DE3418892C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewinde- oder Steckverbinder zum Kuppeln von Rohrsträngen, mittels derer durch die axialen Durchgangsbohrungen eines Zentralrohrstrangs und an dessen Außenwand befestigte Nebenstränge unterschied­ liche Fluide transportierbar sind, wobei der Verbinder ein Muffenteil und ein mit diesem verbindbares Zapfenteil umfaßt, die jeweils gleichfalls eine axiale Durchgangsboh­ rung und außerhalb dieser Durchgangsbohrung axial verlau­ fende, an die Nebenstränge angeschlossene Kanäle aufweisen, von denen die Kanäle im Muffenteil mit den Kanälen im Zap­ fenteil nach Kupplung der beiden Teile in Verbindung ste­ hen.

Gewindeverbinder der angegebenen Art sind zur Verbindung der einzelnen Gestängeschüsse bei Bohrgestängen mit fest angebrachten Hilfsleitungen bekannt (DE-AS 12 29 934, DE-OS 26 29 116). Bei diesen bekannten Gewindeverbindern münden die jeweils an einen Nebenstrang angeschlossenen Kanäle in nutförmige Ausnehmungen im Muffenteil und im Zapfenteil, die sich nur über einen Teil des Umfangs er­ strecken und die so angeordnet sind, daß nach dem Zusam­ menschrauben der Verbinder die Ausnehmungen im Muffenteil mit den Ausnehmungen im Zapfenteil zur Deckung gelangen und dadurch eine Verbindung zwischen den Kanälen beider Teile herstellen. Diese bekannten Gewindeverbinder sind aufwendig in der Herstellung, da eine besondere Orientie­ rung der Gewinde zu den Ausnehmungen in den Kupplungsteilen erforderlich ist. Da sich die Ausnehmungen jeweils nur über einen Teil des Umfangs erstrecken, ist ihre Abdichtung schwierig. Auch der zur Verfügung stehende Strömungsquer­ schnitt innerhalb der Kupplungsteile ist hierdurch begrenzt und führt zu einem nachteiligen Strömungswiderstand in den Nebensträngen.

Es sind weiterhin bereits Gewindeverbinder zum Verbinden der einzelnen Gestängeschüsse eines Mehrkanalgestänges bekannt (DE-OS 33 16 709, US-PS 18 62 260), bei dem ein äußeres Hauptförderrohr und in dem Hauptförderrohr koaxial ineinander angeordnete Nebenförderrohre miteinander ver­ bunden werden. Hierbei werden die Hauptförderrohre mit Hilfe der Gewindeverbinder miteinander verschraubt, und die Nebenförderrohre werden über konzentrische Gleitmuf­ fen, in denen Dichtringe angeordnet sein können, mitein­ ander verbunden. Gestänge dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß der Querschnitt des Hauptrohres durch die für die anderen Fluide vorgesehenen Nebenförderstränge verengt wird und daß sich durch den ringförmigen Strömungs- Querschnitt in den äußeren Rohren ein höherer Strömungs­ widerstand ergibt.

Bei einem Bohrgestänge mit innenliegenden Nebensträngen ist es bekannt (DE-AS 12 34 163), eine Muffe bzw. Hülse, die über ein Gewinde oder einen Bajonettverschluß die Stoß-an-Stoß aneinandergesetzten Enden der Bohrgestänge­ stangen miteinander verbindet, mit Bypass-Kanälen zu ver­ sehen, die durch Nuten und Ausnehmungen in der Muffe gebil­ det sind und die Enden der Nebenstänge miteinander ver­ binden. Diese Bauweise ist ebenfalls aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewinde- oder Steckverbinder zum Kuppeln von Rohrsträngen der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, der einfach herstellbar ist, einen geringen Strömungswiderstand hat und eine zu­ verlässige Abdichtung der einzelnen Strömungswege ge­ währleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege­ bene Erfindung gelöst.

Der erfindungsgemäße Gewinde- oder Steckverbinder ist einfach herzustellen, da eine gegenseitige Lageorientie­ rung zwischen den Gewinden oder entsprechenden Verbin­ dungsmitteln und den Kanälen nicht erforderlich ist. Auch die Ausbildung von Ausnehmungen, die sich nur über einen Teil des Umfangs erstrecken und daher einen besonderen Herstellvorgang, beispielsweise eine Fräsoperation erfor­ dern, entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verbinder. Statt dessen läßt sich dieser ausschließlich mit einfachen Dreh- und Bohroperationen herstellen. Die Kanäle zum Verbinden der Nebenstränge sind bei dem erfindungsgemäßen Verbinder im Bereich zweier konzentrischer Kreisringe angeordnet. Hierdurch kann für jeden Nebenstrang eine große Anzahl von Kanälen vorgesehen sein, so daß sich ein außerordent­ lich geringer Strömungswiderstand erzielen läßt. Dabei sorgen die Ringkammern für eine widerstandsarme Vertei­ lung des transportierten Fluids auf die einzelnen Kanäle. Durch die Anordnung und Ausbildung des Bypass-Ringes wird schließlich eine einfach herzustellende Abdichtung zwi­ schen der Durchgangsbohrung und den ersten Kanälen sowie den ersten und den zweiten Kanälen erzielt und dadurch eine zuverlässige Trennung der einzelnen Fluide gewähr­ leistet. Die Dichtflächen befinden sich dabei vorteilhaft innerhalb des Muffenteils und des Zapfenteils und sind somit gegen eine Beschädigung von außen zusätzlich geschützt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Abdichtung des Bypass-Rings gegenüber dem Muffenteil und dem Zapfenteil O-Ring-Dichtungen vorgesehen, die in den zylindrischen Mantelflächen des Bypass-Rings angeordnet sind.

