DE29713354U1 - Pipe coupling, especially for drill pipe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung, insbesondere für Bohrgestänge, zur axialen Verbindung eines ersten und eines zweiten Rohrstücks, wobei das erste Rohrstück ein erstes Kupplungsteil aufweist, das in ein am zweiten Rohrstück angebrachtes zweites Kupplungsteil einführbar und auszugssicher festlegbar ist.The invention relates to a pipe coupling, in particular for drill rods, for the axial connection of a first and a second pipe section, wherein the first pipe section has a first coupling part which can be inserted into a second coupling part attached to the second pipe section and can be fixed in a pull-out-proof manner.
Um die Ausbildung von Bohrlöchern relativ großer Tiefe zu ermöglichen, muß das Bohrgestänge aus einer Vielzahl von Rohrabschnitten oder -stücken zusammengesetzt werden, die miteinander fest verbunden sein müssen, um sowohl axiale Zugbelastungen als auch Drehmomente übertragen zu können. Zu diesem Zweck ist an einem Ende eines Rohrstücks ein erstes Kupplungsteil vorgesehen, das axial in eine Aufnähme eines am zugeordneten Ende eines anderen Rohrstücks angebrachten zweiten Kupplungsteils einführbar ist und dort befestigt wird. Die axiale Festlegung erfolgt dabeiIn order to enable the formation of boreholes of relatively great depth, the drill rod must be composed of a large number of pipe sections or pieces that must be firmly connected to one another in order to be able to transmit both axial tensile loads and torques. For this purpose, a first coupling part is provided at one end of a pipe piece, which can be inserted axially into a receptacle of a second coupling part attached to the corresponding end of another pipe piece and is fastened there. The axial fixing takes place
• ··
häufig über eine Verschraubung, womit jedoch der Nachteil verbunden ist, daß die Verbindung sich im Bohrloch bei hohen axialen Belastungen lösen oder versagen kann, wodurch das untere Ende des Bohrgestänges im Bohrloch verbleibt und verloren ist.often via a screw connection, which has the disadvantage that the connection can come loose or fail in the borehole under high axial loads, causing the lower end of the drill rod to remain in the borehole and be lost.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung der genannten Art zu schaffen, mit der die Rohrteile auch bei hohen axialen Belastungen auszugssicher miteinander verbunden sind.The invention is based on the object of creating a pipe coupling of the type mentioned, with which the pipe parts are connected to one another in a pull-out-proof manner even under high axial loads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Rohrkupplung der genannten Art dadurch gelöst, daß das erste Kupplungsteil zumindest einen Vorsprung aufweist, der in einer eine radiale Komponente aufweisenden Richtung in eine Ausnehmung des zweiten Kupplungsteils einsetzbar ist, und daß ein Sicherungselement vorgesehen ist, das in eine Sperrstellung bringbar ist, in der eine radiale Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen verhindert ist.This object is achieved according to the invention in a pipe coupling of the type mentioned in that the first coupling part has at least one projection which can be inserted into a recess in the second coupling part in a direction having a radial component, and in that a securing element is provided which can be brought into a locking position in which a radial relative movement between the coupling parts is prevented.
Erfindungsgemäß wird das erste Kupplungsteil über seinen Vorsprung formschlüssig in der Ausnehmung des zweiten Kupplungsteils erhalten. Da die Ausnehmung sich in radia-5 ler Richtung des zweiten Kupplungsteils oder zumindest unter einem Winkel relativ zur Längsachse des zweiten Kupplungsteils erstreckt, ist ein Lösen des Eingriffs zwischen dem Vorsprung und der Ausnehmung allein durch axiale Kräfte nicht möglich. Vielmehr muß zum Lösen der Verbindung der Vorsprung in radialer oder entsprechend geneigter Richtung aus der Ausnehmung seitlich des zweiten Kupplungsteils herausgezogen werden. Eine derartige Bewegung ist jedoch in der Regel in einem Bohrloch durch die Bohrlochwandung verhindert.According to the invention, the first coupling part is held in the recess of the second coupling part in a form-fitting manner via its projection. Since the recess extends in the radial direction of the second coupling part or at least at an angle relative to the longitudinal axis of the second coupling part, it is not possible to release the engagement between the projection and the recess using axial forces alone. Rather, to release the connection, the projection must be pulled out of the recess to the side of the second coupling part in a radial or correspondingly inclined direction. However, such a movement is usually prevented in a borehole by the borehole wall.
