DE2331655A1

DE2331655A1 - Doppelmantel-bohrrohrsystem

Info

Publication number: DE2331655A1
Application number: DE2331655A
Authority: DE
Inventors: Kurt Blaschke; Willibald Eisler; Josef Meuren
Original assignee: Leffer Stahl & App
Current assignee: Leffer Stahl & App
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1975-01-16

Description

PATENTANWALT DIPLHNG. C. O. BOECKER ? q ^ 1 R ζ R

6670 ST.INGBERT(SAAR), ENSHEIMERSTR.48

2 0. Juni 1973

Le VII

Stahl- und Apparatebau
Hans Leffer Goin„b.H.

6602 Dudweiler-Saar

Poppelrnantel-Bohrrohrsystem

Die Erfindung betrifft ein Doppelmantel-Bohrrohrsystem nach dein Oberbegriff des Anspruches 1, womit sie ausgeht vom Stande der Technik gemäß der DT-PS 1 177 58Ο. Hierin ist ein Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbohrverfahren beschrieben, bei dem Druckluft durch die Ringräurne zwischen den Rohrmänteln und durch die diese Ringräume überbrückenden Verbindungsmuffen bis in den Bereich des Bohrkopfes geleitet werden kann, um das Bohrklein wirksam durch das Innere der Bohrrohre aufwärts zu spülen. Die Verbindungsmuffen sind Gewindemuffen, die den Aussendurchmesser des Bohrgestänges zwischen den Rohrschüssen vergrößern, was beim Spüldrehbohrverfahren, wie es in der DT-FS 1 177 5^0 beschrieben ist, unschädlich ist, da zwischen dem Bohrgestänge und dem Bohrloch ein Zwischenraum gebildet wird.

Zweck der Erfindung ist es, auch bei verrohrten Erdbohrungen oder Pfahlgründungen die Möglichkeit zu schaffen, unter Inanspruchnahme der Ringräume zwischen den Rohrmänteln eines Doppelmantel-Bohrrohrsystems einen Durchgang durch das System bis zum Schneidkopf zu legen, durch den ein Kühl- und Schmiermittel in den Schneidbereich geleitet -freien kann. Bei verrohrten Bohrungen müssen aber zumindest die Aussenflächen des Bohrrohrsystems glatt sein, da die Rohre, wenn sie zum Eindringen in

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das Erdreich in Drehschwingungen versetzt werden, mit dem Erdreich in direkter Berührung sind. Gewindemuffen als Verbindungen zwischen den Rohrschüssen sind hier nicht anwendbar.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, die Ringräume in den Doppelmantel-Bohrrohren auch dann in einfacher und dem schweren Betrieb angepasster Weise verbinden zu können, wenn die bei verrohrten Bohrungen bekannte Rohrverbindung über ineinanderschiebbare und in einer bestimmten Drehlage zueinander miteinander verriegelbare Verblndungsmuffen angewandt wird, die mit den Rohrmänteln verschweißt sind. Diese innen und aussen glatten Bohrrohrverbindungen etwa nach dem DT-Gebrauchs-

Λ-

muster 7 213 158 stellen den Konstrukteur wegen der geringen Materialdicke der ineinanderschiebbaren Teile der Verbindurigsmuffen Vor eine schwierige Aufgabe, wenn gefordert wird, in diesem Bereich eine überbrückende Verbindung zwischen den Ringräumen der Doppelmantel-Bohrrohre zu schaffen, die weder aussen noch innen vorspringt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung eröffnet bei der Herstellung von verrohrten Bohrungen und Pfahlgründungen die Möglichkeit, dem Bereich des Schneidkopfes ein Kühl- und Schmiermittel zuzuführen mit der Folge, daß die Bohrgeschwindigkeit erhöht werden kann, die Standzeit des Schneidkopfes erhöht wird und wegen der Verringerung der erforderlichen Bohrkräfte tiefere Bohrungen ausgeführt werden können.

