DE8815738U1 - Telescopic drill rods - Google Patents
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Abstract
Description
ZÜGEL VERTFi. D. EUROPÄISCHEN PAfENfAMf
4Ö00 DÜSSELDORF 11REINS VERTFi. OF THE EUROPEAN PAfENfAMf
4Ö00 DÜSSELDORF 11
RHEINÄLLEE 147 · TEL. (Öäii) BÖ491Ö 16 ' Dezember 1988RHEINÄLLEE 147 · TEL. (Öäii) BÖ491Ö 16 ' December 1988
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Hirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH in D-5140 ErkelenzHirth Machine and Drilling Equipment Factory GmbH in D-5140 Erkelenz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Teleskop-Bohrgestänge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a telescopic drill rod according to the preamble of claim 1.
Bei Teleskop-Bohrgestangen sind wenigstens 2*ei koaxiale Gestängeteile bzw. wenigstens ein Gestängeteil und eine sog. Kellystange relativ zueinander axial verschiebbar. Der innerste Gestängeteil bzw. die Kellystange ist dabei an einem Seil aufgehängt. Seine Drehung erhält das Gestänge bei einer zweckmäßigen Ausführung über einen Mitnehmer, der an einen Kraftdrehkopf oder ein entsprechendes Aggregat zur Drehmomenterzeugung anschließbar ist und mit einem Innenprofil in ein Außenprofil des zugehörigen Gestängeteiles eingreift. Die Teile des Gestänges sind so gestaltet, daß außer der übertragung von Drehmomenten jeweils auch in bestimmten Relativpo^itionen derselben eine Druckkraft von einem auf den anderen Teil in einer Richtung, nämlich zum Kerkzsug hin, übertragen werden kann, um einen Andruck auf das Werkzeug auszuüben. Es sind dabei verschiedene Ausführun gen möglich.In telescopic drill rods, at least two coaxial rod parts or at least one rod part and a so-called Kelly bar can be moved axially relative to one another. The innermost rod part or the Kelly bar is suspended from a rope. In a practical design, the rod is rotated by a driver that can be connected to a power rotary head or a corresponding unit for generating torque and that has an inner profile that engages an outer profile of the associated rod part. The parts of the rod are designed in such a way that, in addition to the transmission of torque, a compressive force can also be transmitted from one part to the other in one direction, namely towards the core pull, in certain relative positions of the same, in order to exert pressure on the tool. Various designs are possible.
Am oberen oder äußeren Gestängeteil kann die Ausbildung insbesondere so sein, daß ein Außenprofil an diesemOn the upper or outer rod part, the design can be particularly such that an outer profile on this
Dr.4nq. GOftHOLÖ KOSCHOLKE y Dr.4nq. GOftHOLÖ KOSCHOLKE y
£2»£2»
Gestängeteil in seiner1 Länc/serstreckung an einer oder mehreren Stellen unterbrochen bzw* so gestaltet ist/ daß sich Druckaufnahmeflachen ergeben, auf die sich Bereiche des Mitnehmers auflegen können, Um eine Andruckkraft auszuüben· In dieser oder Ähnlicher Heise lassen sich auch Druckaufnahmeflächen an weiteren Gestängeteilen vorsehen.The rod part is interrupted in its longitudinal extension at one or more points or is designed in such a way that pressure-absorbing surfaces are created on which areas of the driver can rest in order to exert a pressing force. In this or similar ways, pressure-absorbing surfaces can also be provided on other rod parts.
Zur Dämpfung von Stoßen, wie sie insbesondere beim Ineinanderschieben der Gestängeteile auftreten, ist zumindest am innersten oder letzten Gestängeteil bzw« ( &igr; einer Kellystange ein Stoßdämpfer vorgesehen. Bei einerTo dampen shocks, such as those that occur when the rod parts are pushed together, a shock absorber is provided at least on the innermost or last rod part or on a Kelly bar.
einfachen und robusten Ausführung ist dies ein mit einer Druckfeder ausgestatteter Dämpfer. Ein weiterer Stoßdämpfer ist zweckmäßig im oberen Bereich des Teleskop-Gestänges vorhanden.In a simple and robust design, this is a damper equipped with a compression spring. Another shock absorber is conveniently located in the upper area of the telescopic rod.