Um die beiden Kupplungsteile in der axialen Ausrichtung zu halten, ist erfindungsgemäß desweiteren ein Sicherungselement vorgesehen, das die beiden Kupplungselemente in ihrer axial ausgerichteten Stellung hält.In order to hold the two coupling parts in the axial alignment, a securing element is further provided according to the invention, which holds the two coupling elements in their axially aligned position.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Kupplungsteil mit seinem Vorsprung unter einem Winkel von > 30° relativ zur Längsachse des zweiten Kupplungsteils in die Ausnehmung einsetzbar und im eingesetzten Zustand um den Vorsprung in eine zum zweiten,Kupplungsteil axial ausgerichtete Kuppelstellung schwenkbar ist. Dabei ist die Handhabung vereinfacht und insbesondere eine gute, symmetrische Kraftübertragung zwischen den beiden Kupplungsteilen gewährleistet, wenn auf entgegengesetzten Seitenflächen des ersten Kupplungsteils jeweils ein Vorsprung ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the first coupling part can be inserted into the recess with its projection at an angle of > 30° relative to the longitudinal axis of the second coupling part and, when inserted, can be pivoted about the projection into a coupling position axially aligned with the second coupling part. Handling is simplified and, in particular, good, symmetrical power transmission between the two coupling parts is ensured if a projection is formed on opposite side surfaces of the first coupling part.
Da die Vorsprünge beim Schwenken des zweiten Kupplungs-0 teils in die axial ausgerichtete Kuppelstellung dieSince the projections when pivoting the second coupling part into the axially aligned coupling position, the
Schwenkpunkte definieren, ist es zur Erzielung einer leichtgängigen Schwenkbewegung vorteilhaft, wenn die
Vorsprünge halbkugelförmig oder zylinderförmig ausgebildet
sind.
25To achieve a smooth pivoting movement, it is advantageous if the projections are hemispherical or cylindrical.
25
Um die beiden Kupplungsteile sicher und im wesentlichen spielfrei in der axial ausgerichteten Kuppelstellung zu halten, besitzt das zweite Kupplungsteil erfindungsgemäß eine rinnenförmigen Aufnahme, in der das erste Kupplungs-0 teil in der Kuppelstellung unter enger Passung aufgenommen ist.In order to hold the two coupling parts securely and essentially free of play in the axially aligned coupling position, the second coupling part according to the invention has a groove-shaped receptacle in which the first coupling part is accommodated with a tight fit in the coupling position.
Als Sicherungselement, das eine radiale Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen verhindert, ist vorzugsweiseAs a securing element that prevents radial relative movement between the coupling parts, preferably
4 ' "'&Ggr;· 4 '"'&Ggr;·
eine geschlitzte Rohrhülse vorgesehen, die drehbar am zweiten Kupplungsteil gelagert ist. In ihrer Sperrstellung umgreift die Rohrhülse sowohl das zweite Kupplungsteil als auch den in diesem angeordneten Abschnitt des ersten Kupplungsteils, so daß die Kupplungsteile in formschlüssiger Weise aneinander festgelegt sind.a slotted tubular sleeve is provided which is rotatably mounted on the second coupling part. In its locked position, the tubular sleeve encompasses both the second coupling part and the section of the first coupling part arranged in it, so that the coupling parts are secured to one another in a form-fitting manner.
Die Breite des Schlitzes der Rohrhülse ist so bemessen, daß sie im wesentlichen der Breite der Aufnahme des zweiten Kupplungsteils entspricht. Wenn der Schlitz der Rohrhülse über der rinnenförmigen Aufnahme angeordnet ist, kann das erste Kupplungsteils in die Aufnahme eingeschwenkt werden. Anschließend wird die Rohrhülse verdreht, so daß der Zugang der rinnenförmigen Aufnahme versperrt und das erste Kupplungsteil sicher in dieser gehalten ist.The width of the slot in the pipe sleeve is dimensioned so that it essentially corresponds to the width of the receptacle of the second coupling part. If the slot in the pipe sleeve is arranged above the channel-shaped receptacle, the first coupling part can be swiveled into the receptacle. The pipe sleeve is then rotated so that access to the channel-shaped receptacle is blocked and the first coupling part is held securely in it.
