehen sind, müssen im Falle der Endlagerringe 26 Verbindungselemente 27 nur auf einer Axialseite vorgesehen sein, wohingegen bei den Zwischenlagerringen 21 Verbindungselemente 22', 22" auf beiden gegenüberliegenden Axialseiten erforderlich sind. Demgemäß sind im Falle der Endlagerringe 26 auch insgesamt weniger Verbindungselemente 27 vorgesehen als im Falle der Zwischenlagerringe 21.
Beim Betrieb der Federeinrichtung werden über die Endlagerringe 26 Axialkräfte auf die Elastomerfederelemente 10 eingeleitet. Diese Axialkräfte, welche beim Anstoßen der Innenstange 4 mit ihrem Auflageflansch 41 an den Außenstangen 5 entstehen, werden von den Elastomerfederelementen 10 nicht nur abgefedert, sondern auch bedämpft. Die Zwischenlagerringe 21, welche die einzelnen Elastomerfederelemente 10 voneinander trennen, verhindern dabei eine Reibung der einzelnen Elastomerfederelemente 10 aneinander und somit einen unerwünschten Abrieb. Die Verbindungselemente 22 und 27 sorgen gleichzeitig dafür, dass die einzelnen Elastomerfederelemente 10 und die Ringe 21 und 26 in einer definierten Position zueinander bleiben. Beim Einfedern werden die einzelnen Elastomerfederelemente 10 in Axialrichtung gestaucht. Dies geht mit einer radialen Expansion einher, die sich durch eine radiale Aufweitung der Bogenform 14 äußert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kellystangenanordnung ist in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber ist in diesen Figuren lediglich der untere Bereich der Innenstange 4 dargestellt, wohingegen die Außenstangen weggelassen wurden. Diese können in Analogie zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 angeordnet sein. Das beim Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 verwendete Federelement 1 entspricht dem Federelement 1 der Figuren 1 bis 4 und wird daher nicht nochmals im Detail erläutert.
Zum vorherigen-Ausführungsbeispiel-gleichwirkende Elemente sind in den Figuren 5 bis 7 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, weist beim Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 die Innenstange 4 ein oberes Rohr 46 und eine teilmassive Verlängerung 40 auf, welche sich an das obere Rohr 46 anschließt. In einem Anschlussbereich 45 an das obere Rohr 46 ist die Verlängerung 40 mit demselben Durchmesser wie das obere Rohr 46 ausgebildet und weist eine Innenbohrung auf. Am gegenüberliegenden Ende der Verlängerung 40 ist die Befestigungseinrichtung 49 für das Bohrwerkzeug vorgesehen, an der die Verlängerung 40 massiv ist. Zwischen dem Anschlussbereich 45 und der Befestigungseinrichtung 49 ist eine ringförmige Stufe 44 ausgebildet, an der sich die Verlängerung 40 zur Befestigungseinrichtung 49 hin verjüngt.
Wie Fig. 7 weiter zeigt, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 der Lagerbund 42 am unteren Ende einer Hülse 43 angeordnet, welche die Innenstange 4 umgibt. Insbesondere erstreckt sich die Hülse 43 sowohl im Bereich der Verlängerung 40 als auch im Bereich des oberen Rohrs 46. Der Lagerbund 42 ist dabei so angeordnet, dass er mit der Stufe 44 der Verlängerung 40 fluchtet. Die Federeinrichtung 1 mit den Elastomerfederelementen 10 ist auf die Hülse 43 aufgeschoben, das heißt die Federeinrichtung 1 mit den Elastomerfederelementen 10 befindet sich in Axialrichtung gesehen auf Höhe der Hülse 43.
Zwischen der Federeinrichtung 1 und dem Lagerbund 42, das heißt oberhalb des Lagerbundes 42, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 ein Distanzring 71 angeordnet, welcher aufgrund seiner Position ebenfalls die Hülse 43 umgibt. An diesem Distanzring 71 liegt die Federeinrichtung 1 mit dem Endlagerring 26' auf. Der Distanzring 71 kann aus Metall, beispielsweise Stahl, gefertigt sein. Zur weiteren Verbesserung der Dämpfungseigenschaften kann dieser Distanzring 71 grundsätzlich jedoch auch aus einem dämpfenden Material, beispielsweise einem Elastomermaterial, gefertigt sein. Zweckmäßigerweise ist der Distanzring 71 in Form eines Zylinderringes ausgebildet.