Soll eine große Bohrtiefe erreicht werden, so wird das betreffende Teleskop-Gestänge nach und nach bis auf seine maximale Länge ausgeschoben. Beim letzten Nachsetzvorgang bleibt dabei die Innenstange mit dem auf der Sohle des Bohrloches stehenden Bohrwerkzeug in ihrer Lage, während sich der nächste, benachbarte Teil des Gestänges und dessen andere Teile durch .entsprechende Bewegung des Vorschubantriebs relativ zur Innenstange verschieben. Bei Beginn des sich anschließenden Bohrvorganges erfolgt wiederum ein solcher Eingriff der Gestängeteile untereinander, daß eine Druckkraft über alle Teile bis zur Innenstange und damit zum Werkzeug übertragen werden kann*If a large drilling depth is to be achieved, the relevant telescopic rod is gradually extended to its maximum length. During the last adjustment process, the inner rod with the drilling tool standing on the bottom of the borehole remains in its position, while the next, adjacent part of the rod and its other parts move relative to the inner rod by the corresponding movement of the feed drive. At the start of the subsequent drilling process, the rod parts again engage with one another in such a way that a pressure force can be transmitted across all parts to the inner rod and thus to the tool*
Je nach den Gegebenheiten kann es notwendig oder wünschenswert sein, in gewissen Bohrtiefen, die nicht die Ausnutzung der vollen Länge des Teleskop-Gestänges erfordern, mit einem großen Bohr-Andruck zu arbeiten. Bei üblichen Gestängen ist es auch in einem solchen FallDepending on the circumstances, it may be necessary or desirable to work with a high drilling pressure at certain drilling depths that do not require the use of the full length of the telescopic rod. With conventional rods, it is also possible in such a case
niäht ausgeschlossen, daß die Inhenstänge unbeabsichtigt freigegeben wird* Die Innenstänge iöt aber mir begrenzt belastbar, so daß sie einer Druckkraft, die von den übrigen Öestängeteilen noch gut aufgenommen Und übertragen werden kann, möglicherweise nicht mehr standhält und beschädigt wird oder sogar knickt, was eine kostspielige Reparatur des Gestänges notwendig machen würde.It cannot be ruled out that the inner rods will be released unintentionally* However, the inner rods have a limited load-bearing capacity, so that they may no longer be able to withstand a compressive force that can still be easily absorbed and transmitted by the other parts of the rods and may become damaged or even bend, which would make a costly repair of the rods necessary.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Teleskop-Gestänge der erläuterten Art zu schaffen, das bei einem Arbeiten mit erhöhtem Andruck eine unbeabsichtigte Einbeziehung der ( ) Innenstange in den Vorgang und damit die Gefahr einerThe object of the invention is to create a telescopic rod of the type described, which when working with increased pressure prevents an unintentional inclusion of the ( ) inner rod in the process and thus the risk of
Beschädigung oder Zerstörung der letzteren ausschließt« Die Erfindung strebt dabei auch eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung im einzelnen an. Heitere mit alledem in Verbindung stehende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.Damage or destruction of the latter is excluded" The invention also aims at an advantageous design of the device in detail. The problems associated with all this, which the invention deals with, emerge from the respective explanation of the solution shown.
Die Erfindung sieht eine Kupplungsvorrichtung für die Innenstange und den ihr benachbarten Gestängeteil vor, die einen abnehmbaren, im montierten Zustend den Stoßdämpfer der Innenstange übergreifenden und der Innenstange , . eine begrenzte axiale Beweglichkeit relativ zum benachThe invention provides a coupling device for the inner rod and the rod part adjacent to it, which has a removable, in the assembled state overlapping the shock absorber of the inner rod and the inner rod , . a limited axial mobility relative to the adjacent
barten Gestängeteil belassenden Kupplungsteil enthält.contains the coupling part leaving the exposed rod part.
