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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss eines sich radial erstreckende Verriegelungsöffnungen aufweisenden Bohrrohres an den Bohrantrieb eines Bohrgerätes.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bohranordnung für Erdbohrungen, umfassend einen Bohrantrieb, mindestens ein Bohrrohr mit sich radial erstreckenden Verriegelungsöffnungen sowie eine Vorrichtung zum Anschluss des Bohrrohres an den Bohrantrieb.
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Die eingangs genannte Vorrichtung sowie die vorgenannte Bohranordnung kommen bei der Erstellung von Bohrlöchern im Tiefbau zum Einsatz. Derartige Drehbohranlagen werden insbesondere bei der Herstellung von verrohrten Bohrungen eingesetzt. Bei der Erstellung derartiger Bohrungen ist ein häufiger Werkzeugwechsel erforderlich. Die Bohrwerkzeuge werden mittels Bohr- bzw. Druckrohren in den Untergrund getrieben. Es ist notwendig, die Bohrrohre regelmäßig aus dem Bohrloch zu entfernen, um den Aushub aus dem Bohrwerkzeug zu entfernen und neben dem Bohrloch lagern zu können. Anschließend ist das Bohrwerkzeug wieder in das Bohrloch einzuführen und entsprechend der bereits erzielten Bohrtiefe mittels Bohrrohren weiter zu verlängern. Während der Erstellung eines solchen Bohrloches ist es also mehrmals erforderlich, den Bohrantrieb eines Bohrgerätes an die genannten Bohr- und/oder Druckrohre anzuschließen und wieder zu lösen. Hierbei kommt es häufig dazu, dass ein Bohrrohr frei an dem Bohrantrieb hängend gehalten wird. In diesem Zustand kann ein unbeabsichtigtes Lösen zu schweren Schäden an Mensch und Material führen.
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Aus dem Stand der Technik sind daher zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um derartige Bohrrohre an den Bohrantrieb eines solchen Bohrgerätes anzuschließen.
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Aus dem Dokument
DE 10023467 C1 geht eine solche Bohrvorrichtung hervor, bei der der Anschluss des Bohrantriebes an ein freies Ende eines Bohrrohres mittels Riegelbolzen verriegelt wird. An der Außenmantelfläche einer hohlzylinderförmigen Aufnahmeeinrichtung sind hierzu Stellstangen angeordnet, mittels derer die Riegelbolzen betätigbar sind. Ein Nachteil besteht darin, dass sich die erforderlichen Stellstangen am Außenumfang der Aufnahmeeinrichtung befinden und so im rauen Feldeinsatz ungeschützt vor Beschmutzung und Beschädigung sind. Zudem besteht bei einer Fehlbetätigung der Riegelbolzen die Gefahr, dass ein an der Aufnahmeeinrichtung hängendes Bohr- und/oder Druckrohr beim Entkoppeln, ohne das vorherige Anbringen von Sicherungsmitteln, herausfallen kann.
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Eine weitere Verriegelungsvorrichtung für eine Drehbohranlage geht aus dem Dokument
DE 10 2013 020 761 B4 hervor. Auch hier kommen Verriegelungsbolzen zum Einsatz, die jeweils mittels Elektromotoren positionsverstellbar eingerichtet sind. Die Elektromotoren einschließlich der für die Verstellung der Verriegelungsbolzen erforderlichen Getriebemechanik sind am äußeren Umfang der Werkzeugaufnahme angeordnet und damit ebenso wie schon bei der zuvor genannten Drehbohranlage störungs- und beschädigungsanfällig. Zudem sind zum Betreiben der Elektromotoren elektrotechnische Steuerungskomponenten erforderlich, die im rauen Feldeinsatz ebenfalls fehleranfällig sind.