Wie insbesondere Fig. 7 weiter zeigt, ist der Auflageflansch 41 des Ausführungsbeispiels der Figuren 5 bis 7 versetzt zur Hülse 43, das heißt oberhalb der Hülse 43, am oberen Rohr 46 der Innenstange 4 axial verschiebbar gelagert. Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, weist der Auflageflansch 41 mehrere funktionale Abschnitte auf. Insbesondere ist ein ringförmiger Führungsabschnitt 31 vorgesehen, in dem der Auflageflansch 41 an der Innenstange 4 anliegt, und in dem der Auflageflansch 41 an der Innenstange 4 geführt ist. Der Führungsabschnitt 31 bildet gleichzeitig den Anschlag zur Mitnahme der in den Figuren 5 bis 7 nicht dargestellten Außenstange. An der Unterseite des ringförmigen Führüngsabschnitts 31 ist ein ringförmiger Betätigungsabschnitt 32 vorgesehen. Dieser Betätigungsabschnitt 32 ist von der Innenstange 4 beabstandet. Am Betätigungsabschnitt 32 liegt der Auflageflansch 41 an der Federeinrichtung 1, insbesondere am oberen Endlagerring 26" auf.
Der Auflageflansch 41 weist Nuten 34 auf, welche mit den Mitnehmerleisten 61 an der Innenstange 4 korrespondieren. Diese in Axialrichtung verlaufenden Nuten 61, welche im Führungsabschnitt 31 angeordnet sind, sorgen für eine formschlüssige Führung des Auflageflansches 41 an der Innenstange 4 und verhindern, dass sich der Auflageflansch 41 an der Innenstange 4 dreht. Aus demselben Grunde können auch an der Hülse 43 axial verlaufende Nuten vorgesehen sein, welche mit den Mitnehmerleisten 61 korrespondieren.
Wie insbesondere Fig. 6 zeigt, sind im Lagerbund 42 ebenfalls axial verlaufende Nuten 78 vorgesehen, welche beispielsweise zur drehfesten Festlegung der Befestigungseinrichtung 49 dienen können.

Claims

Kellystangenanordnung mit einer Innenstange (4) und mindestens einer Außenstange (5), wobei die Innenstange (4) gegenüber der mindestens einen Außenstange (5) axial verfahrbar, aber drehfest angeordnet ist, und
einer Federeinrichtung (1), welche in einem unteren Bereich der Innenstange (4) zur Abfederung einer Axialbewegung der Innenstange (4) gegenüber der mindestens einen Außenstange (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (1) als Elastomerfeder ausgebildet ist, welche mehrere Elastomerfederelemente (10) aufweist,
wobei mindestens zwei Elastomerfederelemente (10) vorgesehen sind, die über einen Zwischenlagerring (21) miteinander verbunden sind, und
wobei der Zwischenlagerring (21) axial vorstehende Verbindungselemente (22) aufweist, welche in das angrenzende Elastomerfederelement (10) eindringen.
Kellystangenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elastomerfederelemente (10) axial in Reihe angeordnet sind.
Kellystangenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elastomerfederelemente (10) ringförmig, mit einer nach außen gewölbten Bogenform (14) ausgebildet sind.
Kellystangenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenlagerring (21) aus Metall gefertigt ist, und
dass die vorstehenden Verbindungselemente (22) durch Metallumformung einstückig an dem Zwischenlagerring (21) ausgebildet sind.
Kellystangenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein ringförmiger Lagerbund (42) axial fest an der Innenstange (4) vorgesehen ist,
dass ein ringförmiger Auflageflansch (41) für die mindestens eine Außenstange (5) vorgesehen ist, der axial verstellbar zur Innenstange (4) axial oberhalb des Lagerbundes (42) gelagert ist, und
dass die als Elastomerfeder ausgebildete Federeinrichtung (1) zwischen dem axial feststehenden Lagerbund (42) und dem axial verstellbaren Auflageflansch (41) angeordnet ist.
Kellystangenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass am unteren Ende der Innenstange (4) eine Befestigungseinrichtung (49) für ein Werkzeug, insbesondere ein Bohrwerkzeug, angeordnet ist, und dass am oberen Ende der Innenstange (4) eine Befestigungseinrichtung (48) für eine Hubeinrichtung, insbesondere ein Seil, angeordnet ist.
Kellystangenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass am oberen Ende der radial äußeren Außenstange (5"') eine Befestigungseinrichtung (51) für einen Bohrantrieb angeordnet ist.
Kellystangenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elastomerfederelemente (10) aus einem Elastomermaterial mit einer hohen inneren Reibung, insbesondere einer Kautschukmischung, gebildet sind.