Eine solche Kupplungsvorrichtung ermöglicht es in einfacher Heise, die Innenstange im Bedarfsfall schnell mit dem benachbarten Gestängeteil zu verbinden. Dabei wirdSuch a coupling device makes it possible to quickly connect the inner rod to the adjacent rod part if necessary.
die Funktion des Stoßdämpfers nicht beeinträchtigt. Die Vorrichtung ist unkompliziert und leicht zu handhaben.the function of the shock absorber is not affected. The device is uncomplicated and easy to handle.
Der abnehmbare Kupplungsteil läßt sich ohne weiteres in seiner Gestaltung den Gegebenheiten anpassen. Bei einer zweckmäßigen Ausführung ist er käfigartig ausgebildet.The design of the removable coupling part can be easily adapted to the circumstances. In a practical design it is designed like a cage.
Vorteilhaft besteht der abnehmbare Kupplungsteil aus aswei Hälften, die durch Schrauben miteinander Verbünden werden können. Dies kann an beiden Teiluttgsstellen der Fall sein. An einer Seite können die Teile oder Hälften auch scharnierartig aneinander angelenkt sein.The removable coupling part advantageously consists of two halves that can be connected to one another using screws. This can be the case at both points of connection. On one side, the parts or halves can also be hinged together.
Bei einer sehr zweckmäßigen Ausführung ist der abnehmbare Kupplungsteil mit einem Kopf am freien Ende des der Innenstange beanchbarten Gestängeteiles festlegbar, und es ist im Abstand vom Kopf ein Auflager für wenigstens einen radialen Vorsprung od.dgl. der Innenstange oderIn a very practical design, the removable coupling part can be fixed with a head at the free end of the rod part adjacent to the inner rod, and there is a support at a distance from the head for at least one radial projection or the like of the inner rod or
eines mit ihr verbundenen Teiles vorgesehen. Der Vorsprung kann insbesondere als geteilter Ring ausgebildet sein.of a part connected to it. The projection can in particular be designed as a split ring.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention emerge from the following explanation of embodiments, from the associated drawings and from the claims. They show:
Fig. 1 ein vierteiliges Teleskop-Bohrgestänge in eingeschobenem Zustand,Fig. 1 a four-part telescopic drill rod in inserted state,
,->. Fig. 2 den unteren Teil des Gestänges nach Fig. 1 in,->. Fig. 2 the lower part of the rod according to Fig. 1 in
einem Zustand, bei dem mit Ausnahme der Innenstange alle Teile ausgeschoben sind (gekuppelte Innenstange),a state in which all parts except the inner rod are extended (coupled inner rod),
Fig. 3 die aus dem ihr benachbarten Gestängeteil ausgeschobene (entkuppelte) Innenstange bei dem Gestänge nach Fig. lr Fig. 3 the inner rod pushed out (uncoupled) from the adjacent rod part in the rod according to Fig. l r
einzelnen, halb im Schnitt und halb in Ansicht, bei zusammengeschobenem Gestänge,individual, half in section and half in view, with the rods pushed together,
Kupplungsvorrichtung mit Veranschaulichung eines ausgeschobenen Zustandes,Coupling device with illustration of an extended state,
Fig. 6 eine der Fip. 4 entsprechende Darstellung der ^ Kupplungsvorrichtung in einem Andruckzustand,Fig. 6 is a representation of the coupling device in a pressure state, corresponding to Fig. 4,
Fig. 7 einen Kupplungsteil in Ansicht bzw. im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 8,Fig. 7 a coupling part in view or in section along the line VII-VII in Fig. 8,
Fig. 9 bis 11 den Figuren 4 bis 6 entsprechende Darstellungen dedes Gestänges in entkuppeltem Zustand der Innenstange.Fig. 9 to 11 are representations of the linkage corresponding to Fig. 4 to 6 in the uncoupled state of the inner rod.