DE 10 2013 020 761 B4 schlägt sogar vor, die Lage des Verriegelungsbolzens mittels eines eigenen Lageüberwachungssytems zu überwachen und so zu prüfen, ob sich die jeweiligen Verriegelungsbolzen auch tatsächlich in der gewünschten Verriegelungsposition befinden. Dies ist nicht nur anlagentechnisch aufwändig, sondern mindert darüber hinaus auch nicht die Gefahr, dass bei einer möglichen Fehlbedienung das freihängende Bohr- oder Druckrohr ohne externe Abstützung oder Sicherung herunterfallen oder umstürzen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die möglichst robust gegen Störung ist und zugleich die Gefahr eines versehentlichen Lösens des Bohr- oder Druckrohres von dem Bohrantrieb zuverlässig zu vermeiden. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Bohranordnung für Erdbohrungen vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die eingangs genannte Vorrichtung zum Anschluss eines sich radial erstreckende Verriegelungsöffnungen aufweisenden Bohrrohres an den Bohrantrieb eines Bohrgerätes, umfassend ein zur Aufnahme eines freien Endes des Bohrrohres mit dessen Verriegelungsöffnung eingerichtetes Innenrohr, ein das Innenrohr zumindest teilweise umgreifendes und zur Verbindung mit dem Bohrantrieb eingerichtetes Außenrohr, wobei das Innenrohr an seinem bohrrohranschlussseitigen Ende zum Durchgriff und Führen von Verriegelungselementen eingerichtete sich radial erstreckende Durchgriffsausnehmungen aufweist, wobei die Verriegelungselemente in den Durchgriffsausnehmungen radial schiebebeweglich angeordnet sind, außenseitig an dem Außenrohr angeordnete, jeweils eine Steuerkulisse zur Radialpositionsverstellung der Verriegelungselemente zwischen einer Offenstellung und einer Verriegelungsstellung durch Verdrehen des Innenrohrs relativ zu dem Außenrohr bildende, Führungselemente, und eine Verbindungseinrichtung, die eingerichtet ist, das Außenrohr mit dem Innenrohr lösbar drehfest miteinander zu verbinden, indem jeweils an der Innenwandfläche des Außenrohres sowie an der Außenwandfläche des Innenrohres zumindest teilweise umlaufende Formschlusselemente angeordnet sind, die eingerichtet sind, in Abhängigkeit der Längsaxialposition zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr relativ zueinander, unter Bildung der drehfesten Verbindungen, miteinander in Formschlusseingriff oder eingriffsfrei in Freilaufstellung zu gelangen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders robust gegenüber Verschmutzungen und/oder mechanische Krafteinwirkung von außen. Aufgrund des rein mechanischen Aufbaus umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung keinerlei empfindliche Komponenten, wie beispielsweise elektrische oder hydraulische Stellmotoren, sowie ferner keine elektronischen Baugruppen. Zudem befinden sich die Formschlusselemente zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr, sind also entsprechend geschützt gegen mechanische Einwirkungen von außen angeordnet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anschluss eines Bohrrohres an den Bohrantrieb allein und durch den Maschinenführer ausführbar ist. So findet eine drehfeste Kopplung des Bohrantriebs mit dem Bohrrohr nur dann statt, wenn mittels des Bohrantriebes auf das Bohrrohr eine entsprechende Zug- oder Druckkraft ausgeübt wird und sogleich durch Verdrehen des Innenrohres relativ zu dem Außenrohr mittels der Führungselemente eine Verriegelung durch die Verriegelungselemente mit dem Bohrrohr erfolgt. Die Verbindung zwischen dem Bohrrohr und dem Bohrantrieb ist erst dann wieder möglich, wenn die jeweiligen Längsaxialpositionen zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr relativ zueinander durch den Maschinenführer des Bohrgerätes derart eingestellt werden, dass sich die Formschlusselemente in Freilaufstellung befinden. In die genannte Freilaufstellung kann nur dann gelangt werden, wenn in längsaxialer Richtung keine oder zumindest im Wesentlichen keine Zug- oder Druckkraft vom Bohrantrieb auf das Bohrrohr einwirkt. Dies bietet den Vorteil, dass ein Entkoppeln bzw. Lösen des Bohrrohres von dem Bohrantrieb mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur dann möglich ist, wenn keine nennenswerte Kraft in Längsaxialrichtung zwischen dem Bohrrohr und dem Bohrantrieb über die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt. So ist es praktisch ausgeschlossen, dass sich ein an dem Bohrantrieb über die erfindungsgemäße Vorrichtung hängendes Bohrrohr ungewollt lösen kann, da durch die auf die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkende Gewichtskraft des Bohrrohres die Formschlusselemente stets im Formschlusseingriff bleiben und nicht in die Freilaufstellung gelangen können.