Häufig stellt sich das Problem, entlang des aus mehreren Rohrstücken zusammengesetzten Bohrgestänges eine Versorgungsleitung, beispielsweise eine Elektroleitung, in das Bohrloch hinabzuführen. Um diese Versorgungsleitung vor Beschädigungen beim Bohrvorgang zu schützen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß in den Rohrstücken und den Kupplungsteilen jeweils eine in Längsrichtung verlaufende Nut ausgebildet ist, wobei die Nuten in der axial ausgerichteten Kuppelstellung der Kupplungsteile unter Bildung eines Axialkanals miteinander fluchten. Die geschlitzte Rohrhülse, die auch diesen Axialkanal übergreift, dient somit gleichzeitig dazu, die Ver-0 sorgungsleitung an einem radialen Herausrutschen aus dem Axialkanal zu hindern.The problem often arises of leading a supply line, for example an electrical line, down into the borehole along the drill rod, which is made up of several pipe sections. In order to protect this supply line from damage during the drilling process, a further development of the invention provides that a longitudinal groove is formed in each of the pipe sections and the coupling parts, whereby the grooves are aligned with one another in the axially aligned coupling position of the coupling parts, forming an axial channel. The slotted pipe sleeve, which also overlaps this axial channel, thus simultaneously serves to prevent the supply line from slipping radially out of the axial channel.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines AusführungsbeispielsFurther details and features of the invention are apparent from the following description of an embodiment
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen: with reference to the drawing. Shown are:
Figur 1 einen Längsschnitt durch die zu kuppelnden Rohrstücke vor Eingriff der Kupplungsteile,Figure 1 shows a longitudinal section through the pipe sections to be coupled before engagement of the coupling parts,
Figur 2 die Rohrstücke gemäß Figur 1 in der axial ausgerichtete Kuppelstellung, undFigure 2 shows the pipe sections according to Figure 1 in the axially aligned coupling position, and
Figur 3 die Aufsicht III in Figur 2.Figure 3 is view III in Figure 2.
Figur 1 zeigt ein erstes Rohrstück 12, das auf einen Ansatz 11b eines ersten Kupplungsteils 11 aufgeschoben und mittels eines querverlaufenden Stiftes 13 an diesem fixiert ist. Das erste Kupplungsteil 11 besitzt in seinem hinteren, an das erste Rohrstück 12 angrenzenden Abschnitt einen Kragen 15 vergrößerten Durchmessers, mit dem es sich beim Einführen in ein nicht dargestelltes Bohrloch an der Bohrlochwandung abstützt. Gegebenenfalls 0 können in dem Kragen 15 zur Reduzierung von Reibungskräften Stützrollen gelagert sein.Figure 1 shows a first pipe section 12, which is pushed onto a projection 11b of a first coupling part 11 and is fixed to it by means of a transverse pin 13. The first coupling part 11 has a collar 15 of enlarged diameter in its rear section adjacent to the first pipe section 12, with which it is supported on the borehole wall when inserted into a borehole (not shown). If necessary, support rollers can be mounted in the collar 15 to reduce frictional forces.
An seinem vorderen freien Ende trägt das erste Kupplungsteil 11 zwei auf entgegengesetzten Seitenflächen angeordnete, halbkugelförmige Vorsprünge 17 (siehe Figur 3), die mittels eines Stiftes 18 an dem ersten Kupplungsteil 11 befestigt sind. Auf seiner Unterseite ist in dem ersten Kupplungsteil 11 ein federbelasteter Sicherungsstift 16 gelagert.At its front free end, the first coupling part 11 has two hemispherical projections 17 (see Figure 3) arranged on opposite side surfaces, which are fastened to the first coupling part 11 by means of a pin 18. A spring-loaded locking pin 16 is mounted on its underside in the first coupling part 11.
