DE2632534C3 - Panzerring und Rohrverbinder für Tiefbohrungen - Google Patents
Panzerring und Rohrverbinder für TiefbohrungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Panzerring für Rohrverbinder von Tiefbohrgestängen, bestehend aus einem
nach dem Aufbringen auf den Rohrverbinder ringförmigen Grundkörper mit auf seinem Umfang verteilt
angeordneten Hartstoffteilchen an seiner Außenseite.
Beim Tiefbohren von z.B. öl- und Gasbohrungen
nach dem Drehbohrverfahren wird ein Bohrgestänge, das aus mehreren Rohrstücken bzw. -längen mittels mit
Gewinden versehener Rohrverbinder zusammengesetzt ist, gedreht und periodisch in Längsrichtung im
Bohrloch bewegt, wodurch die seit langem bekannten Probleme des Verschleißes der Rohrverbinder und der
Beschädigung des Bohrlochmantels hervorgerufen werden. Diese Probleme resultieren aus der Berührung
zwischen den Rohrverbindern und der abrasiven Oberfläche der Erdformation sowie aus einer Berührung
zwischen den Rohrverbinden und dem Bohrloch- is mantel in den Bereichen, in denen das Bohrloch
ausgekleidet ist Eine Verschärfung dieser Probleme tritt in den Fällen ein, in denen schräg gebohrt wird,
insbesondere wenn das Bohrloch mit einem großen Winkel in bezug auf die Vertikale gebohrt wird.
Aus diesen Gründen sind zahlreiche Versuche bekanntgeworden, die Rohrverbinder des Bohrgestänges,
einschließlich der Rohrverbinder von Bohrrohren und Schwerstangen, unter Verwendung verschiedener
Materialien mit harten Oberflächen bzw. Hartnietalien, z. B. Wolframkarbid, zu schützen, indem solche Hartstoffteilchen
auf die Rohrverbinder und in einigen Fällen auf Zwischenbereiche des Bohrgestänges aufgebracht
wurden. Es sind femer Versuche unternommen worden, den Bohrlochmantel gegen Abnutzung durch %
gesonderte Schutzvorrichtungen, wie Hülsen aus elastomerem Werkstoff, am Bohrgestänge zu schützen,
um dieses vom Bohrlochmantel fernzuhalten.
Das auf Bohrtürmen zum Tiefbohren verwendete Bohrgestänge stellt aufgrund des auftretenden Verschleißes
einen der teuersten Material- bzw. Werkzeugposten beim Tiefbohren sowohl im Hinblick auf die
Gestehungs-, als auch auf die Wartungskosten dar. Da
der Verschleiß oder Rohr- bzw. Werkzeugverbinder ohne die Verwendung von Hartstoffteilchen bzw.
Materialien mit harter Oberfläche untragbar groß ist, hat sich zu diesem Zweck die Verwendung solcher
Hartstoffteilchen mehr oder weniger allgemein durchgesetzt Die bislang bekannten Ausgestaltungen von
Gestängeverbindern mit Hartstoffteilchen haben jedoch weitere Probleme hinsichtlich der Abnutzung und
Beschädigung des Bohrlochmantels hervorgerufen, insbesondere, wenn das Bohrgestänge in Längsrichtung
bei einer Rundbewegung sowohl beim Einsetzen und Ziehen des Bohrgestänges, als auch beim Lösen und so
erneuten Zusammenschrauben von Rohrlängen gehandhabt wird.
Für die bekannten Anordnungen von Hartstoffteilchen an Gestängeverbindern ist kennzeichnend, daß
diese an den Gestängeverbindern oder an letzteren « angebrachten Bändern in verschiedenen Mustern
angeordnet sind, wozu mit senkrechtem Abstand voneinander angeordnete ringförmige Bänder und mit
gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete bzw. verteilte Stücke oder Elemente gehören, die in
Ausnehmungen des Gestängeverbinders oder in die Tragringe für dig Hartstoffe eingegossen werden. Es hat
sich gezeigt, daß derartige Verteilungsmuster an den Gestängeverbindern einen Verschleiß verursachen, der
zur Bildung scharfer, nach unten weisender Schultern im unteren Bereich des jeweiligen Verbinders (üblicherweise
dem Muffenbereich) führen, wodurch die Gefahr eines Hängenbleibens im Ringspalt an der jeweiligen
Bohrlochmantelverbindung wie auch die Gefahr eines Einschneiden oder Anschlagens des Bohrlochmantels
besteht Dis Bildung der scharfen Schulter am Gestängeverbinder ist darauf zurückzuführen, daß,
während die Hartstoffteilchen den Verschleiß in dem begrenzten ringförmigen Bereich des Gestängeverbinders
herabsetzen, der angrenzende ringförmige Bereich des Gestängeverbinders, der nicht durch Hartstoffteilchen
geschützt ist, beschleunigt abgenutzt wird und dadurch die scharfe, an den geschützten Bereich
angrenzende Schulter bildet
Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einem Panzerring der eingangs angegebenen