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente ein Zahnkranzpaar mit einander zugewandten, voneinander in längsaxialer Richtung beabstandeten Zahnprofilen sowie ein Doppelzahnkranz mit jeweils den Zahnprofilen des Zahnkranzpaares zugewandtem Zahnprofil sind. Die Verwendung des Zahnkranzpaares sowie des Doppelzahnkranzes als Formschlusselemente bietet den Vorzug, dass sowohl bei Druck- als auch bei Zugkraftbeaufschlagung stets eine drehfeste Verbindung zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr hergestellt wird, so dass in diesem Zustand ein relatives Verdrehen zwischen Außenrohr und Innenrohr aufgrund der drehfesten Kopplung ausgeschlossen ist. Dies bietet weiter den Vorteil, dass die sich in einer Verriegelungsstellung befindenden Verriegelungselemente stets in ihrer Position verharren und auf diese Weise eine sichere Kopplung mit dem Bohrrohr gewährleisten.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Zahnkranzpaar an der Außenwandfläche des Innenrohres angeordnet ist und der Doppelzahnkranz an der Innenwandfläche des Außenrohres angeordnet ist. Durch die wechselseitige Anordnung von Zahnkranzpaar und Doppelzahnkranz jeweils an der Außenwandfläche des Innenrohres sowie an der Innenwandfläche des Außenrohres sind die Voraussetzung für eine drehfeste Kopplung von Außen- und Innenrohr gegeben, sofern sich beide im Formschlusseingriff befinden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Doppelzahnkranz an der Außenwandfläche des Innenrohres angeordnet und das Zahnkranzpaar ist an der Innenwandfläche des Außenrohres angeordnet. Die vorgenannte Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung von Doppelzahnkranz und Zahnkranzpaar stellt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar. Es ist also wahlweise möglich, das Zahnkranzpaar an der Außenwandfläche des Innenrohres oder an der Innenwandfläche des Außenrohres anzuordnen. An dem jeweils anderen Rohr ist in diesem Fall der Doppelzahnkranz anzuordnen.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnflankenwinkel des Zahnprofils kleiner 7 Grad ist. Die Wahl des genannten Zahnflankenwinkels kleiner 7 Grad bietet den Vorteil, dass es bei der Übertragung des Drehmoments zwischen dem Innen- und dem Außenrohr zu keinem Vorschub zwischen den jeweiligen Zahnprofilen in längsaxialer Richtung kommt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Mantelfläche des Außenrohres im Bereich der Führungselemente Ausnehmungen auf. Die genannten Ausnehmungen in der Mantelfläche des Außenrohres geben den Führungselementen den entsprechenden Raum, um bei einem Verdrehen von Innenrohr und Außenrohr relativ zueinander entsprechend weit verschwenken zu können.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente mittels Federelementen derart vorgespannt sind, dass diese unter Federvorspannung an den Führungselementen anliegen. Vorteilhafterweise wird so erreicht, dass die Verriegelungselemente bei Erreichen der Freilaufstellung automatisch radial nach außen bewegt werden, so dass diese die Verriegelungsöffnung des Bohrrohres freigeben und die Kopplung mit dem Bohrrohr auf diese Weise selbsttätig gelöst wird. Wie zuvor beschrieben, erfolgt dieses selbsttätige Freigeben der Verriegelung des Bohrrohres allerdings nur dann, wenn sich die Formschlusselemente in Freilaufstellung befinden, so dass ein unbeabsichtigtes Lösen des Bohrrohres von der erfindungsgemäßen Vorrichtung in jedem Fall vermieden wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist jedes der Führungselemente eine Gleitfläche auf, an der die Kopfseite des