DE2200514B2

DE2200514B2 - Bohrstangenverbindung

Info

Publication number: DE2200514B2
Application number: DE19722200514
Authority: DE
Inventors: Ernst Lennart Lumen Karl Lennart Gosta Sandviken Johansson (Schweden)
Original assignee: Sandvikens Jernverks Ab, Sandviken (Schweden)
Priority date: 1971-01-07
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1973-04-19
Also published as: BR7200085D0; SE388240B; FR2121657B1; GB1367711A; AT313828B; FR2121657A1; AU3757072A; DE2200514C3; FI59848C; CA938118A; ZA718696B; AU467200B2; DE2200514A1; IT944656B; ES398631A1; CH533758A; NO134763B; FI59848B; NO134763C; JPS554912B1

Description

Die konischen bzw. abgeschrägten Flanken der Bohrstangenenden können eine Neigung von 20° bis 45° gegenüber der Bohrstangenachse haben. Vorteilhafterweise beträgt die Neigung 25° bis30^c, vorzugsweise 30°. Die betreffenden Flanken können eben verlaufen. Das vordere Ende der FlankeL der Stangen kann mit einem kurzen zylindrischen Abschnitt verse'.cn sein. Vorzugsweise hat das Abstandsstück zwischen den Gewindesätzen einen kleineren Durchmesser als der Kerndurchmesser der Gewindesätze der Bohrstangen. Der Anschlag in der Muffe kann einen geringfügig kleineren Innendurchmesser haben als der Innendurchmesser des Muffengewindes.

Die Erfindung ist anschließend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, auf denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile betreffen.

F i g. 1 stellt zwei Bohrstangen dar, die gemäß der Erfindung miteinander durch eine Kupplungsmuffe gekuppeli sind, von der ein Teil weggeschnitten ist;

Fig. 2 zeigt einen Längs-Mittelschnitt der Kupplungsmuffe;

F i g. 3 zeigt eine Seilenansicht einer Bohrstange gemäß der Erfindung.

(iemäß Fig. 1 sind die Bohrstangen 10 und Il miteinander koaxial durch das Kupplungselement 12 gekuppelt. Das Kupplungselement oder die Muffe 12 ist mit Gewinden 13 und 14 versehen, wie in Fig.2 veranschaulicht. Die Gewindegänge 13 wirken mit den Gewindegängen 20 der Stange 10 zusammen. Gleiche Gewindegänge 20 α der Stange U greifen in die Gewindegänge 14 der Muffe 12 ein. Die Enden der Stangen 10 und 11 stoßen bei 23 aneinander, und ein Anschlag 15 ist in dem inneren Teil der Muffe 12 vorgesehen.

In F i g. 2 sind Einzelheiten der Muffe dargestellt einschließlich des zurückgesetzten (entlasteten) Endteils 12 a. Die einander gegenüberliegenden konischen Flächen 16 und 17 des Anschlags 15 sind dargestellt und haben bei der veranschaulichten Ausführungsform einen Winkel von etwa 30 zu der Achse der Muffe.

Fig. 3 zeigt eine Stange, die eine Stirn-Anstoßfläche bzw. Anlagefläche 23. einen konischen Übergangsabschnitt 21 und einen zylindrischen Abschnitt 22 aufweist, wie weiter unten naher beschrieben ist. Zwischen dem Gewindesatz 20 und dem zweiten Satz Gewinde 25 befindet sich ein Abschnitt 2J der einen kleineren QuerschniUsbcreich hat und konische oder abgeschrägte Übergange 27 und 29 umfaßt. An dem hinteren oder entfernt liegenden Ende des zweiten Satzes Gewinde 25 ist ein anderer Abschnitt 26 angeordnet, der einen reduzierten Üuerschnittsbercich von einer Form hat, der gleich oder ähnlich der des Abschnitts 24 ist. Es wird insbesondere bemerkt, daß die Form des Abschnilts 24 eine solche ist. daß. wenn das Gewinde des Salzes 20 verschlissen oder gebrochen ist und durch Abschneiden durch den Teil 24 hindurch entfernt wird, der an der Stange benachbart den Gewindegängen des Satzes 25 zurückbleibende Teil eine Form haben wird, die der Form 21 und 22 an dem Ende der Stange entspricht, und daher das gleichgeformte Ende bei der verkürzten Stange vorhanden ist. Der Durchmesser des Abschnitts 24 sollte im wesentlichen gleich sein dem Kerndurchmesscr des Stangengewindes und vorzugsweise etwas kleiner. Entsprechend sollte der Anschlag in der Muffe einen inneren Durchmesser hüben, der gleich oder etwas kleiner ist dem Innendurchmesser (Kerndurchmesser) des Muffengewindes.