Wenn in dieser Beschreibung die Angäben "oben" und &Ggr; "unten" verwendet werden, so gilt dies im Hinblick aufWhen in this description the words "above" and &Ggr; "below" are used, this applies with regard to
die Zeichnung. Zugleich entspricht dies auch den meisten Einsatzfallan des Gestänges selbst.the drawing. At the same time, this also corresponds to most of the applications of the rod itself.
Die Darstellung des zusammengeschobenen vierteiligen Teleskop-Gestänges in Fig. 1 läßt folgende Elemente erkennen: einen im wesentlichen als Rundrohr ausgebildeten äußeren Gestängeteil 1, einen Mitnehmer 5, der an einen nicht gezeigten Kraftdrehkopf od.dgl. anschließbar ist und sowohl ein Drehmoment als auch eine Druckkraft auf das Gestänge ausüben kann, eine im Bereich des oberen Endes des äußeren Gestängeteiles 1 angeordnete Führungs-The representation of the pushed-together four-part telescopic rod in Fig. 1 shows the following elements: an outer rod part 1 essentially designed as a round tube, a driver 5 which can be connected to a power rotary head or the like (not shown) and can exert both a torque and a pressure force on the rod, a guide arranged in the area of the upper end of the outer rod part 1
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und Stoßdämpfer-Einheit 6, ein Gabelstück 7 mit Anschluß für ein Seil 8, eine insgesamt mit der Zahl 11 bezeichnete Kupplungsvorrichtung und den unteren Endbereich einer den innersten Teil des Gestänges bildenden Innenstange mit Anschlußstück 9 für ein Werkzeug.and shock absorber unit 6, a fork piece 7 with a connection for a rope 8, a coupling device designated overall with the number 11 and the lower end area of an inner rod forming the innermost part of the rod assembly with a connection piece 9 for a tool.
Die zur übertragung von Drehmoment und Andruckkräften vom Mitnehmer 6 auf die Gestängeteile und von einem auf den anderen Gestängeteil dienenden Elemente sind nicht dargestellt. Sie können von bekannter Ausbildung sein. ( )The elements used to transmit torque and pressure forces from the driver 6 to the rod parts and from one rod part to the other are not shown. They can be of known design. ( )
Fig. 2 zeigt einen Teil des Teleskop-Gestänges in einem Zustand, bei dem die Innenstange 4 mit einem ihr unmittelbar benachbarten und zu ihr koaxialen nächsten Gestängeteil 3 durch die Kupplungsvorrichtung 11 verbunden ist und beide Gestängeteile 3, 4 aus einem nächstanschließenden Gestängeteil 2 ausgeschoben sind. Der Gestängeteil 2 ist dabei seinerseits aus dem äußeren Gestängeteil 1 ausgeschoben. Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß das Gabelstück 7 mit dem Anschluß für das Seil 8 am oberen Ende der Innenstange 4 angebracht ist.Fig. 2 shows a part of the telescopic rod in a state in which the inner rod 4 is connected to a rod part 3 that is immediately adjacent to it and coaxial with it by the coupling device 11 and both rod parts 3, 4 are pushed out of a next rod part 2. The rod part 2 is in turn pushed out of the outer rod part 1. It can also be seen from Fig. 2 that the fork piece 7 with the connection for the cable 8 is attached to the upper end of the inner rod 4.
( Bei dem in Fig. 2 gezeigten Zustand des Teleskop-Gestän ( In the state of the telescopic rod shown in Fig. 2
ges, bei dem also die Innenstange 4 nicht ausgefahren ist, kann mit erhöhtem Andruck gearbeitet werden, ohne die Innenstange zu gefährden.ges, i.e. where the inner rod 4 is not extended, work can be carried out with increased pressure without endangering the inner rod.