Mit Rücksicht auf das Problem der Abdichtung der überbrückenden Verbindung zwischen den Verbindungsmuffen gegen den unter Umständen hohen Druck des Kühl- oder Schmiermittels, das nach mehrfachem Gebrauch der Bohrrohre durch deren Deformation im Bereich der Muffen akut werden kann, empfiehlt die Erfindung eine Lösung nach dem Anspruch 2.

Die scheibenförmigen Brückenelemente, die in umfangsverteilte Querfcohrungen der äusseren Verbindungsmuffe einsetzbar sind und über eingearbeitete, kommunizierende Kanäle die gewünschte Verbindung herstellen, brauchten nur Bohrungen als Kanäle zu haben, wenn sie nur in bestimmten Drehlagen eingesetzt werden können.

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Sie könnten theoretisch bis in korrespondierende Querbohrungen der inneren Verbindungsmuffe: reichen. Gemäß der Erfindung wird jedoch eine Ausgestaltung der überbrückenden Verbindung im Bereich der Verbindungsmuffen nach dem Anspruch 3 vorgezogen, durch die die scheibenförmigen Brückenelemente in jeder Drehlage eingeh setzt werden können und genau fluchtende Bohrungen in den ineinandergeschobenen Verbindungsmuffen vermieden sind.

Die Gegenstände der Ansprüche 4 bis 8 betreffen zweckmässige weitere .Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, wobei dem Anspruch 5 die spezielle Aufgabe unterliegt, eine dichtende Überbrückung auch dann sicherzustellen, wenn durch mehrfachen Gebrauch der Bohrrohre die Verbindungsmuffen deformiert sind.

In Anspruch 9 ist eine besonders einfache Lösung offenbart, die unter der Voraussetzung nur geringer Deformationen der Verbindungsmuffen anwendbar ist.

Wenn nach Anspruch 10 Rohrleitungen in die Ringräume der Doppelmantel-Bohrrohre eingesetzt werden, so ergibt sich eine Ersparnis an Kühl- und Schmiermittel, weil dieses die Ringräume nicht zu füllen braucht und die FUllmenge beim Lösen der Rohrverbindung nicht verlorengeht.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Doppelmantel-Bohrrohrsystems gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen

Pig.l eine Ansicht des gesamten Systems in einer bevorzugten

Ausführungsform,
Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung nach der

Linie II - II in Fig.l,
Fig.5 einen teilweisen Querschnitt nach der Linie. III - III in Fig.2, und

Fig.feinen Fig.2 entsprechenden Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform.

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In Fig.l sind einige miteinander verbundene Rohrschüsse 1,2,3 und 4 dargestellt. Der untere Rohrschuss 4 trägt einen gezahnten Schneidkopf 5, wogegen an den obersten Rohrschuss 1 ein trichterförmiger Aufsatz 6 angeschlossen ist, der mit zwei Augen 7 und b zur Befestigung des Borrohrsystems mit einer sergenannten Drehschwinge versehen ist. Bezogen auf die Rohrschüsse 2 und 3 ist eine Rohrverbindung etwa nach dem DT-Gebrauchsmuster 7 213 158 gewählt mit urnfangsverteilten Paßbolzen 9 zur dreh- und zugfesten Verriegelung von ineinanderschiebbaren Verbindungsmuffen, deren Drehlage durch eine Nut-Feder-Kombination 10 fixiert ist.

Jedes Bohrrohr besteht aus einem inneren und äusseren Rohrmantel 11 bezw.12 (Fig.2), die an dem einen Ende mit äusseren Verbindungsmuffen "IJ und am anderen Ende mit inneren Verbindungsmuffen 14 verschweißt sind, die zur Herstellung der Rohrverbindung Ineinanderschiebbar sind, wie Fig.2 zeigt. Dies alles ist bekannt.

Um zwischen den Ringräumen 15 aufeinanderfolgender Doppelmantel-Bohrrohre der in Fig.2 dargestellten Art, die über die Verbindungsstellen hinweg aussen wie innen glatt sind, eine korr.numizierende Verbindung herzustellen, werden die Verbindungsmuffen 13 und l4 vor dem Verschweißen mit den Rohrmänteln 11 und 12 wie folgt bearbeitet:

In die äussere Verbindungsmuffe 13 werden in Höhe der Paßbolzen -(Fig.l) vorzugsweise vier Querbohrungen l6 umfangsverteilt eingearbeitet. Von dem mantelseitigen Anschlußende her \%^rerden zwei zueinander versetzte Längsbohrungen 17 und 18 ^ebohrt, die über eine verschließbare Schrägbohrung I9 verbunden sind, wobei jede der Längsbohrungen l8 in eine Querbohrung ϋό einmündet.