Der Anschlag 15 der Muffe bildet einen ringförmigen Rücken an der Innenseite der Muffe, die koni schen Flächen 16 und 17 des betreffenden Rückens bilden Anschlagflächen, die mit den Gegen-Anschlagflächen 21 zusammenwirken oder, wenn das Gewinde des Satzes abgeschnitten ist, mit den An-

schlagflächen 29 an den miteinander gekuppelten Stangen.

Die Anschlagflächen 16 und 17 der Muffe sind im wesentlichen konisch mit einer geraden oder leicht konvexen Erzeugenden. Die Anschlagflächen 21 und 29 der Stange sollten den Flächen 16 und 17 angepaßt sein, so daß eine Flächenberührung erfolgt. Das ist wichtig, weil der Druck auf diesen Flächen ziemlich hoch wird, wenn die hin- und hergehende Bewegung der Stange auf die Muffe übertragen wird.

Es wird bemerkt, daß, während die Flächen 16 und 17 ununterbrochene ringförmige Rotationsflächen um den ganzen Umfang bilden, die Fläe! ..· 21 (und 29) sich nur längs dem halben Umfang erstreckt, weil die Fläche 21 eine Rotationsfläche und das Gewinde schraulxnlormig ist, so daß sie miteinander interferieren. Weil der Umfang der Fläche 21 (und 29) derart reduziert ist, ist es besonders wichtig, ein gutes Zusammenpassen zwischen den Anschlagflächen zu erreichen. Die Rotationsflächen 16. 17,21 und 29 liegen achsmittig zur Bohrerachse.

Die Anschlagflächen 16,17,21 und 29 sollten 2U
bis 45 . vorzugsweise 25 bis 35 geneigt sein. Der optimale Wert ist 30 , der einen guten Anlagekontakt sicherstellt ohne Keilwirkung und eine sanfte Kurve ergibt, um Ermüdungsbrüche zu verhindern.

Wenn die Schrägfläche kurvenförmig ist, beziehen sich diese Winkel auf eine durchschnittliche Schräge.

Der Übergangsradius 30 zwischen den Teilen 21

und 22 kann ziemlich klein sein. z. B. 2,5 mm, weil das Ende der Stange nicht Ermüdungsbeanspruchungen unterworfen ist. Der Übergangsradius 31 zwischen den Teilen 28 und 29 muß größer sein. z.B. 10 mm. um Ermüdungsrisse zu reduzieren, und der Übergang 32 am hinteren Ende des Gewindes ist zweckmäßig von der gleichen Größenordnung. Die Schräge 27 des hinteren Endes des Stangengewindes ist mit Rücksicht auf die Ermüdungsbeanspruchung ausgebildet und sollte einen Winkel von 20 ^; bis 45 "* aufweisen. In der Praxis hat sich ein Winkel von 25

als geeignet erwiesen.

Bezüglich des Abschnilts 24 von reduziertem Querschnitt ist festgestellt worden, daß solche Abschnitte einer höheren Ermüdungsbeanspruchung unterliegen als der Gewindeteil selbst.

In I- 1 g. 3 sind die Übergangsabschnitte 21 und 22 als klinisch bzw. zylindrisch dargestellt, jedoch, wenn '!ewüns.'n. kann der Übcrgangsabschniit auch als durchgehend gekurvte Schräge ausgebildet werden. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der mittlere Teil des Abschnitts 24 mit einem kurzen geraden Abschnitt 28 versehen, der nach dem Absehneiden des verschlissenen Gewindeabschnitts an Stelle des zylindrischen Teils 33 tritt, der am Stangenende dargestellt ist.

Wenn die ßohrstangenkupplung zusammengebaut wird, wird ein Abschnitt der Stange in die Muffe eingeschraubt, bis er an den Anschlag 15 anstößt, und dann der zweite Abschnitt der Stange in das andere