Art dadurch, daß die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen von einem Ende des Panzerrings zu
dessen anderem Ende hin abnimmt
Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Rohrverbinder für Tiefbohrgestänge mit einem Panzerring
der erfindungsgemäßen Art, wobei der Rohrverbinder ein langgestrecktes, an einem Ende mit einem
Gewinde für einen Anschluß an ein Gegenstück des Rohrverbinders versehenes Gehäuse besitzt und der
Panzerring sich in Umfangsrichtung um des Gehäuse in einem Bereich erstreckt, der mit axialem Abstand vom
Ende des Gehäuses gelegen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring eine von seinem
dem mit dem Anschlußgewinde versehenen Gehäuseende
zugewandten Bereich zu seinem von diesem Gehäuseende abgewandten Bereich hin abnel'mende
Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen aufweist
Bei dieser Ausgestaltung sind die Hartstoffteilchen in ungleichförmiger Anordnung am Gestängeverbinder
derart vorgesehen, daß der Verschleißwiderstand in dem der an das Gegenverbindungsstück anstoßenden
Endfläche des Verbinders nächstgelegenen Ringbereich am größten ist und vom Ende des Gestängeverbinders,
vorzugsweise fortschreitend, geringer wird, so daß der
geschützte Bereich des Gestängeverbinders in einer in Längsrichtung konisch zulaufenden Form verschleißt,
die im wesentlichen dem konischen Verschleiß des ungeschützten Bereichs des Gestängeverbinders entspricht
Durch die auf diese Weise am Gestängeverbinder entstehende gleichmäßige konische Verschleißform
wird die Bildung scharfer Schultern am Gestängeverbinder mit Sicherheit vermieden, wobei allenfalls noch
verhältnismäßig kleine Schultern oder Stufen entstehen können, die nicht zu einem Hängenbleiben am
Bohrlochmantel führen bzw. keine nennenswerten Beschädigungen des Bohrlochmantels verursachen.
Hierbei werden dem Gestängeverbinder verschleißfeste bzw. abriebmindernde Teilchen oder Körper aus
Hartstoffen bzw. Hartmetall, wie Wolframkarbidteilchen, von ausgewählter Form und Größe in der Weise
zugeordnet, daß die Hartstoffteilchen in dem dem Ende
des Ge'sängeverbinders nächstgeiegenen Bereich dichter
und in einem oder mehreren vom Ende des Gestängeverbinders weiter entfernt gelegenen Bereichen
weniger dicht verteilt sind, so daß der Verschleißschutz zum ungeschützten bzw. ungepanzerten Bereich
des Gestängeverbinders hin abnimmt Die verschleißfesten
Teilchen können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in verschiedenartigen Mustern, wie mit
axialem Abstand voneinander angeordneten Ringen oder Reihen mit abnehmender Anzahl von Hartstoffteilchen,
angeordnet sein, wobei die Anzahl der Hartstoffteilchen variieren und/oder eine axiale Versetzung
innerhalb der Reihen tür eine mehr oder weniger große Überlappung mit Hartstoffteilchen in anderen Reihen
vorgesehen sein kann. Ferner können die Hartstoffteilchen
in bezug auf die Achse des Gestängeverbinders schräg gestellt und außerdem in bezug auf andere
Hartstoffteilchen in der Reihe axial versetzt angeordnet sein.
Der Grundkörper des Panzerringes besteht nach der Erfindung zumindest im Bereich von Verbindungs-
und/oder Außenkanten aus schweißbarem Werkstoff, so daß er in kostengünstiger Weise und unabhängig von
der Werkstoffdicke des Rohrverbinders mit diesem zur Erzielung einer dauerhaften Verbindung verschweißt
werden kann.
Obwohl eine Befestigung bzw. Verschweißung direkt auf der Oberfläche des Gestängeverbinders möglich ist,
ist der Panzerring in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einer ringförmigen Aufnahmenut im
Gehäuse des Rohr- bzw. Gestängeverbinders, deren axiale Länge größer als die des Panzerrings ist,
festgelegt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen; in der nachstehenden Beschreibung
sind in Verbindung mit der Zeichnung mehrere Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung
veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt
F i g. I eine abgebrochen dargestellte, teilweise längsgeschnittene Ansicht eines Gestängeverbinders
mit einem Panzerring mit in einem bestimmten Muster angeordneten Hartstoff teilchen nach einer Aiisfüh
rungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.