Verriegelungselements gleitend geführt wird. Die Gleitflächen der Führungselemente bilden mit den Kopfseiten der Verriegelungselemente jeweils eine Gleitführung, die besonders robust gegen Verschmutzung oder Beschädigungen durch äußere mechanische Einwirkungen ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abstand zwischen der Außenwandfläche des Innenrohres und einem Mittenbereich der Gleitfläche zumindest im Wesentlichen der Länge eines der Verriegelungselemente entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass in der Offenstellung die Verriegelungselemente jedenfalls soweit aus den Verriegelungsöffnungen des Bohrrohres herausgeführt sind, dass dieses vollständig von der erfindungsgemäßen Vorrichtung freikommt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Gleitfläche zu beiden Seiten, ausgehend von dem Mittenbereich, zu dem Innenrohr hingeneigt. Anders ausgedrückt ist die Gleitfläche derart gestaltet, dass diese in dem genannten Mittenbereich den größtmöglichen Abstand zum Außenrohr aufweist, während zu den jeweiligen beiden Seiten der Abstand zwischen der Gleitfläche und dem Außenrohr geringer wird. Damit bildet die Gleitfläche eine Steuerfläche, die bei einem Verdrehen des Innenrohres zu dem Außenrohr sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn stets zu einem Bewegen der Verriegelungselemente in radialer Richtung nach Innen führt. Auf diese Weise wird die Funktionalität des Verriegelns durch relatives Verdrehen von Innenohr und Außenrohr bewirkt.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Führungselemente seitliche Halteelemente umfasst, zwischen denen die Gleitfläche angeordnet ist. Die Halteelemente erfüllen damit eine Doppelfunktion. Einerseits bilden diese Abstandselemente, um die Gleitfläche mit dem erforderlichen Abstand zur Mantelfläche des Außenrohres anzuordnen. Andererseits bilden diese Gegenlageelemente für die Verriegelungselemente zur Begrenzung der maximalen möglichen Verdrehung von Außen- und Innenrohr relativ zueinander.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bohranordnung für Erdbohrungen, umfassend einen Bohrantrieb, mindestens ein Bohrrohr mit sich radial erstreckenden Verriegelungsöffnungen sowie eine Vorrichtung zum Anschluss des Bohrrohres an den Bohrantrieb gelöst. Sämtliche zur genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits angesprochenen Vorteile und Vorzüge gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Bohranordnung, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bohranordnung auf diese verwiesen wird.
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Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Entriegelungszustand,
- 2 eine Ausschnittsansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung,
- 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verriegelungsstellung bei Zugbeaufschlagung,
- 4 eine Ausschnittsansicht der in 3 gezeigten Vorrichtung,
- 5 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verriegelungsstellung bei Druckbeaufschlagung,
- 6 eine Ausschnittsansicht der in 5 gezeigten Vorrichtung
und
- 7 eine Schnittdarstellung der in den 5 und 6 gezeigten Vorrichtung.
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Die eingangs erwähnten Bohrvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass auf eine detaillierte Darstellung dieser in der Zeichnung weitestgehend verzichtet wird. Die in der Zeichnung gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, einerseits an den Bohrantrieb eines Bohrgerätes angeschlossen zu werden und andererseits einen Anschluss zu einem - in der Zeichnung ausschließlich in 7 gezeigten - Bohrrohr 39 herzustellen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im entriegelten Zustand. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Innenrohr 10, das zur Aufnahme eines freien Endes des Bohrrohres 39 mit dessen Verriegelungsöffnung 40 ausgebildet und eingerichtet ist. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Außenrohr 11, das das Innenrohr 10 zum Teil oder vollständig umgreift und zudem zur Verbindung mit dem - in der Zeichnung nicht gezeigten - Bohrantrieb eingerichtet ist.
