DE2744080A1

DE2744080A1 - Stossdaempfende, drehbare antriebskupplung

Info

Publication number: DE2744080A1
Application number: DE19772744080
Authority: DE
Inventors: John Thompson Work
Original assignee: BJ Hughes Inc
Current assignee: Tarkett USA Inc
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-09-29
Publication date: 1978-06-01
Also published as: CA1060880A; FR2371602B1; JPS5526272B2; JPS5365546A; RO77450A; AT352054B; US4109488A; NL7710220A; ATA696177A; FR2371602A1; GB1547954A; DE2744080C2

Description

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3J-Hughe3 Inc., Long Beach, California 90805, V.St.A.

Stoßdämpfende, drehbare Antriebskupplung

Die Erfindung betrifft eine stoßdämpfende, drehbare Antriebskupplungseinheit zum antriebsmäßigen Koppeln einer rohrförmigen Antriebswelle mit einer axial ausgerichteten, angetriebenen
Welle eines drehbaren Sprenglochbohrers.

Bislang sind Kupplungen zum antriebsmäßigen Koppeln der Antriebseinrichtung eines Sprenglochbohrers mit dem oberen Ende eines Stranges von Bohrstählen verwendet worden. Ziel der Erfindung ist es, für eine effektivere Antriebskupplung, insbesondere hinsieht der stoßdämpfenden Wirkung, zu sorgen.

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Die Erfindung sorgt -Uv eine· ..toßdämpf ende, drehbare Antriebsluipplung c einheit zum antriebümüBigen Koppeln einer rohrförmigen Antriebswelleneiririclitung mit einer axial ausgerichteten, rolirförnigen angetriebenen Welleneinrichtung eines drehbaren Sprenglochbohrers, dia sich kennzeichnet durch eine ringförmige, mitnehmbare Platte mit einer zur allgemeinen Achse der Welleneinrichtung auürichtbaren Achoe, durch eine ringförmige Mitnehmerplatte, die- parallel zur und im axialen Abetand von der mitnehmbaren Platte angeordnet ist, durch einen ringförmigen Körper aus elastischem, elaatomeren Material, der sandwichartig zwischen den Platten angeordnet ist, wobei der Körper mit einem Ende mit einer Fläche der mitnehmbaren Platte und mit dem anderon Ende mit der gegenüberliegenden Fläche der Mitnehmerplatte verklebt int, durch einen von den ringförmigen Platten und dem ringförmigen Körper gebildeten axialen Strömungskanal für ein Druckgas zum Bohren, durch eine ^.iiL;.h? an jeder Platte kreisförmig angeordneter Zapfeneinrichtungen, die allgemein axial vorragen und mit komplementär ausgebildeten, mitnehmenden Aussparungen an der rohrförmigen Antriebswelle und mit komplementär ausgebildeten, mitnehmbaren Aussparungen an der rohrförmigen niit-nehmbaren Welle in Eingriff bringbar sind, und durch an den Platten vorgesehene Befestigungselemente, die mit entsprechenden Befestigungselementen zwecks Aufrechterhaltung des entsprechenden Eingriffs zwischen den Zapfeneinrichtungen und den mitnehmenden Aussparungen zusammenwirken.

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Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit stellt eine solide, einfach, aufgebaute Konstruktion dar, weist eine lange Betriebslebencdauer auf, ict in einem Bohrerstrang leicht einbaubar und bei Bedarf schnell und bequem auswechselbar. Die Kupplungseinheit v/eist Met all zapf en zur Aufnahme und Abgabe eines Drehmomentes sowie Befestigungselemente zwecks Befestigung in dem Bohrerstrang auf, wobei die Befestigungselemente axial gerichtete Kräfte, die die Kupplungseinheit von dem Bohrerstrang zu trennen trachten, aufnehmen, ohne ein Drehmoment auf die Kupplungseinheit und von letzterer übertragen zu müssen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung. In letzterer sind:

Fig. 1 die Ansicht eines Grundrisses einer stoßdämpfenden, drehbaren Antriebskupplungseinheit gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Aufrißansicht, teilweise im Schnitt, der Teile eines drehbaren Sprenglochbohrers, der die Kupplungseinheit nach Fig. 1 und 2 auf v/eist,

Fig. 4· die Ansicht einer Zusammensetzung der in Fig. 3 gezeigten Teile des drehbaren Sprenglochbohrers teilweise im Schnitt,