Fig. 3 einen vergrößerten senkrechten Detailschnitt nach der Linie3-3derFig. I,
Fig.4 und 4a einen Schnitt entsprechend Fig. 3
durch je eine abgewandtelte Ausführungsform,
F i g. 5 eine Abwicklung bzw. ebene Darstellung einer Ausführungsform des Panzerrings, bei der einige der
Hartstoffteilchen benachbarter Muster vertikal versetzt sind,
F i g. 6 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerrings, bei dem die benachbarten Muster
der Hartstoffteilchen vertikal versetzt sind,
F i g. 7 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerringes, bei dem benachbarte Muster der
Hartstoffteilchen in bezug auf die Achse des Gestängeverbinders geneigt und in senkrechter Richtung versetzt
angeordnet sind,
F i g. 8 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerringes, bei dem benachbarte Hartstoffteilchen
in der Weise mit Abstand voneinander angeordnet sind, daß Reihen gebildet sind, in denen die
Hartstoffteilchen jeder Reihe einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen,
F i g. 9 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform
des Panzerringes, bei dem die Hartstoffteilchen in senkrechten Mustern in vertikal mit Abstand voneinander
angeordneten Reihen vorgesehen sind,
Fig. 10 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform
des Panzerrings, bei dem die Hartstoffteilchen in Mustern angeordnet sind, die in bezug auf die
Achse des Gestängeverbinders geneigt sind und einen gleichen axialen Abstand aufweisen,
F i g. 11 eine schematische Darstellung des Verschleißes
und der Bildung einer Schulter an einem in bekannter Weise gepanzerten Gestängeverbinder,
F i g. 12 eine schematische Darstellung des Verschleißes und der Bildung einer Schulter bei der erfindungsgemäßen
Panzerung des Gestängeverbinders,
Fig. 13 eine Ansicht des vollständigen, nach der
Erfindung gepanzerten Gestängeverbinders,
Fig. 14a bis 14c je eine Ausführungsform der Schweißverbindung des Panzerringes mit dem Gestängeverbinder
in einer Darstellung entsprechend F i g. 3, und
Fig. ISa und 15b je eine Abwicklung einer weiteren
Ausführungsform des Panzerringes mit runden Hartstoffteilchen.
to Wie zunächst aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich ist,
umfaßt ein als Ganzes mit /bezeichneter Gestängerohrverbinder ein Muffenende B und ein Zapfenende P,
mittels welcher Rohrstücke bzw. Rohrlängen eines Bohrgestänges, Übergangsgestänges oder Schwerstangenstranges
miteinander verbunden werden. Das Muffenende B besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10, das
in geeigneter Weise am Rohr 11 gebildet oder mit diesem verbunden ist An seinem oberen Ende besi'7"
das Gehäuse 10 eine radiale Siirnliiiuhe oder Schulter 16
M und eine konische Innenbohrung mit Innengewinde 13
zur Aufnahme eines entsprechend konischer Oegenzapfen,
des Zapfengehäuses K, der ein Gewinde 15 aufweist, das mit dem Gewinde 13 des Muffenendes des
Verbinders in Eingriff strht. Am unteren Ende des Gehäuses 14 befindet sich eine radiale Fläche oder
Schulter 12, die an der Muffenschulter 16 bei hergestellter Verbindung anliegt.
in tvpischer Handhabungsweise wird ein beim Tiefbohren verwendetes Bohrrohr mit dem Bohrgestänge
verbunden, indem das Bohrgestänge in den Keilen des Drehtisches abgestützt ist, wobei das Muffenende B
zur Aufnahme des Zapfenendes noLh oben gerichtet ist,
welches in das Muffenende eingesetzt und dann zur Herstellung einer dichten Schraubverbindung mit
aneinanderliegenden Schultern 12 und 16 gedreht wird.
Wenn der Bohrstrang gedreht wird und der Verbinder / seitlich mit dem Bohrloch in Eingriff
gelangt, wird, wie bekannt, durch die Erdformation, insbesondere scharfe Sande und Gestein, der Verbinder
abgenutzt, sofern er nicht gegen eine solche Abnutzung geschützt ist Der Abrieb durch die Erdformation ist für
den Verbinder insbesondere dann sehr schädlich, wenn das Bohrloch in einem Winkel zur Vertikalen gebohrt
wird, so daß das Bohrgestänge auf der unteren Seite des Bohrlochs aufliegt, oder wenn sich das Bohrgestänge
unter Spannung oder Druck an einer scharfen Biegung bzw. Abweichung im Bohrloch befindet und der
Gestängeverbinder während des Drehens des Bohrgestänges gegen die Erdfonnation gedruckt wird.