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Wie in 2 zu erkennen ist, weist das Innenrohr 10 an seinem bohranschlussseitigen Ende 12 sich radial erstreckende Durchgriffsausnehmungen 13 auf. Die Durchgriffsausnehmungen 13 sind ausgebildet und eingerichtet, Verriegelungselemente 14 in Radialrichtung 17 schiebebeweglich zu führen. Mit anderen Worten sind die Verriegelungselemente 14 in den Durchgriffsausnehmungen 13 radial schiebebeweglich angeordnet. Auf diese Weise können die Verriegelungselemente 14 radial nach Innen verschoben werden, um in die - in 7 gezeigten - sich radial erstreckenden Verriegelungsöffnungen 40 des jeweiligen Bohrrohres 39 einzugreifen und so mit diesem eine drehfeste und zugleich in Axialrichtung 15 belastbare Verbindung herzustellen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter außenseitig an dem Außenrohr 11 angeordnete Führungselemente 16. Wie bereits erwähnt, sind die Verriegelungselemente 14 radial schiebebeweglich in den Durchgriffsausnehmungen 13 angeordnet, also in Radialrichtung 17 bewegbar. Die Führungselemente 16 weisen jeweils Steuerkulissen 18 auf, die zur Radialpositionsverstellung der Verriegelungselemente 14 zwischen einer Offenstellung und einer - in den nachfolgenden 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigten - Verriegelungsstellung ausgebildet sind. Die Steuerkulissen 18 sind hierzu derart eingerichtet, dass die Verriegelungselemente 14 durch Verdrehen des Innenrohres 10 relativ zu dem Außenrohr 11 wahlweise in die Offen- oder Verriegelungsstellung gelangt. Um in die Verrieglungsstellung zu gelangen, werden die Verriegelungselemente 14 mittels der Steuerkulisse 18 in Radialrichtung 17 nach innen bewegt, wie dies in den 3 bis 7 gezeigt ist. Um in die Offenstellung zu gelangen, ermöglicht die Steuerkulisse 18 eine Bewegung der Verriegelungselemente 14 in Radialrichtung 17 nach außen, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist.
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In der in 2 gezeigten Ausschnittsansicht ist der Blick frei auf einen Teil einer Verbindungseinrichtung 19, die in 1 durch das Außenrohr 11 vollständig verdeckt dargestellt ist. Die Verbindungseinrichtung 19 ist vorzugsweise eingerichtet, das Außenrohr 11 mit dem Innenrohr 10 einerseits drehfest und andererseits wieder lösbar mit einander zu verbinden.
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Hierzu sind Formschlusselemente 20 vorgesehen, wobei jeweils an der Innenwandfläche 21 des Außenrohres 11 sowie an der Außenwandfläche 22 des Innenrohres 10 die genannten Formschlusselemente 20 zumindest teilweise umlaufend angeordnet sind. Das Innenrohr 10 und das Außenrohr 11 sind - mechanisch nur durch die Formschlusselemente 20 begrenzt - in Axialrichtung 15 relativ zueinander verschiebbar eingerichtet. Anders ausgedrückt können die jeweiligen Längsaxialpositionen zwischen dem Außenrohr 11 und dem Innenrohr 10 relativ zu einander verschoben werden. Anders ausgedrückt können das Außenrohr 11 und das Innenrohr 10 in Längsaxialposition relativ zu einander verschoben werden.
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In dem in den 1 und 2 gezeigten entriegelten Zustand befinden sich die Formschlusselemente 20 in Freilaufstellung, das heißt, diese sind miteinander eingriffsfrei. In diesem Fall besteht keine drehfeste Verbindung zwischen den jeweiligen Formschlusselementen 20, so dass das Innenrohr 10 und das Außenrohr 11 nicht drehfest miteinander verbunden sind.