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Ende der Muffe eingeschraubt. Die axialen Abmes- Die Länge der Muffe und die Länge der Gewindesungen der Übergangsabschnitte 21 und 22 sind sätze sind so bemessen, daß nach dem Zusammenbau solche, daß die Stirnflächen 23 der angrenzenden die äußeren Enden der Muffe 12, die zurückgesetzt Stangen sich treffen, kurz bevor die zweite Stange an bzw. entlastet sind (wie bei 12 a), den Abschnitten 24 den Anschlag 15 anstößt, wodurch Schlagkräfte über 5 von reduziertem Querschnittsbereich gegenüberliedie Stirnflächen 21 und nicht durch die Muffe über- gen, wodurch kein gegenseitiges Angreifen zwischen tragen werden. Wenn gewünscht, kann der erste den Enden der Muffe und den Stangen erfolgt. Diese Stangenabschnitt so weit eingeschraubt werden, wie Gestaltung vermindert die Gefahr des Bruches an es möglich ist, und dann durch eine kleine Teildre- den Enden der Gewindesätze. Wie bekannt, werden hung zurückgedreht werden, so daß der Abschnitt 21 io die Stangen während des Arbeitens einer gewissen sich in sehr kleinem Abstand von der Seitenfläche 16 Biegung unterworfen, und der zurückgesetzte Teil des Anschlags 15 befindet, und wenn die zweite 12 a ermöglicht, daß das Biegen ohne Ausübung Stange eingeführt wird, die Stirnfläche derselben ge- einer übermäßigen Beanspruchung an den Stangen gen die Stirnfläche der ersten Stange anstößt, kurz oder den Enden der Muffe erfolgt,
bevor ihr dem Abschnitt 21 entsprechender über- 15 Obwohl die Erfindung mit besonderer Bezuggangsabschnitt an die gegenüberliegende Seitenfläche nähme auf die Zeichnungen beschrieben worden ist, 17 des Anschlags 15 anstößt. In diesem Fall wird ist es klar, daß zahlreiche Änderungen vorgenommen ebenfalls die ganze Schlagkraft über die Stirnflächen werden können; z. B. können drei oder mehr Sätze der Stangen übertragen, da keine der Stangen direkt von Gewinden anstatt der dargestellten zwei an jedei an den Anschlag 15 anstößt. In jedem Fall ist zu er- 20 Stange vorhanden sein, und wenn gewünscht, können kennen, daß ein kleiner Abstand zwischen einer oder die Gewinde von einem anderen Typ sein als dei beiden Seitenflächen 16 und 17 des Anschlags 15 dargestellte, soweit sie für ein Schlagbohren geeignei und den konischen Flächen, wie etwa 21, der beiden sind. Anstatt des dargestellten eingängigen Gewinde! Stangenenden vorhanden ist, wenn die Stirnflächen kann auch ein mehrgängiges Gewinde benutzt wer-23 aneinander anstoßen. as den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Die Erfindung betrifft eins BohrstangenverbinduBg, bei der jeweils die Enden zweier Bohrstangen Patentansprüche: durch eine Mi,ffe mit zwei Sätzen Innengewinde ver bunden sind, wobei zwischen den Gewindesätzen dei

1. Bohrstangenverbindung, bei der jeweils die 5 Muffe ein Anschlag mit einem Kamm und abge-Enden zweier Bohrstangen durch eine Muffe mit schrägten Flanken für abgeschrägte Flanken der zwei Sätzen Innengewinde verbunden sind, wobei Bohrstangenenden vorgesehen ist, die in gekuppel- zwischen den Gewindesätzen der Muffe ein An- tem Zustand aneinanderstoßen, und die Flanken des schlag mit einem Kamm und abgeschrägten Flan- Muffenanschlages und der Bohrstangenenden als zur ken für abgeschrägte Flanken der Bohrstangen- io Bohrstangenachse koaxiale Rotationsflächen ausgeenden vorgesehen ist, die in gekuppeltem Zu- bildet sind.

stand aneinanderstoßen, und die Flanken des Bekannte Bohrstangenverbindungen dieser Art

Muffenanschlags sowie der Bohrstangenenden als weisen an ihrem Ende einen Gewindeteil auf, dessen zur Bohrstangenachse koaxiale Rotationsflächen Länge etwa der halben länge der Kupplungsmuffe ausgebildet sind, dadurch gekennzeich-15 entspricht. Bei einem Verschleiß des Gewindes oder net, daß die Bohrstangen (10,11) an ihren En- einem Bruch einer Bohrstange im Gewindeteil wird, den jeweils mit wenigstens zwei Sätzen Gewinde sofern es der Querschnitt der Bohrstange ermöglichl. (20,25) versehen sind, die durch ein gewinde- der alte Gewindeteil abgeschnitten und ein neues Gefreies Abstandsstück (24) unterbrochen sind, des- winde in die Bohrstange eingeschnitten. Die betreisen Durchmesser geringer ist als der Außen- 20 fende Bohrstange muß daher nach jedem Verschleiß durchmesser der Gewindesätze (20,25) und das in eine Werkstatt geschafft werden und dort wieJer endseitig abgeschrägte Übergänge (27,29) zu den instand gesetzt werden, was kostenaufwendig ist. Hs Gewindesätzen (20,25) aufweist. ist auch bekannt, ein durchgehendes Gewinde über