Auf der Oberseite des ersten Rohrstücks 12 ist eine in Längsrichtung verlaufende Nut 14 ausgebildet, die sich in einer entsprechenden, im ersten Kupplungsteil 11 ausgebildeten Nut 11a fortsetzt, so daß ein Axialkanal gebil-On the top of the first pipe section 12, a longitudinal groove 14 is formed, which continues in a corresponding groove 11a formed in the first coupling part 11, so that an axial channel is formed.
det ist (siehe Figur 3).det (see Figure 3).
Ein zweites Rohrstück 22, das mit dem ersten Rohrstück gekoppelt werden soll, ist auf einen Ansatz 21c eines zweiten Kupplungsteils 21 aufgeschoben und mittels eines querverlaufenden Stiftes 23 an diesem festgelegt. Wie die Querschnittsdarstellung in Figur 1 zeigt, besitzt das zweite Kupplungsteil 21 eine rinnenförmige Aufnahme 21b mit einem rechteckigen Querschnitt, in deren Seitenwandung auf gegenüberliegenden Seiten eine Ausnehmung 2 5 ausgebildet ist, die in im wesentlichen radialer Richtung des ersten Kupplungsteils 21 öffnet. Auf der der Öffnung der Ausnehmung 25 entgegengesetzten Seite ist in der Wandung des zweiten Kupplungsteils 21 eine Aussparung 28 ausgebildet.A second pipe section 22, which is to be coupled to the first pipe section, is pushed onto a projection 21c of a second coupling part 21 and secured to it by means of a transverse pin 23. As the cross-sectional view in Figure 1 shows, the second coupling part 21 has a channel-shaped receptacle 21b with a rectangular cross-section, in the side wall of which a recess 25 is formed on opposite sides, which opens in the essentially radial direction of the first coupling part 21. On the side opposite the opening of the recess 25, a recess 28 is formed in the wall of the second coupling part 21.
Im Bereich der rinnenförmigen Aufnahme 21b ist am zweiten Kupplungsteil 21 eine sich über deren Umfang erstreckende, geschlitzte Ringhülse 27 drehbar gelagert, wobei die Breite des Schlitzes 27a der Breite der rinnenförmigen Aufnahme 21b entspricht, wie der Querschnittsdarstellung in Figur 1 zu entnehmen ist.In the area of the channel-shaped receptacle 21b, a slotted ring sleeve 27 extending over its circumference is rotatably mounted on the second coupling part 21, the width of the slot 27a corresponding to the width of the channel-shaped receptacle 21b, as can be seen from the cross-sectional view in Figure 1.
Im Boden der rinnenförmigen Aufnahme 21b ist eine Durchbrechung 26 ausgebildet, durch die hindurch der federbelastete Sicherungsstift 16 des ersten Kupplungsteils 11 mit der Rohrhülse 27 in Anlage treten kann.An opening 26 is formed in the bottom of the channel-shaped receptacle 21b, through which the spring-loaded locking pin 16 of the first coupling part 11 can come into contact with the tubular sleeve 27.
Auf der Oberseite des zweiten Rohrstücks 22 ist ebenfalls 0 eine in Längsrichtung verlaufende Nut 24 ausgebildet, die sich in einer entsprechenden Nut 21a des zweiten Kupplungsteils 21 fortsetzt.On the top side of the second pipe section 22, a groove 24 running in the longitudinal direction is also formed, which continues in a corresponding groove 21a of the second coupling part 21.
Im folgenden soll der Kupplungsvorgang zwischen demThe following describes the coupling process between the
ersten und dem zweiten Kupplungsteil beschrieben werden.first and second coupling parts.