so Bei früheren Versuchen zur Vermeidung des Verschleißes am Gestängeverbinder wurden in der
Hauptsache Hartstoffteilchen am Gehäuse i0 des Zapfenendes mit Abstand vom oberen Ende nach unten
im dicksten Wandquerschnitt des Gehäuses angebracht Hierbei wurden Ringe bzw. Bänder oder Elemente aus
Hartmetall, z. B. Wolframkarbid, in einem Bindermetall
verwendet, das an das Verbindergehäuse angelötet oder
in Taschen des Verbindergehäuses eingegossen wurde. Ferner wurden Schutzhülsen mit abriebminderndem
Werkstoff an den Verbindergehäusen verwendet Diese bekannten Schutzeinrichtungen führten zwar zu einer
Verringerung des Verschleißes an den Verbindergehäusen, führten jedoch dazu, daß die Verbindergehäuse in
der Weise abgenutzt wurden, daß die Gefahr bestand, daß die Verbinder in den Kupplungen des Bohrlochmantels
hängenblieben oder zu einem Einschneiden oder Anschlagen des Bohrlochmantels führten. Es
wurde insbesondere festgestellt, daß bei herkömmlichen
Schutzvorrichtungen das Verbindergehäuse beim Muffenende
unterhalb des gepanzerten Ringbereiches unter Bildung einer scharfen, ringförmigen, nach unten
weisenden Schulter verschleißt. Eine derartige Schulter ist bei 5 in F i g. 11 unterhalb des gepanzerten Bereiches S
H des Muffenendes des Verbinders dargestellt, dessen Verschleißform in Fig. Il mit einer vollen Linie 100 im
Verglich zu dem durch eine strichpunktierte Linie 101 veranschaulichten verschleißfreien Zustand schematisch
dargestellt ist Unterhalb der Schulter 5 erfährt das to Verbindergehäuse einen Verschleiß von im wesentlichen
einheitlicher Konizität T.
Nach der Erfindung sind die Hartstoffteilchen im gepanzerten Bereich H derart angeordnet, daß, wie
Fig. 12 zeigt, der gepanzerte Bereich Webenfalls eine IS
Abnutzung in Form eines Konus 102 im wesentlichen in gleicher Weise wie der konische Verschleiß im Bereich
Verfährt, wenn das Verbindergehäuse aus dem durch die strichpunktierte Linie 101 angedeuteten verschleißfreien
Zustand in den von einer vollen Linie 102, 100 » veranschaulichten Verschleißzustand gelangt (Fig. 12).
Hierbei wini keine nennenswerte oder scharfe Schulter 5 durch den Verschleiß gebildet, die in dem Spalt an
Bohrlochmantelverbindungen hängenbleiben oder den Bohrlochmantel bei einer Drehung oder Auf- und
Abbewegung des Bohrgestänges beschädigen kann.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Panzerring 20 am Zapfengehäuse 10 des Gestängeverbinders /, der mit
Hattsioff- bzw. Harimetaiislücken bzw. -platten F zur
Erhöhung des Abriebwiderstandes in der Weise » versahen ist, daß der geringste Verschleiß am oberen
Ende des Panzerringes 20 in dem dem oberen Ende 16 der Muffe nächstgelegenen Bereich stattfindet und der
Verschleiß zunehmend zum unteren Ende des Panzerringes 20 hin größer wird, wodurch der Panzerring zu
einem Konus bzw. Kegelstumpf entsprechend der Darstellung bei H in Fig. 12 verschleißt, der im
allgemeinen der Verschleißkonizität des ungepanzerten Verbindergehäuses entspricht, wie sie bei Tin Fig. Il
gezeigt ist. *°
Entsprechend der Darstellung in Fig.2 ist der Panzerring 20 von Ringsegmenten bzw. Halbringen 21
und 22 gebildet, die aus schweißbarem Werkstoff auf vorzugsweise ferritischer Basis, insbesondere Stahl,
bestehen und in die die Hartstoffplatten, vorzugsweise *5
gesinterte Wolframkarbidplatten, außenseitig eingesetzt sind. Hierbei sind die Halbringe 21, 22 in eine
ringförmige Aufnahmerut 23 des Gehäuses 10, das üblicherweise aus Stahl besteht, eingesetzt und verschweißt.
Die axialen Endflächen der Halbringe 21, 22 » berühren sich nicht und sind bei 24 zum Zusammenschweißen
durch Endschweißungen 25 nach Einsetzen der Halbringe in die Aufnahmenut 23 abgeschrägt. Die
dadurch gebildete Schweißfuge mit einem öffnungswinkel von z. B. 60° endet etwa 1 mm vor dem
Innendurchmesser der Halbringe 21, 22, wodurch bei der Verbindungsschweißung der Halbringe keine
nachteilige Wärmebeeinflussung auf das Gehäuse 10 ausgeübt wird
Die Nut 23 ist in axialer Richtung über und unter den M
Ring 20 hinausgeführt, so daß bei eingesetztem Ring 20 Ringnuten 26 (Fig.3) gebildet sind, die ringförmige
obere und untere Schweißungen 27 und 28 aufnehmen, die den Ring gegen Drehung gesichert in der
Aufnahmenut 23 festlegen. Wie ersichtlich, besitzen die ω
Ringnuten 26 eine geringere radiale Tiefe als die Aufnahmenut 23, zu welchem Zweck die obere und
untere Seitenwand der Aufnahmenut jeweils mit einer Abstufung von etwa 1 bis 2 mm versehen ist Hierdurch
wird erreicht, daß beim Anbringen der Schweißungen 27,28 die thermische Beeinflussung des Gehäuses 10 auf
die Tiefe der Aufnahmenut 23 begrenzt ist, wie es in
F i g. 3 bei 27a und 28a strichpunktiert angedeutet ist.