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Die Formschlusselemente 20 gelangen in Formschlusseingriff miteinander, wenn - wie in der 4 gezeigt - das Innenrohr 10 relativ zu dem Außenrohr 11 in Zugrichtung 23 verschoben wird. Dieser Zustand tritt beispielsweise ein, wenn über den - in der Zeichnung nicht gezeigten - Bohrantrieb eine Zugkraft auf das Bohrrohr 39 ausgeübt wird. Wie in 4 gezeigt, gelangen die beiden oberen Formschlusselemente 20 miteinander in Formschlusseingriff und bilden so eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11.
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In analoger Weise greifen die beiden unteren Formschlusselemente 20 unter Formschlusseingriff ineinander, sobald das Innenrohr 10 relativ zu dem Außenrohr 11 in Druckrichtung 24 verschoben wird. Dieser Zustand tritt beispielsweise ein, wenn eine Druckkraft auf das Bohrrohr 39 ausgeübt wird.
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Es wird deutlich, dass die Formschlusselemente 20 eingerichtet sind, in Abhängigkeit der relativen Position des Innenrohres 10 zu dem Außenrohr 11 in Axialrichtung 15, das heißt, entweder bei einer Verschiebung des Innenrohres 10 relativ zu dem Außenrohr 11 in der Zugrichtung 23 oder in der Druckrichtung 24, miteinander in Formschlusseingriff zu gelangen. In jeweils beiden Längsaxialpositionen wird so eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11 bewirkt. Eine Entkopplung dieses drehfesten Verbundes zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11 erfolgt dann, wenn sich die Formschlusselemente 20 in der Freilaufstellung befinden.
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Vorzugsweise sind die Formschlusselemente 20 - wie in der Zeichnung gezeigt - als Zahnkranzpaar 25 sowie ein Doppelzahnkranz 26 ausgebildet. Das Zahnkranzpaar 25 weist voneinander in längsaxialer Richtung beabstandete Zahnprofile 27 auf, die einander zugewandt sind. Zwischen diesen einander zugewandten Zahnkranzprofilen 27 befindet sich der Doppelzahnkranz 26 mit seinem Zahnprofil 28, das jeweils den Zahnprofilen 27 des Zahnkranzpaares 25 zugeordnet ist. Weiter bevorzugt sind die Zahnkranzprofile 27 und das Zahnkranzprofil 28 hinsichtlich ihrer Geometrie derart korrespondierend ausgebildet, dass der zuvor beschriebene Formschlusseingriff in der Mittelstellung zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11 erfolgt.
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Weiter bevorzugt sind - wie in der Zeichnung gezeigt - die Zahnkranzpaare 25 an der Außenwandfläche 22 des Innenrohres 10 und der Doppelzahnkranz 26 an der Innenwandfläche 21 des Außenrohres 11 angeordnet. Anders ausgedrückt bildet das Zahnkranzpaar 25 mit dem Innenrohr 10 eine Baueinheit, während der Doppelzahnkranz 26 mit dem Außenrohr 11 eine solche bildet. In einer weiteren vorteilhaften - in der Zeichnung nicht gezeigten - Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Doppelzahnkranz 26 an der Außenwandfläche 22 des Innenrohrs 10 und das Zahnkranzpaar 25 an der Innenwandfläche 21 des Außenrohres 11 angeordnet.
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Vorzugsweise ist der Zahnflankenwinkel des Zahnprofils kleiner sieben Grad. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Zahnflankenwinkel der Zahnkranzprofile 27 sowie des Zahnkranzprofils 28 den vorgenannten Winkelbetrag nicht übersteigen. Durch die Wahl des genannten Zahnflankenwinkels wird stets gewährleistet, dass ein wirkendes Drehmoment von dem Innenrohr 10 auf das Außenrohr 11 und umgekehrt zu keiner Erzeugung von Schub- oder Zugkräften in der Axialrichtung 15 führt.