Eine einfache Herstellung der Ringkanäle wird bei einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ringkanäle durch vorgepreßte Ringe gebildet sind, die durch Schweißverbindungen untereinander und mit dem Muffen- bzw. Zapfenteil verbunden sind. Weiterhin können die Nebenstränge erfindungsgemäß durch U-Profile gebildet sein, die an den zentralen Bohrstrang angeschweißt und mit den zugeordneten Ringkanälen verbunden sind.

Zur Verringerung des Strömungswiderstands im Verbinder kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Eingänge der Ka­ näle im Muffenteil, im Bypass-Ring und im Zapfenteil je­ weils mit einer 30-Grad-Senkung versehen sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Zapfenteil, den Bypass-Ring und das Muffenteil eines Gewindeverbinders, der zum Verbinden der Rohrlängen eines Lufthebe-Bohrgestänges vorgesehen ist.

In der Zeichnung sind mit O die Enden zweier Gestänge­ rohrlängen bezeichnet, an welche die Enden 18 des Muf­ fen- bzw. Zapfenteils des Verbinders angeschweißt werden. Muffen- und Zapfenteil haben eine zentrale Durchgangs­ bohrung 1, an die sich jeweils ein Sitz 7 bzw. 16 für den Bypass-Ring anschließt. Mit 2 und 15 sind Kammern für Zuluft bezeichnet, die durch einen vorgepreßten Ring 22 bzw. 20 gebildet sind, der das Zapfen- bzw. Muffenteil umgibt und durch Schweißverbindungen 17 mit dem Zapfen- bzw. Muffenteil verbunden ist. Weiterhin sind Kammern 3 und 14 durch einen vorgepreßten Ring 21 bzw. 19 gebildet, der den Ring 22 bzw. 20 umgibt und mit diesem sowie mit dem Zapfen- bzw. Muffenteil durch Schweißverbindungen 17 verbunden ist. Zur Verbindung der Kammern 2 und 15 mitein­ ander sind im Zapfenteil, im Bypass-Ring und im Muffenteil axial verlaufende Kanäle 4, 8, 13 vorgesehen, die beim Zusammenschrauben des Verbinders miteinander in Verbin­ dung treten. Weiterhin sind zum Verbinden der Kammern 3 und 14 im Zapfenteil und im Muffenteil radial außerhalb der Kanäle 4, 13 axial verlaufende Kanäle 5, 12 vorge­ sehen, die beim Zusammenschrauben des Verbinders außer­ halb des Bypass-Rings miteinander in Verbindung treten. Eine Abdichtung zwischen der Durchgangsbohrung 1 und den Kanälen 4, 13 einerseits wird durch O-Ringe 9 in der Man­ telfläche des Bypass-Rings und eine Abdichtung zwischen den Kanälen 4, 13 und den Kanälen 5, 12 andererseits wird durch O-Ringe 10 in der Mantelfläche des Bypass-Rings er­ zielt. Zur Herstellung der gegenseitigen Verbindung weist das Zapfenteil ein konisches Außengewinde 6 üblicher Art auf, das in ein entsprechendes Innengewinde 11 im Muffen­ teil einschraubbar ist.

Beim Bohrbetrieb werden Rohrlängen, die an den Enden mit den beschriebenen Zapfen- oder Muffenteilen versehen sind, in einer zum Erreichen der jeweiligen Bohrtiefe erforder­ lichen Anzahl miteinander verschraubt, wobei an jeder Ver­ bindungsstelle jeweils ein mit O-Ring-Dichtungen verse­ hener Bypass-Ring eingesetzt wird. Im Bohrbetrieb dient die Durchgangsbohrung 1 des Gestänges dazu, ein Wasser- Luft-Gemisch mit Bohrgut zutage zu fördern. Die Luft zum Betreiben des Lufthebe-Bohrverfahrens wird im Verbinder durch die Kammern 2, 15 und die Kanäle 4, 8, 13 und von Verbinder zu Verbinder durch U-Profile nach unten gefördert, die außen an dem Bohrgestänge angeschweißt und mit der jeweiligen Kammer 2 bzw. 15 verbunden sind. Wird zusätzlich ein Im-Loch-Hammer nach dem Lufthebe-Bohr­ verfahren betrieben, so ist eine weitere Luftführung für die Abluft des Hammers erforderlich. Bei dem nach der Er­ findung ausgerüsteten Gestänge erfolgt die Rückführung der Abluft nach Übertage im Verbinder durch die Kammern 14, 3 und die Kanäle 12, 5 und außerhalb des Verbinders wie­ derum durch an das Bohrgestänge angeschweißte U-Profile, die jeweils die Kammern 3, 14 einer Rohrlänge miteinander verbinden.