2. Bohrstangenverbindung nach Anspruch 1, die ganze Länge einer Bohrstange vorzusehen. Auch dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren 25 in diesem Fall muß die Bohrstange nach dem Ali-Enden der Muffe (12) in gekuppeltem Zustand schneiden des äußeren verschlissenen Endes nachgeder Bohrstangen (10, 11) längs einem gewinde- arbeitet werden, da das neue Ende dem Anschlag in freien Abschnitt (24,26) befinden und einen ra- der Muffe angepaßt werden muß.

diäten Abstand von diesem Abschnitt aufweisen. Es ist ferner bekannt, eine Bohrstange mit zwei

3. Bohrstangenverbindung nach Anspruch 1 ₃o aufeinanderfolgenden Sätzen von Gewinde an jedem oder 2. gekennzeichnet durch die Anlage nur Ende zu versehen (USA.-Patentschrift 3 211484). einer der abgeschrägten Flanken (21) der Stan- Wenn die äußeren Sätze der Gewinde verschlissen genenden an dem Anschlag (15, 16, 17) der sind, können sie abgeschnitten weiden, um den GeMuffe (12). brauch der inneren Gewindesätze zu ermöglichen.

4. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- 35 Bei dieser Bohrstange ist ein Anschlag vorgesehen, angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, gegen den das Ende der Kupplungsmuffe anstößt, daß die konischen bzw. abgeschrägten Flanken um ein zu weites Aufschrauben der Kupplungsmuffe eine Neigung \on 20 bis 45 gegenüber der auf eine der beiden miteinander zu verbindenden Bohrstangenachse haben. Bohrstangen zu verhindern. Bei dieser Bohrstangen-

5. Bohrstangenverbindung nach Anspruch4, 40 verbindung ist/war ein Nacharbeiten der Bohrstangc dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der nach dem Abschneiden des verschlissenen Bohrstan-Flanken 25 bis 30 beträgt. genendes nicht erforderlich, sie weist jedoch den

6. Bohrstangenverbindung nach Anspruch 5, Nachteil auf, daß die Basis des Gewindes in Bcriihdadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der rung mit der Muffe ist, was die Ermüdungsbeanspru-Flanken 30 beträgt. 45 chungen vergrößert.

7. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. Nachteile der vorstehend beschriebenen Bohrstandaß die Flanken eben verlaufen. genverbindungen zu vermeiden.

8. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 50 bei einer Bohrstangenverbindung der eingangs gedaß das vordere Ende der Flanken (21) der Stan- nannten Art die Bohrstangen an ihren Enden mit jegen (10,11) mit einem kurzen zylindrischen Ab- weils zwei Salzen Gewinde versehen sind, die durch schnitt (22) verschen ist. ein gewindefreiev Abstandsstück unterbrochen sind,

9. Bohrstangenverbindung nach einem der vor- dessen Durchmesser geringer ist als der Außcndurchangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 55 messer der Gewindcsät/c, und das endseitig abgedaß das Abstandsstück (24) einen kleineren schrägte Übergänge zu den Gewindesätzen aufweist. Durchmesser hat als der Kerndurchmesser der Dadurch wird einerseits ein Nacharbeiten des Gewindesätze (20,25) der Bohrstangen (10, II). Bohrstangenendes nach dem Abschneiden des ver-

10. Bohrstangenverbindung nach einem der schlissenen Gewindeendes unnötig gemacht, anderervorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- 60 scits gegenüber bekannten Bohrstangen, die mit mchnet, daß der Anschlag (15, 16,17) in der Muffe reren durch ein Abstandsstück voneinander getrenn-(12) einen geringfügig kleineren Inncndurchmcs- ten Gewinden versehen sind, die Gefahr von Ermüser hat als der Innendurchmesser des Muffenge- dungsbrüchen erheblich herabgemindert.

windes (13,14) beträgt. In weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfin-

65 dung befinden sich die äußeren Enden der Muffe in gekuppeltem Zustand der Bohrstangen längs eines gewindefreien Abschnitts derselben und weisen einen radialen Abstand von diesem Abschnitt auf.