In die innere Verbindungsmuffe 14 werden mit den Querbohrungen konzentrische ringförmige Ausnehmungen 20 eingearbeitet sowie

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»AD OFiJGiNAL

Längs- und Schrägbohrungen 21,22,23 entsprechend den Bohrungen 17*13,19 in der äusseren Verbindungsmrffe gebohrt, von denen die Längsbohrungen 22 in die umfangsverteilten ringförmigen Ausnehmungen 20 einmünden. Die Lage der Lilngsbohrungen l8 und 22 ist im Querschnitt nach Figo gestrichelt angedeutet.

Über die bisher erwähnten Längs- und Schrägbohrungen stehen die Ringräume 15 der Doppelmantel-Bohrrohre 2 und 3 wechselweise mit den Querbohrungen l6 und den hierzu konzentrischen ringförmigen Auonohni^nsen TQ in koiununizierender Verbindung, v/oran sich nichts ändert, wenn entsprechend Pig.2 die Lä::f,cbohrungen 17 bezw.21 in den Verbindungsmuffen 15*1^ über in die Muffen eingesetzte, und zwar dichtend eingesetzte, den jeweiligen Ringraum 15 durchsetzende Rohrleitungen 25 miteinander verbunden sind, Durch diese Rohrleitungen 25 wird vermieden, daß die durch das Bohrrohrsystem hindurchzuleitende Kühl- und Schmierflüssigkeit die Ringräume 15 unnötigerweise füllen muss. Aus Fig.l sind drei der vier umfangsverteilten Rohrleitungen 25 ersichtlich.

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Längsbohrungen l8 in den äusseren Verbindungsmuffen 13 einerseits und den ringförmigen Ausnehmungen 20 und damit den Längsbohrungen 22 in den inneren Verbindungsmuffen 14 andererseits werden in die umfangsverteilten Querbohrungen l6 scheibenförmige Brückenelemente 26 eingesetzt, in deren Aussenumfang eine Ringnut 27 eingestochen ist, die sich mit der zugehörigen Längsbohrung l8 deckt. In diese Ringnut 27 mündet - zweckmässig über eine vom Grunde der Ringnut ausgehende Sackbohrung 27a - mindestens eine aussermittige Axialbohrung 28 (Fig.2), die bei eingesetztem Brückenelement 26 nfit der zugehörigen ringförmigen Ausnehmung 20 in Verbindung gelangt. Über die Kanäle in den scheibenförmigen Brückenelementen 26 ist die gewünschte Verbindung zwischen den Längsbohrungen l8 und den. ringförmigen Ausnehmungen 20 hergestellt, und zwar bei jeder möglichen Drehlage der Brückenelemente. Die Ringnuten 27 können übrigens auch in die Innenfläche der Querbohrungen l6 eingearbeitet sein, womit die Brückenelemente 26 nur eine radiale Bohrung 27a und eine Axialbohrung 28 zu haben brauchen.

Wie am besten aus Fig.3 erkennbar ist, dient zur eines scheibenförmigen Brückenelementes 26 eine mittige versenkte Innensechskantschraube 30> die in eine Gewindebohrung 31 der

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der inneren Verbindungsmuffe 13 einschrauDbar ist, die durch einen eingeschweißten Deckel 32 abgedichtet ist. Über die Befestigungsschraube 30 kann das Brückenelement 26 gegen eine eingearbeitete, ebene Sitzfläche 33 der inneren Verbindungsmuffe 13 festgezogen werden. Die Begrenzungen dieser Sitzfläche sind deutlich größer als der Umfang der inneren Stirnfläche 26a des Brückenelementes. Da auch das mittige Durchgangsloch 34 im Durchmesser größer ist als der Schraubenbolzen und die Ausnehmung 35 im Durchmesser größer ist als der des Sehraubenkopfes 30a, kann das Brückenelement 26 auch dann noch einen dichtenden Sitz an der ebenen Sitzfläche 33 finden, wenn die Gewindebohrung 31 in der inneren Verbindungsmuffe aufgrund von Deformationen der Verbindungsmuffen nicht genau zentrisch zur Querbohrung 16 liegt, in der das Brückenelement formschlüssig geführt ist.