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Die Mantelfläche 29 des Außenrohres 11 weist im Bereich der Führungselemente 16 Ausnehmungen 30 auf, so dass die Verriegelungselemente 14 im Bereich dieser Ausnehmungen 30 durch das Außenrohr 11 tauchen. Die Größe der Ausnehmungen 30 bestimmt auch den maximalen Schwenkwinkel, um den das Innenrohr 10 relativ zu dem Außenrohr 11 verdreht werden kann, bevor ein weiteres relatives Verdrehen der beiden Rohre zueinander durch Kollision der Verbindungselemente 14 mit der Mantelfläche 29 des Außenrohres 11 zu jeweils beiden Seiten ein weiteres relatives Schwenken mechanisch blockiert.
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Weiter bevorzugt sind die Verriegelungselemente 14 mittels Federelementen 31 federvorgespannt. Die so bewirkte Federvorspannung dient dazu, die Verrieglungselemente 14 gegen die Führungselement 16 zu drücken und diese selbsttätig in Radialrichtung 17 nach außen zu drängen.
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Vorzugsweise umfasst jedes der Führungselemente 16 jeweils eine Gleitfläche 32. An dieser Gleitfläche 32 wird jeweils die Kopfseite 33 der Verriegelungselemente 14 gleitend geführt. Die Gleitfläche 32 bewirkt also in Abhängigkeit von ihrem Radialabstand die Bewegung der Verriegelungselemente 14 in der Radialrichtung 17.
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Vorzugsweise ist der Abstand 35 zwischen der Außenwandfläche 22 des Innenrohres 10 und einem Mittenbereich 34 der Gleitfläche 32 so gewählt, dass er der Länge eines der Verriegelungselemente 14 bzw. im Wesentlichen der Länge eines der Verriegelungselemente 14 entspricht. Der Abstand 35 ist optimalerweise also so ausgelegt, dass die Verriegelungselemente 14 in der - in 2 gezeigten - entriegelten Stellung gerade eben so weit in Radialrichtung 17 nach außen positioniert sind, dass diese innenseitig am Innenrohr 10 nicht mehr aus dem Durchgriffsausnehmung 13 hervorstehen. Vorteilhafterweise sind die Verriegelungselemente 14 nicht allein durch die Durchgriffsausnehmungen 13 geführt, sondern zusätzlich in entsprechenden Führungshülsen 36 schiebebeweglich gelagert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist jeweils die Gleitfläche 32 zu beiden Seiten 37, ausgehend von dem Mittenbereich 34 zu dem Innenrohr 10 hingeneigt ausgebildet. Anders ausgedrückt sind die Gleitflächen 32 derart ausgebildet, dass diese in ihrem Mittenbereich 34 am weitesten von dem Innenrohr 10 mit Abstand 35 entfernt sind und sich zu ihren beiden Seiten 37 zu den Innenrohr 10 hinneigen, also dort einen geringeren Abstand als den Radialabstand 35 zu dem Innenrohr 10 aufweisen.
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Vorzugsweise umfasst jedes der Führungselemente 16 seitliche Halteelemente 38, zwischen denen die Gleitfläche 32 angeordnet ist. Die Halteelemente 38 erfüllen eine Doppelfunktion, dienen nämlich einerseits als Halterung für die Gleitfläche 32 und bilden andererseits eine Gegenlage für die Verriegelungselemente 14 zur Begrenzung der maximalen relativen Verdrehbarkeit zwischen dem Innenrohr 10 und dem Außenrohr 11.
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Die Erfindung betrifft auch eine - in der Zeichnung nicht im Detail gezeigte - Bohranordnung für Erdbohrungen, die einen Bohrantrieb und mindestens ein - in 7 gezeigtes - Bohrrohr 39 mit sich radial erstreckenden Verriegelungsöffnungen 40 umfasst. Diese Bohranordnung weist zudem die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anschluss des Bohrrohres 39 an den Bohrantrieb mit den vorgenannten Merkmalen auf. Die Vorzüge und Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anschluss des Bohrrohres 39 an den Bohrantrieb sind bereits zuvor ausführlich erläutert worden und gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Bohranordnung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10023467 C1 [0005]
- DE 102013020761 B4 [0006]