Fig. 5 eine bruchstückartige Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4-, wobei bestimmte Teile weggelassen sind, und

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines vertikalen Sohrdtts

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-.inc r.ruch.'-.tückr: de.": Zusammenbaus nach ±⁷ig. 4 ·

Wie aus den Fig. 1 un;i 2 hervorgeht, v/eist die stoßdämpf ende, drehbare Antriebskupplungseinheit 11 eine ringförmige, mitnehmbaro Platte 12 am Oberteil und eine ähnliche ringförmige Mtnehcierplatte 13 am Unterteil auf. Diese beiden Platten sind axial ausgerichtet und vertikal im Abειand und parallel zuein- and 3r finge οrdne t.

Die Liitnehmbare Platte 12 weist eine Anzahl aufrechtstehender Zapfen 14 auf, und zwar acht bei der dargestellten Aueführungsforn der Erfindung. Je nach Bedarf können aber auch mehr oder weniger Zapfen verwendet werden. Die Zapfen sind kreisförmig uu die mitgenommene Platte angeordnet, und zwar vorzugsweise im gleichen Abstand zu einander. In ähnlicher Weise weist die Mitnelunarplatte 13 eine gleiche Anzahl von herabhängenden Zapfen 15 in entsprechender Anordnung auf. Zur Vereinfachung der Herstellung können das Ober- und das Unterteil der Anordnung aus Platten und Zapfen gleich ausgebildet werd.en.

Aus den Fig. 2 und 6 geht im Schnitt ein Zapfen 14 hervor, der, identisch mit den anderen Zapfen, zylindrisch ausgebildet ist und beispielsweise eine Länge von ungefähr dem 2 1/2-fachen der Dicke der Platte 12 aufweist. Das obere Ende des Zapfens weist einen abgeschrägten Rand 16 und das untere Ende des Zapfens einen kleineren, abgeschrägten Rand· 17 auf. Der Zapfen besitzt eine sich axial erstreckende Bohrung 18, die mit einem

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Gewinde 19 versehen ist.

Der Zapfen 14 ist in engem laßsitz in einer Bohrung 21 in u.er Hatte 12 aufgenommen, wobei die oberen und unteren Häni. bzw. 23 der Bohrung abgeschrägt sind. Der Zapfen ist in der Bohrung derart angeordnet, daß ceine Bocenflache 24- mit der Bodenfläche 25 der Platte 12 fluchtet. Ferner ist er in der 3ohrung durch eingeschweißtes Metall 26 und 27 befestigt.

Eine verhältnismäßig dünne /Scheibe 28 ist an der unteren oder inneren Fläche 24 des Zapfens schweißmäßig bei 29 befestigt, wobei die Scheibe das innere Ende der Bohrung 18 verschließt.

Die Zapfen 14 und 15 sind mit ihren Hauptachsen zur Hauptachse der ringförmigen Platten 12 und 13 parallel angeordnet.

Die Platten 12 und 13, die Zapfen 14 und 15 und die Scheiben 28 sind vorzugsweise aus legiertem Stahl hergestellt oder gegossen.

Sandwichartig zwischen der oberen und unteren Plattenanordnung 12 und 13 ist ein ringförmiger Körper 31 aus elastomeren Material, wie z.B. aus natürlichem oder synthetischem Gummimaterial, angeordnet, der zur Erzielung der gewünschten Elastizität, Zähigkeit und Federgröße für die aufeinanderstoßenden Lasten kompoundiert und gehärtet ist. Typischerweise v/eist der gehärtete Gummi einen Härtemeßbereich von 35 bis 75 Shore-Härte

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A auf. Der Gummi körper irrt an eier unteren fläche 25 der oberen Plattenanordnung an der gesamten gegenseitigen Kontaktfläche angeklebt. In gleicher Weise ist der Gummikörper ait der oberen Fläche 32 der unteren Plattenanordnung an der gesamten, gegenseitigen Kontaktfläche festgeklebt. Eautcchukkitt wird vorzugsweise zwecks Herateilung einer festen Klebverbindung ζ ./Ischen dem Metall un-J dein Guaini verwendet, und der Gummikörper, der KautGchukkitb und die Metallteile werden alc Einheit gehärtet.