Das gleiche Ergebnis ist bei der Abwandlung nach Fig.4 unter Vermeidung einer Stufenbildung in den
Seitenwänden der Aufnahmenut 23' dadurch erreicht, daß der Panzerring 20 an seinen beiden stirnseitigen
Endflächen mit Ausnahme eines an seine Innenfläche angrenzenden Restes 20a von etwa 1 bis 2 mm Dicke zu
seiner Außenfläche im Sinne einer Verkürzung deren axialer Länge abgeschrägt ist. Bei in die Aufnahmenut
23' eingesetztem Panzerring 20 grenzen die stirnseitigen Enden des Restes 20a an die Seitenwände der
Aiifnahmenut 23' an und bilden wiederum die Ringnuten
26' mit geringerer radialer Tiefe als der der Aufnahmenut 23'. Beim Anbringen der ringförmigen Schweißungen
27' und 28' bewirkt der den Grund der Aufnahmenut TS überlagernde Rest 2wa des Panzerringes
20 wiederum eine Begrenzung der thermischen Beeinflussung auf die Tiefe der Aufnahmenut 23',
wodurch nachteilige Wärmeeinwirkungen auf das Gehäuse 10 im Bereich der Aufnahmenut 23' vermieden
sind. Die Grenzlinien der Wärmeeinflußzone während des Verschweißens sind wiederum bei 27a' und 28a'
strichpunktiert angedeutet
Es versteht sich, daß es für das bevorzugte, kostengünstige und von Her Werkstoffdicke des Rohrbzw.
Gestängeverbinders unabhängige Verschweißen des Panzerrings 20 mit dem Gehäuse 10 des
Rohrverbinders / genügt, wenn der Panzerring 20 bzw. die Ringsegmente, vorzugsweise die Halbringe 21, 22,
lediglich in ihren Kantenbereichen aus schweißbarem Werkstoff bestehen.
Eine andere Art der Befestigung ist in F i g. 4a gezeigt, in der die Nut 23a am oberen und unteren Ende
hinterschnitten ist und eine größere Länge als der Ring 20 besitzt. Die Halbringe sind in die Nut eingesetzt und
dann wie bei 24 und 25 (Fig. 2) miteinander verschweißt. Ein Streifen 27a eines kaltverformbaren
Metalls kann in die Nut bei 26a eingehämmert werden, um den Ring mit entsprechend den Seitenwänden der
Aufnahmenut 23a abgeschrägten stirnseitigen Endflächen nach unten in der hinterschnittenen Nut festzulegen
und seine Aufwärtsbewegung in dieser zu verhindern. Zwischen der inneren Oberfläche des
Ringes und dem Grund der Aufnahmenut 23a kann eine geeignete Friktionspaste zur Verhinderung einer
Relativdrehung zwischen dem Ring und dem Gehäuse 10 verwendet werden. Eine derartige Friktionspaste
kann aus Karborundteilchen in einem Träger bestehen, wobei die Karborundteilchen zwischen den einander
gegenüberliegenden Gehäuse- und Ringflächen eine Verbindung bzw. Verknüpfung herstellen.
Wie beispielsweise F i g. 1 zeigt, besitzen die Hartstoffstücke F eine in axialer Richtung längere
Rechteckform und sind in Gruppen bzw. Mustern G angeordnet, die sich in Umfangsrichtung um den Ring
wiederholen. Die Muster bzw. Gruppen setzen sich aus Hartstoff F zusammen, die eine obere ringförmige
Reihe Ri bilden, in der die Hartstoffteilchen einen
gleichmäßigen Abstand aufweisen und in Umfangsrichtung um den Ring 20 ausgerichtet sind bzw. fluchten.
Unter der Reihe R i befindet sich eine mittlere Reihe R2 von Stücken F, und unter der mittleren Reihe
befindet sich eine untere Reihe R 3 von Hartstoffstükken F. Die Reihen R2 und A3 sind aus geringer
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werdenden Anzahlen von Hartstoffstücken F derart zusammengesetzt, daß jedes Muster G im wesentlichen
ein Dreieck mit nach unten weisender Spitze bildet. Bei dieser Form überlappen sich die Reihen der Hartstoffstücke
F geringfügig in axialer Richtung. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung die Verteilungsdichte
der Harts'offstücke F im oberen Bereich des Ringes 20 am größten ist und sich nach unten von Reihe
zu Reihe in de, Weise verringert, daß der geringste Verschleiß an der oberen Reihe R1 und der größte
Verschleiß an der unteren Reihe R 3 auftritt Auf diese Weise wird das in Verbindung mit F i g. 12 beschriebene
Verschleißmuster 102,100 erzeugt.
In den F i g. 5 bis 10 sind weitere Muster unregelmäßiger Verteilung der Hartstoffstücke Fgezeigt
Bei der Anordnung nach F i g. 5 sind die Reihen R 2 und R 3 nicht in Umfangsrichtung ausgerichtet. Statt
dessen sind die Hartstoffstücke benachbarter Muster in den Reihen R 2 und R 3, verglichen mit den entsprechenden
Hartstoffstücken der benachbarten Gruppe, axial versetzt, wie es aus den Pfeilen 103,104 ersichtlich
ist
Bei der Anordnung gemäß F i g. 6 ist die Anordnung der Hartstoffstücke F in jedem Muster G die gleiche,
jedoch sind benachbarte Muster bzw. Gruppen axial versetzt, wie es aus den Pfeilen 105,106 ersichtlich ist.