Wie Figur 1 zeigt, wird das erste Kupplungsteil 11 unter
einem Winkel von ca. 60° relativ zur Längsachse des
zweiten Kupplungsteils 21 mit seinem vorderen freien Ende von oben in die rinnenförmige Aufnahme 21b des zweiten
Kupplungsteils 21 eingeschoben, wobei die halbkugelförmigen
Vorsprünge 17 in die jeweilige Ausnehmung 2 5 eingreifen und in deren Bodenbereich unter enger Passung aufgenommen
werden. In dieser Stellung steht das untere, freie Ende des ersten Kupplungsteils 11 durch die Aussparung 28
hindurch am Boden der Aufnahme 21b des zweiten Kupplungsteils 21 hervor.As Figure 1 shows, the first coupling part 11 is
an angle of approximately 60° relative to the longitudinal axis of the
second coupling part 21 with its front free end from above into the channel-shaped receptacle 21b of the second
coupling part 21, whereby the hemispherical projections 17 engage in the respective recess 2 5 and are received in the bottom area with a tight fit
In this position, the lower, free end of the first coupling part 11 protrudes through the recess 28 at the bottom of the receptacle 21b of the second coupling part 21.
Aus dieser Stellung, in der die beiden Rohrstücke relativ zueinander abgewinkelt sind, wird das erste Kupplungsteil
11 um die in der Ausnehmung 25 aufgenommenen halbkugelförmigen
Vorsprünge 17 derart geschwenkt, daß das erste
Kupplungsteil 11 in die rinnenförmige Aufnahme 21b desFrom this position, in which the two pipe sections are angled relative to each other, the first coupling part 11 is rotated around the hemispherical
Projections 17 are pivoted so that the first
Coupling part 11 into the groove-shaped receptacle 21b of the
zweiten Kupplungsteils 21 gelangt und in dieser untersecond coupling part 21 and in this under
enger Passung aufgenommen ist. Dabei greift der federbelastete
Sicherungsstift 16 in die Durchbrechung 26 im
Boden der rinnenförmigen Aufnahme 21b ein und das vordere freie Ende des ersten Kupplungsteils 11 legt sich an eine
Schulter 19 des zweiten Kupplungsteils 21 an. Diesertight fit. The spring-loaded
Locking pin 16 into the opening 26 in the
bottom of the groove-shaped receptacle 21b and the front free end of the first coupling part 11 rests against a shoulder 19 of the second coupling part 21. This
Zustand, in dem die beiden Rohrstücke 12 und 22 sowie die beiden Kupplungsteile 11 und 21 miteinander fluchten, ist
in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Insbesondere aus
Figur 3 ist ersichtlich, daß in diesem Zustand die NutenThe state in which the two pipe sections 12 and 22 and the two coupling parts 11 and 21 are aligned with each other is shown in Figures 2 and 3. In particular,
Figure 3 shows that in this state the grooves
0 14, 11a, 21 a und 24 a miteinander fluchten und einen in
Längsrichtung des Bohrgestänges verlaufenden Axialkanal
bilden. Um das zweite Kupplungsteil 11 in seiner in der
rinnenförmigen Aufnahme 21b des zweiten Kupplungsteils 21 aufgenommenen Lage zu sichern, wird abschließend die0 14, 11a, 21 a and 24 a are aligned with each other and one in
Axial channel running longitudinally of the drill rod
To keep the second coupling part 11 in its
channel-shaped receptacle 21b of the second coupling part 21, the
Rohrhülse 27 derart verdreht, daß sie den Zugang der rinnenförmigen Aufnahme 21b überdeckt, wodurch das erste Kupplungsteil 11 an einer Schwenkung relativ zum zweiten Kupplungsteil 21 gehindert ist.Pipe sleeve 27 is rotated in such a way that it covers the access of the channel-shaped receptacle 21b, whereby the first coupling part 11 is prevented from pivoting relative to the second coupling part 21.
Auf die Verbindung einwirkende, axiale Zugkräfte werden über den Eingriff der Vorsprünge 17 in die Ausnehmungen 2 5 übertragen, während die Rohrhülse 2 7 diejenigen Querkräfte bzw. Momente aufnimmt, die die Kupplungsteile 11 und 21 hinsichtlich einer relativen Abwinkelung belasten.Axial tensile forces acting on the connection are transmitted via the engagement of the projections 17 in the recesses 2 5, while the tubular sleeve 2 7 absorbs those transverse forces or moments that load the coupling parts 11 and 21 with regard to a relative bend.
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