Zur verlustfreien Weiterleitung des Kühl- und Schmiermittels trägt jedes Brückenelement 16 am Aussenumfang beiderseits der Ringnut 27 ein Paar von Dichtungsringen 36 und an der inneren Stirnfläche 26a beiderseits der ringförmigen Ausnehmung 20 ein Paar von Dichtungsringen 37·

Die Befestigungsschrauben 30 sind durch einen gegen die äussere Stirnfläche der Schraubenköpfe 30a anliegenden Sprengring 38 sicherbar, durch den hindurch ein Sechskant-Stiftschlüssel zürn Lösen der Schrauben 30 einiuhrbar ist. Da hierbei der Schraubenkopf 30a gegen den Sprengring 38 drückt, wird beim Lösen der Rohrverbindung das Brückenelement aus seiner Querbohrung l6 ' herausgezogen.

Zurückkommend auf Fig.l ist zu bemerken, daß eine ähnliche Rohr- und Leitungsverbindung wie vorbeschrieben auch zwischen dem oberen Rohrschuss 1 und dem Aufsatz 6 vorgesehen ist, wobei die Kühl- und Schmierflüssigkeit über einen Einlaß 40 und eine Ringleitung 41 in nicht näher dargestellter Weise den Längsbohrungen 17 einer oberen Verbindungsmuffe 13 zugeführt wird , Aus der Muffenverbindung zwischen dem unteren Rohrschuss 4 und dem Schneidkopf 5 tritt die Flüssigkeit aus, nachdem sie durch jede Rohrverbindung den durch Pfeile in Fig.2 bezeichneten Weg genommen hat.

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Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig.3, nach der die,Längsbohrungen 18,22 in den Verbindungsmuffen 13,14 in korrespondierende Querbohrungen 44,45 einmünden, die an ihren entgegengesetzt gerichteten Enden durch eingeschweißte Deckel 46,47 verschlossen sind. Zwei Ringdichtungen 48,49, die in Ringnuten der inneren Verbindungsmuffe 14 eingesetzt sind, verhindern Leckverluste im Bereich der überbrückenden Verbindungen.

Diese Ausführungsform ist anwendbar, wenn nicht mit deformationen der Muffen gerechnet zu werden braucht, durch die der Spalt zwischen den Muffen zu groß wird, um durch die Ringdichtungen 48, 49 noch zuverlässig abgedichtet zu werden.

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Claims

PATENTANWALT DiPLrING. C. O. BOECKER 2331655 6670 ST.INGBERTCSAAR), ENSHEIMERSTR. 48 2 0. Juni 1973 Stahl- und Apparatebau Hans Leffer G.m.b.H. Dudweiler-Saar Paten tansprüche

1. Doppelmantel-Bohrrohrsystem für verrohrte Erdbohrungen, bei dem die Ringräume zwischen den Rohrmänteln über die Bohrrohrverbindungen in abgedichteterm kommunizierender Verbindung stehen,

dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung ineinanderschiebbarer und in einer bestimmten Drehlage zueinander miteinander verriegelbarer Verbindungsmuffen (l;5,l4), die mit den Rohrmänteln (11,12) verschweißt sind, jede Verbindungsmuffe mit umfangsverteilten Längsbohrungen (17*18 bezw.21,22) versehen ist, die einerseits in die von den Rohrmänteln (11,12) gebildeten Ringräume (15) und andererseits in Kanäle (20,28 bezw.44,45) der Verbindungsmuffen einmünden, die bei ineinandergeschobenen Verbindungsmuffen als überbrückende Verbindung korrespondieren, wobei die überbrückende Verbindung gegenüber dem Spalt zwischen den Verbindungsmuffen abgedichtet ist.

2. Bohrrohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede aussere Verbindungsmuffe (13) umfangsverteilte Querbohrungen (16) aufweist, in die die Längsbohrungen (I7,l8) der äusseren Verbindungsmuffe einmünden", und daß in die Querbohrungen scheibenförmige Brückenelemente (26) einretzbar sind, die über eingearbeitete kommunizierende Kanäle (27*28) im eingesetzten Zustand die überbrückende Verbindung zwischen den Längsbohrungen (17,18 bezw.21,22) herstellen.

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3. Bohrrohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß jede innere Verbindungsmuffe (14) konzentrisch, zu den Querbohrungen (l6) der äusseren Verbindungsmuffe (13) verlaufende ringförmige Ausnehmungen (20) aufweist, in die mit dem Ringraum (15) des zugehörigen Bohrrohres (3) in Verbindung stehende Längsbohrungen (21,22) der inneren Verbindungsmuffe (l4) einmünden, und daß in den Aussenumfang der scheibenförmigen Brückenelemente (26) eine sich mit der Einmündung der zugehörigen Längsbohrung (l8) der äusseren Verbindungsmuffe (13) deckende Ringnut (27) eingestochen ist, die über mindestens eine aussermittige Axialbohrung (28) im Brückeη-element mit der zugehörigen ringförmigen Ausnehmung der inneren Verbindungsmuffe bei eingesetztem Brückenelement in Verbindung steht.

4. Bohrrohrsystem nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein jedes Brückenelement (26) durch eine mittige versenkte und sicherbare Schraube (30) gegen die innere Verbindungsmuffe (l4) fes.tziehbar ist, wozu die innere Verbindungsmuffe mit ebenen, eingearbeiteten Sitzflächen (33) für die innenliegende Stirnfläche (27a) der Brückenelemente versehen ist.

5. Bohrrohrsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen der eingearbeiteten Sitzflächen (33) deutlich größer sind als der Umfang der inneren Stirnfläche (26a) der Brückenelemente (26), und daß sowohl das mittige Durchgangsloch (3²O in den Brückenelementen als auch deren Ausnehmung (35) zur Aufnahme des versenkten Kopfes (3Oa) der Befestigungsschraube (30) im Durchmesser deutlich größer sind als der Schraubenbolzen und der Schraubenkopf.

6. Bohrrohrsystem nach Anspruch 2 bis 4, gekennzeichnet durch Paare von Dichtungsringen (36,37) sowohl beiderseits der Ringnuten (27) in den scheibenförmigen"ßrückenelementen (26) als auch beiderseits der ringförmigen Ausnehmung en (20) in den inneren Verbindungsmuffsn (14).

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7· Bohrrohrsystem nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (30) durch einen gegen die äussere Stirnfläche des Schraubenkopfes (30a) anliegenden Sprengring (38) sicherbar sind, durch den hindurch ein Werkzeug zum Lösen der Schrauben einführbar ist, wodurch die scheibenförmigen Brückenelemente (26) aus ihren Querbohrungen (l6) herausziehbar sind.

8. Bohrrohrsystem nach Anspruch 1 und 2 mit umfangsverteilten Paßbohrungen zur Verriegelung der ineinanderschiebbaren Verbindungsmuffen in einer bestimmten Drehlage zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Brückenelemente (26) in der Höhe der Paßbolzen (9) jeweils zwischen einem Paar von Paßbolzen angeordnet sind.

9· Bohrrohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückenden Verbindungskanäle aus Querbohrungen (44,45 in beiden Verbindungsmuffen (13,14) bestehen, die an ihren entgegengesetzt gerichteten Enden verschlossen sind, wobei beiderseits der Querbohrungen je eine Ringdichtung (48,49) in eine der Verbindungsmuffen eingesetzt ist.

10. Bohrrohrsystem nach Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen in den Verbindungsmuffen (13*14) eines jeden Bohrrohres über in die Muffen dichtend eingesetzte, den Ringraum (15) zwischen den Rohrmänteln (11,12) durchsetzende Rohrleitungen (25) miteinander verbunden sind.

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