Gemäß F i g. 7 ist die Anordnung der Hartstoffstücke F in jeder Gruppe G die gleiche, jedoch sind
benachbarte Gruppen axial versetzt, wie es durch den Pfeil 107 angedeutet ist, und die Hartstoffstücke jeder
Gruppe sind in bezug auf die Ringachse schräggestellt
Bei der Anordnung nach F i g. 8 sind die Hartstoffstücke Fin den Gruppen G in jeder Reihe in der Weise
mit Abstand voneinander angeordnet, daß die Hartstoffstücke jeder Reihe einen gleichmäßigen gegenseitigen
Abstand aufweisen. In diesem Fall sind die Hartstoffstücke Feiner jeden Gruppe zwei benachbarten
Gruppen gemeinsam.
Bei der Anordnung nach Fig.9 sind die Hartstoffstücke
F der Reihen Al, R2 und R3 sämtlich in
Umfangsrichtung ausgerichtet jedoch überlappen sich im Vergleich zu F i g. 1 die Reihen der Hartstoffstücke
nicht in axialer Richtung, sondern sind statt dessen mit einem geringfügigen Abstand in axialer Richtung
voneinander angeordnet
Bei der Anordnung nach Fig. 10 sind die Hartstoffstücke
F in jeder Gruppe G schräggestellt jedoch sind die Gruppen in Umfangsrichtung ausgerichtet bzw.
fluchtend angeordnet und nicht, wie im Falle der F i g. 7, in axialer Richtung versetzt
Es versteht sich, daß neben den dargestellten rechteckigen Hartstoffstücken Fauch andere Formen
für diese, z. B. quadratische, ovale und insbesondere
runde. Verwendung finden können. Auch können andere Anordnungen der Hartstoffteilchen vorgenommen
werden, um die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen zu verringern bzw. den regelmäßigen konusförmigen
Verschleiß oder ein sonstiges gewünschtes Verschleißmuster des Verbindergehäuses zu erzielen.
Wenn auch in der vorstehenden Beschreibung die Zusammensetzung des Panzerringes aus vorzugsweise
zwei Halbringen im einzelnen erläutert ist so versteht sich, daß der Panzerring statt dessen auch aus mehreren
Ringsegmenten mittels einer entsprechenden Anzahl von Axialschweißnähten zusammengesetzt sein kann.
Ferner ist es möglich, den Panzerring als Band oder Ring mit größerem Durchmesser als dem der Aufnahmenut
bzw. Befestigungsstelle am Gestängeiwrbinder mit einer axialen Teilungsfuge von solcher Breite
vorzusehen, daß nach einem Zusammenpressen des Panzerringes um (Jen Umfang der Befestigungsstelle am
Gestängeverbinder eine geeignete Verbindungs- bzw. ι Schweißfuge verbleibt entlang welcher der Panzerring
bzw. das entsprechend in die Aufnahmenut eingewalzte Band mittels einer einzigen Axialschweißnaht zusammengeschweißt
wird, wobei die Festlegung in der Aufnahmenut im übrigen wieder mittels der oberen und
M unteren Rundschweißung 27, 28 bzw. 27', 28' in der
beschriebenen Weise vorgenommen werden kann.