In Fig. 3 ist dio Kupplung zwischen den Gestängeteilen und 3 gelöst, so daß die Innenstange 4 durch Nachlassen des Seiles 8 auch aus dem benachbarten Gestängeteil 3 ausgeschoben werden konnte. Mit der Zahl 10 ist ein Stoßdämpfer im Beifeich des unteren Endes der Innenstange 4 bezeichnet. Int gekuppelten Zustand/ wie ihn die FigureiiIn Fig. 3, the coupling between the rod parts 1 and 3 is released, so that the inner rod 4 can also be pushed out of the adjacent rod part 3 by releasing the cable 8. The number 10 designates a shock absorber in the area of the lower end of the inner rod 4. In the coupled state as shown in the figure
1 und 2 zeigen, wird der Stoßdämpfer 10 von einem Teil der Kupplungsvorrichtung 11 übergriffen.1 and 2 show, the shock absorber 10 is overlapped by a part of the coupling device 11.
Eine vorteilhafte Ausführung der Kupplungsvorrichtung wird nachstehend anhand der Figuren 4 bis 8 im einzelnen erläutert.An advantageous embodiment of the coupling device is explained in detail below with reference to Figures 4 to 8.
Am unteren Ende des der Innenstange 4 benachbarten Gestängeteiles 3 ist ein Ring 12 mit einer umlaufenden Hut 13 befestigt. In die letztere greift ein radial nach C) innen gerichteter Bund 14 am Kopf 15 eines abnehmbarenA ring 12 with a circumferential cap 13 is attached to the lower end of the rod part 3 adjacent to the inner rod 4. A collar 14 directed radially inwards on the head 15 of a removable
Kupplungsteiles 16 ein. Der letztere ist bei dem gezeigten vorteilhaften Ausführungsbespiel käcigartig ausgebildet, wie auch aus Fig. 7 hervorgeht. Er besteht aus zwei nittels Scharniere oder auf andere geeignete Weise gelenkig miteinander verbundenen Hälften 16a, 16b, so daß ei* in auseinandergeklapptem Zustand um die betreffenden Teile des Gestänges herumgelegt werden kann. Die beiden Hälften werden dann durch Schrauben 17 miteinander verspannt.coupling part 16. The latter is designed like a cage in the advantageous embodiment shown, as can also be seen in Fig. 7. It consists of two halves 16a, 16b which are connected to one another by means of hinges or in another suitable manner, so that it can be laid around the relevant parts of the rod in the unfolded state. The two halves are then clamped together by screws 17.
Der Kupplungsteil 16 weist im Anschluß an den Kopf 15 ( j einen mit Offnungen 18 versehenen Handbereich 19 auf,The coupling part 16 has, in connection with the head 15 ( j a hand area 19 provided with openings 18,
der unten in einem ringförmigen Ansatz 20 mit einer inneren Schulterfläche 20a endet.which ends at the bottom in an annular extension 20 with an inner shoulder surface 20a.
Die Innenstange 4 ist durch einen Bolzen 21 mit einem Mitnehmerstück 22 verbunden, an dem sich der Anschluß für ein Werkzeug befindet (der Verbindungsschaft eines solchen ist lediglich strichpunktiert angedeutet) und das zugleich über einen Ringteil 23 eine Abstützung für •ine als Druckfeder wirkende Schraubenfeder 24 des Stoßdämpfers 10 bildet. Das andere Ende der Feder 24The inner rod 4 is connected by a bolt 21 to a driver piece 22, on which the connection for a tool is located (the connecting shaft of such a tool is only indicated by a dot-dash line) and which at the same time forms a support for a coil spring 24 of the shock absorber 10, which acts as a compression spring, via a ring part 23. The other end of the spring 24
Il * I
III ·I * I
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4 11'Il K
4 11'
liegt an einem auf der Innenstange 4 verschiebbaren Ringkörper 25 an.rests on a ring body 25 which can be moved on the inner rod 4.