Wie die Darlegungen zeigen, eignet sich der beschriebene Gewindeverbinder hervorragend zur Schaffung eines Bohrge­ stänges für das Lufthebeverfahren, wobei sowohl die Her­ stellung des Gestänges als auch seine Handhabung im Be­ trieb außerordentlich einfach ist. Durch die kompakte Aus­ führung der Verbinder kann der äußere Durchmesser des Gestänges klein gehalten werden. Weiterhin wird durch die angeschweißten U-Profile zur Luftführung eine Verstärkung und Stabilisierung des Gestänges erreicht, so daß bei einem Drehantrieb des Bohrhammers hohe Drehmomente und Stoß- und Ruckbelastungen aufgenommen werden können.

Neben der Anwendung in Bohrgestängen ist der erfindungs­ gemäße Gewinde- oder Steckverbinder jedoch auch für zahl­ reiche andere Anwendungsfälle geeignet, beispielsweise zur Bildung von Vor- und Rückläufen bei Hydraulik- und Bremssystemen oder in der Klimatechnik. Weiterhin ermög­ licht der erfindungsgemäße Verbinder das Fördern von unterschiedlichen Materialien, die am Ende der Förder­ leitung gemeinsam verdüst oder miteinander vermischt werden sollen.

Claims (5)

1. Gewinde- oder Steckverbinder zum Kuppeln von Rohr­ strängen, mittels derer durch die axialen Durchgangs­ bohrungen eines zentralen Rohrstrangs und an dessen Außenwand befestigter Nebenstränge unterschiedliche Fluide transportierbar sind, wobei der Verbinder ein Muffenteil und ein mit diesem verbindbares Zapfen­ teil umfaßt, die jeweils gleichfalls eine axiale Durchgangsbohrung und außerhalb dieser Durchgangs­ bohrung axial verlaufende, an die Nebenstränge ange­ schlossene Kanäle aufweisen, von denen die Kanäle im Muffenteil mit den Kanälen im Zapfenteil nach Kupp­ lung der beiden Teile in Verbindung stehen, ge­ kennzeichnet durch einen zwischen Muffenteil und Zapfenteil einfügbaren Bypass-Ring, der ebenfalls eine axiale Durchgangsbohrung (1) und außerhalb dieser Bohrung axial verlaufende erste Ka­ näle (8) aufweist, über welche ersten Kanäle (13) des Muffenteils mit ersten Kanälen (4) des Zapfenteils in Verbindung zu setzen sind, durch im Muffen- wie im Zapfenteil jeweils außerhalb der ersten Kanäle (13; 4) axial verlaufende zweite Kanäle (12; 5), von denen die Kanäle (12) der Muffe mit den Kanälen (5) des Zapfens in Verbindung zu setzen sind, durch zwischen dem Muffenteil und dem Bypass-Ring sowie zwischen diesem und dem Zapfenteil ausgebildete Dich­ tungen (9; 10), mittels derer die zweiten Kanäle (12; 5) gegenüber den ersten Kanälen (13; 4) und diese gegenüber der axialen Durchgangsbohrung (1) abdicht­ bar sind, durch einen sowohl am Zapfenteil als auch am Muffenteil ausgebildeten, die axiale Durchgangs­ bohrung (1) umgebenden ersten Ringkanal (22; 20), der jeweils mit den der Verbindungsstelle abgewandten Öff­ nungen der ersten Kanäle (4; 13) beider Verbindungs­ teile und an die axialen Durchgangsbohrungen des ihm zugeordneten Nebenstrangs ober- bzw. unterhalb des Verbinders angeschlossen ist, und durch einen sowohl am Zapfenteil als auch am Muffenteil ausgebildeten zweiten Ringkanal (21; 19), der jeweils den ersten Ringkanal (22; 20) umgibt und an die der Verbindungs­ stelle abgewandten Öffnungen der zweiten Kanäle (5; 12) sowie an die axialen Durchgangsbohrungen des ihm zugeordneten Nebenstrangs ober- bzw. unterhalb des Verbinders angeschlossen ist.

2. Gewinde- oder Steckverbinder nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bypass-Ring zur Ab­ dichtung gegenüber dem Muffenteil und dem Zapfenteil in seinen zylindrischen Mantelflächen O-Ring-Dichtun­ gen (9, 10) trägt.

3. Gewinde- oder Steckverbinder nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ringkanäle (19-22) durch vorgepreßte Ringe gebildet sind, die durch Schweißverbindungen (17) untereinander und mit dem Muffen- bzw. Zapfenteil verbunden sind.

4. Gewinde- oder Steckverbinder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ne­ benstränge durch U-Profile gebildet sind, die an den zentralen Rohrstrang angeschweißt und mit dem zugeord­ neten Ringkanal (19-22) verbunden sind.

5. Gewinde- oder Steckverbinder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ gänge der Kanäle im Muffenteil, im Bypass-Ring und im Zapfenteil jeweils mit einer 30-Grad-Senkung versehen sind.