Die Fig. 14a bis 14c zeigen weitere Ausführungsformen
der Schweißverbindung des Panzerringes 20 mit dem Gehäuse 10 des Rohrverbinders /
is Bei der Ausführungsform nach Fig. 14a ist der
Panzerring 20 an seinen beiden stirnseitigen Endflächen insgesamt zu seiner Außenseite 29 abgeschrägt. Die
obere Seitenwand der Aufnahmenut 23 ist hierbei ebenfalls zur Außenseite 30 des Gehäuses 10 des
» Rohrverbinders abgeschrägt, so daß im in die Nut 23 eingesetzten Zustand des Panzerrings 20 eine sich nach
außen beidseitig erweiternde, sich bis zum Grund der Nut 23 erstreckende Schweißfuge bzw. Ringnut 26 zur
Aufnahme der den Panzerring 20 mit dem Gehäuse
2% verbindenden Rundschweißung 27 gebildet ist. Am
unteren stirnseitigen Ende des Panzerrings ist die Rundschweißung 28 außenseitig mit einer etwa
kreisbogenförmigen Oberfläche gebildet die größtenteils von einer umlaufenden Hartpanzerung 3t z. B. in
M Form einer Woiiramkarbid-AuitiagssLhweiuung übergriffen
ist. Die Aufnahmenut 23 läuft hierbei an ihrem unteren Ende in die mit einer Schrägschulter 30a
versehene Außenseite 30 des Gehäuses 10 aus. Die Hartpanzerung 31 wirkt einem Verschleiß der unteren
M Schweißung 28 entgegen, die im allgemeinen wegen ihrer der Schrägschulter 30a des Gehäuses 10
benachbarten Anordnung verschieißanfälliger als die obere Rundschweißung 27 ist Dies gilt sinngemäß für
die Festlegung des Panzerringes 20 auf dem Gehäuse 14 für die obere Schweißnaht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 14b ist die
Schweißfuge bzw. Ringnut 23 zur Aufnahme der Schweißung 27 wie beim Ausführungsbeii^iel nach
Fig. 14a gestaltet Die Aufnahmenut 23 läuft an ihrem
unteren Ende wiederum in der die Schrägschulter 30a aufweisenden Außenseite 30 des Gehäuses 10 aus,
wobei sie jedoch im Bereich der Rundschweißung 28 eine nach außen gerichtete Stufe 32 für eine
Verankerung der Rundschweißung 28 bildet deren
so gekrümmte Oberfläche im wesentlichen vollständig von der umlaufenden Hartpanzerung 31 überdeckt ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 14c unterscheidet sich von denen nach den Fig. 14a und 14b wiederum
lediglich durch eine andere Ausgestaltung der unteren
» Rundschweißung 28 sowie der Hartpanzerung 31. Die untere stirnseitige Endfläche des Panzerrings 20 ist
hierbei rechtwinklig zu seiner Außenseite 29 ausgebildet jedoch in ihrem an die Innenseite des Panzerrings
20 angrenzenden Endbereich 33 nach innen für eine
w Verankerung der Schweißung 28 abgeschrägt wobei der Grund der Aufnahmenut 23 im Bodenbereich der
Schweißung 28 unter Ausbildung einer Stufe nach unten bzw. innen abgeschrägt ist Die Hartpanzerung 31
übergreift hierbei die Schweißung 28 vollständig mit einer beträchtlichen Dicke und bewirkt somit einen
guten Schutz der verschleißanfälligen Schweißung 28.
Bei sämtlichen drei Ausführungsbeispielen nach den Fig. 14a bis 14c füllt die Hartpanzerung 31 die
It
vorgedrehte Auhiahmenut 23 in deren unterem
Endbereich vollständig aus und schließt sich mit ihrer Oberfläche im wesentlichen bündig an die Oberfläche
der Schweißung 28 bzw. der Außenseite 29 des ' 'anzerrings und an die Außenseite 30 des Gehäuses 10
im Bereich der Schrägschulter 30a an.
Die Fig. 15a und 15b veranschaulichen je einen
Panzerring 20 mit Hartstoffteilchen in Form runder Platten F, z. B. aus gesintertem Wolframkarbid, die auf
Grund ihrer runden Form geringere Spannungskonzentrationen und daher eine geringere Schlagempfindlichkeit
aufweisen. Die runden Hartstoffplatten F sind wiederum in Umfangsreihen R 1 bis R 4 in der Weise
angeordnet, daß der Verschleiß des Panzerrings 20 von seinem einen stirnseitigen Ende her (in der Zeichnung
links) zu seinetr. anderen stirnseitigen Ende hin (in der
Zeichnung rechts) größer wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15a überlappen die Reihen R I, RZ,
R 3 einander geringfügig in axialer Richtung, während die Reihe R 4 mit der geringsten Verteilungsdichte der
Hartstoffplatten F an die Reihe R 3 angrenzt Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 15b weisen sämtliche
» Reihen R\ bis RA eine geringfügige gegenseitige
Überlappung in axialer Richtung auf. In den einzelnen Reihen R 1 bis R 4 sind die Hartstoff platten F jeweils
gegenüber denen der benachbarten Reihe auf Lücke angeordnet.
■ο Wie aus F i g. 13 ersichtlich ist, kann das Zapfenende P
ebenfalls mit unregelmäßig angeordneten Hartstoffstacken F1 gegebenenfalls in variabler, auch regelmäßiger
Konzentration oder Dichte zur Modifizierung des Verschleißes des oberen Zapfenendes ödes Verbinders,
υ versehen sein. Für die Hartstoffstücke Fist hierbei das
umgekehrte Muster in bezug auf das Muster der Hartstoffstücke am Muffenende Bgetroffen.
Claims (21)
1. Panzerring für Rohrverbinder von Tiefbohrgestängen,
bestehend aus einem nach dem Aufbringen auf den Rohrverbinder ringförmigen Grundkörper
mit auf seinem Umfang verteilt angeordneten Hartstoffteilchen an seiner Außenseite, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen vom einen Ende des Panzerrings
(20) zu dessen anderem Ende hin abnimmt
2. Panzerring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die HartstoffteUchen in Form von Stocken (F) in in Umfangsrichtung angeordneten
Reihen (Ri, R 2, R 3) mit abnehmender Stückzahl
angeordnet sind.