In eine Ringnut 26 des Mitnehmerstückes 22 ist ein geteilter Anschlagring 27 eingelegt, dessen Hälften durch eine Schraube 28 miteinander verbunden sind. An der diametral gegenüberliegenden Stelle können die beiden Ringhälften scharnierartig aneinander angelenkt oder auch durch eine Schraube verbunden sein. Auf demA split stop ring 27 is inserted into an annular groove 26 of the driver piece 22, the halves of which are connected to one another by a screw 28. At the diametrically opposite point, the two ring halves can be hinged to one another or connected by a screw. On the
e. Anschlagring 27 sitzt ein Distanzstück 29, dis beim e . Stop ring 27 is fitted with a spacer 29, which
' Hindurchschieben des Gestänges durch den Mitnehmer 6 (in' Pushing the rod through the driver 6 (in
Fig. 1 nach oben) an den letzteren zur Anlage kommen kann und dadurch den Verschiebeweg begrenzt.Fig. 1 upwards) can come into contact with the latter and thereby limits the displacement path.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Zustand ist das Gestänge zusammengeschoben, wie es auch in Fig. 1 der Fall ist. Der Anschlagring 27 liegt dabei auf der inneren Schulterfläche 20a des Ansatzes 20 des Kupplungsteiles 16 auf. Die Innenstange 4 kann sich deshalb nicht weiter aus dem benachbarten Gestängeteil 3 ausschieben. Das gleiche gilt für den Zustand nach Fig. 5, wo angedeutet ist, daß sich die Gestängeteile 1, 2 und 3 relativ zueinander \ verschoben haben. Die Innenstange 4 behält ihre lageIn the state shown in Fig. 4, the rods are pushed together, as is also the case in Fig. 1. The stop ring 27 rests on the inner shoulder surface 20a of the projection 20 of the coupling part 16. The inner rod 4 can therefore not be pushed out further from the adjacent rod part 3. The same applies to the state according to Fig. 5, where it is indicated that the rod parts 1, 2 and 3 are pushed together relative to each other . The inner rod 4 retains its position
relativ zu dem Gestängeteil 3 bei. In Fig. 6 ist ein Arbeitszustand gezeigt, bei dem mit hohem Andruck gebohrt werden kann. Die Feder 24 des Stoßdämpfers 10 ist hierbei zusammengedrückt. Demzufolge hat der Anschlagring 27 nun Abstand von der Schulterfläche 20a.relative to the rod part 3. Fig. 6 shows a working state in which drilling can be carried out with high pressure. The spring 24 of the shock absorber 10 is compressed. As a result, the stop ring 27 is now at a distance from the shoulder surface 20a.
Die Figuren 9 bis 11 veranschaulichen entsprechende Zustände, wie sie in den Figuren 4 bis 6 gezeigt sind, nun aber bei gelöster Kupplung zwischen der Innenstange 4 und dem benachbarten Gestängeteil 3. Der Kupplungsteil 16 ist dabei also abgenommen. Besonders 'Fig. 10 läßtFigures 9 to 11 illustrate corresponding states as shown in Figures 4 to 6, but now with the coupling between the inner rod 4 and the adjacent rod part 3 released. The coupling part 16 is therefore removed. Figure 10 in particular shows
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erkennen, daß die Innenstange 4 nun frei ist Und sich beim Nachlassen des Seiles 8/ an dem sie hängt, aus dem benachbarten Gestängeteil 3 aüsschieben kann. In Fig. 3 ist der «ich ergebende Endzustand gezeigt*recognize that the inner rod 4 is now free and can be pushed out of the adjacent rod part 3 when the rope 8/ on which it hangs is released. The resulting final state is shown in Fig. 3*
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw« in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen» sofern der &sgr;&idiagr;&idiagr;&agr;&idigr;&iacgr;&udiagr; dec TeCiirij-k c5 Zulaßt, für dxCii &agr;&idiagr;&idiagr;&bgr;&khgr;&idigr;&idiagr;All features mentioned in the above description or shown in the drawing are intended to be the same as those described in the specification, provided the technical specifications are accurate.
oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.or in combinations may be considered to fall within the scope of the invention.
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1989
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