3. Panzerring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die HartstoffteUchen in Form von Stucken (F) in dreieckigen Mustern (G) angeordnet
sind, wobei die Spitze jedes Dreiecks von dem die größte VertcHungsdichte der Hartstoffteflchen aufweisenden
Ende des Panzerrings (20) fortgerichtet ist
4. Panzerring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HartstoffteUchen in Form langgestreckter
Platten (F) zusammengefaßt sind, die sich in Axialrichtung des Panzerrings (20) erstrecken,
wobei die Platten (F) in Reihen bildenden Mustern angeordnet sind und ihre Anzahl in jedem Muster
ausgehend von der die größte Anzahl enthaltenden Reihe (R 1) abnimmt
5. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß uie Reihen (R 1, ft 2, R 3) der Platten
(F) einander in axialer Richtung Jes Panzerrings (20)
geringfügig überlappen.
6. Panzerring nach Anspruch "· oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platten (F) jedes Musters
(G) in jeder Reihe (ft I, ft 2, ft 3) einen gleichmäßigen
Abstand in Umfangsrichtung aufweisen.
7. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planen (F) der Muster (G) in bezug
auf die Platten (F) benachbarter Muster in einigen der Reihen (R 1, R 2, ft 3) axial versetzt angeordnet
sind.
8. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Muster (G)der Platten (F)
gegeneinander axial versetzt angeordnet sind.
9. Panzerring nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten in bezug auf die
Achse des Panzerrings (20) schräg angeordnet sind.
10. Panzerring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein
Grundkörper zumindest im Bereich von Verbindungs- und/oder Außenkanten aus schweißbarem
Werkstoff besteht
11. Panzerring nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß er einstückig ausgebildet und nach Einsetzen in eine Aufnahmenut (23) des
Rohrverbinders (J) entlang einer axialen Verbindungsfuge zusammenschweißbar und entlang seinen
stirnseitigen Endbereichen mit dem Rohrverbinder verschweißbar ist.
12. Panzerring nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet daß er unter Ausbildung von zumindest zwei Halbringen (2t, 22) axial geteilt ist
und die Halbringe in einer Aufnahmenut (23) des Rohrverbinders (J) miteinander und mit dem
Rohrverbinder verschweißbar sind.
13. Panzerring nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinen beiden
stirnseitigen Endflächen mit Ausnahme eines an seine Innenfläche angrenzenden Restes (2OaJ zu
s seiner Außenfläche hin unter Verkürzung deren axialer Länge abgeschrägt ist
14. Rohrverbinder für Tiefbohrgestänge mit einem
Panzerring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Rohrverbinder ein
to langgestrecktes, an einem Ende mit einem Gv winde
für einen Anschluß an ein Gegenstück des Rohrverbinders versehenes Gehäuse besitzt, und der
Panzerring sich in Umfangsrichtung um das Gehäuse in einem Bereich erstreckt, der mit axialem
is Abstand vom Ende des Gehäuses gelegen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) eine von seinem dem mit dem Anschlußgewinde (13;
15) versehenen Gehäuseende zugewandten Bereich zu seinem von diesem Gehäuseende abgewandten
Bereich hin abnehmende Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen aufweist
15. Rohrverbinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) in einer
ringförmigen Aufnahmenut (23; 23'; 23a) im
Gehäuse (10; 14) des Rohrverbinders (JX deren
axiale Länge größer als die des Panzerringes ist, festgelegt ist
16. Rohrverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) mittels sich
in Umfangsrichtung zwischen dem Gehäuse (10; 14) und dem Panzerring erstreckender Schweißungen
(27,27', 28,28') hi der Aufnahenut (23) festgelegt ist
17. Rohrverbinder nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den eingesetzten
Panzerring (20) an dessen beiden Stirnseiten überragenden Endbereiche der Aufnahmenut (23;
23') je eine Ringnut (26; 26') von geringerer radialer Tiefe als die der Aufnahmenut (23; 23') zur
Aufnahme je einer Rundschweißung (27,27', 28,28')
<o bilden.
18. Rohrverbinder nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet daß zumindest die in
Einbaustellung des Panzerringes (20) einer Schrägschulter (3Qa) des Gehäuses (10; 14) zugewandte, in
Umfangsrichtung verlaufende Schweißung (28) zumindest auf ihrer der Schrägschulter zugewandten
Seite von einer Hartpanzerung (31) übergriffen ist
19. Rohrverbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß die der Schrägschulter {30a)
zugewandte Schneißung (28) vollständig von der Hartpanzerung (31) abgedeckt ist
20. Rohrverbinder nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet daß die Hartpanzerung
(31) von einer Auftragsschweißung, insbesondere Wolframkarbidschweißung, gebildet ist
21. Rohrverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die Aufnahmenut (23a) des
Gehäuses (10; 14) hinterschnitten ist und der Panzerring (20) mittels eines an einem seiner
stirnseitigen Enden in die Aufrahmenut eingetriebenen verformbaren Ringstreifens (27a) in der
Aufnahmenut festgelegt ist
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