Wie au:.· If¹Ig. 3 hervorgeht, v/erden die auseinandergezogen dargectellten Teile von der Ilupplungoeinheit 11, einem rohrförnigen Mitnehraerelement 33 und einem rohrförmigen, mitnehmbaren Element 3^ gebildet.

s Hitnehmerelement 33 weist einen zentrischen Zapfen 35 mit einer sich durch ihn axial erstreckenden Bohrung 36 auf. Der Zapfen verjüngt sich nach oben und ist mit einem Außengewinde 37 versehen. Das untere Ende des Zapfens ist an einen sich radial erstreckenden Flansch 38 angepaßt, der an ihm angeschweißt und mit einer Anzahl sich nach unten öffnende Aussparungen 39 versehen ist, die sich mit den einzelnen, aufrechtstehenden Zapfen 14 der Platte 12 in Ausrichtung befinden. Die Aussparungen sind größenmäßig derart ausgelegt, daß sie beim Zusammenbau der Teile bequem die entgegengesetzten Zapfen 14 aufnehmen, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Jede Aussparung weist eine zentrische, zylindrisch ausgesenkte Bohrung 41 zum Ein-

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setzen des Jchcftes eines kappencchraubenartigon Bcfcstigungselementes 45 auf, wodurch der ochaft in die Bohrung des gegenüberliegenden Zapfens 14 einschraubbar ist. J:r Kopf 44 der Kappenschraube weist eine durchmessermäßige Bohrung 45 auf, durch die ein nicht dargestellter Verriegelungsdraht führbar ist, um ein Lösen der Schraube durch Erschütterung zu verhindern.

Das rohr'Γ:·]" g^., mitnehmbare Element 34 weist ein zentrisches Gehäuse 46 mit einem arial gerichteten Innenhohlraum 47 auf, der ein sich nach oben verjüngendes Innengewinde 48 aufweist. Eine Aicialbohrung 49 ist in dem Gehäuse vorgesehen und erstreckt sich von dem Hohlraum 47 zur Oberfläche des Gehäuses. Ein Flansch 51 i^ßt an dem oberen Ende des Gehäuses ange schweißt. Der Flansch weist sich nach oben öffnende Aussparungen 52 auf, in die sich die Zapfen 15 der Mitnehmerplatte

13 in derselben Weise einfügen, wie das bei den Zapfen 14 und den Aussparungen 39 der Fall ist. Kappenschrauben 43 sind zur Befestigung des Flansches an den Zapfen 15 vorgesehen.

Die einzelnen Teile, die in Fig. 3 in auseinandergezogener Anordnung dargestellt sind, sind in Fig. 4 zusammengebaut gezeigt. Die von der mitnehmbaren Platte 12 getragenen Zapfen

14 sind innerhalb der entsprechenden Aussparungen 39 des Flansches 38 des rohrförmigen Mitnehmerelementes 33 angeordnet und darin mittels der Kappenschrauben 43 gehalten. In ähnlicher Weise sind die von der Mitnehmerplatte 13 getragenen Zapfen

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in den Aussparvaigsn 52 im ZL an. j c Ii 51 ^c^;: rohrförmigen, mitnohmbaren ElousSxtes 34- angeordnet und darin mittel;': anderer Lapponschrauben 4-3 gehalten.

A₁J. 5 zsigt dio kreisförmige Anordnung dar Aussparungen 39 in ion Flansch 38 der: rohrförmigen Hitnehmerelementes.

In Einsatz i _>t die in J?ig. 4- gezeigte Anordnung in dem Bohrerotrang eine ν drehbaren oprengbohrlochbohrerc eingebaut, v/obei CiLxz rohrförmige Hitnelimerelemont 33 durch das Gewinde 37 mit einer rohrförmigen Antriebswelle gev/indemäßig befeotigt und mit einen rohrförmigen Bohrer oder mit einem Strang von rohrförnigsn otahlbohrerab,schnitten gev;indemäßig in dem Gehäuse 46 üc,:^: rohrförmigen, antreibbaren Elementec ΤΛ verbunden iüt. üor Bohrerctrang geht an meinem unteren Ende in einen drehbaren Bohrmci-Rel über. '2 im Bchren wird der Bohrerotrang gedreht und nach unten getrieben, um den Bohrmeißel drehmäßig in den zu ourchbohrenden Felsen zu treiben. Druckluft wirυ nach unten durch den Bohrcr.strang, durch den Bohrmeißel hindurch nach
außen und nach oben zurück durch den Hingupalt zwischen dem Bohrerstrang und der Wandung des oprenglocheG in Umlauf gesetzt, um Fclr.trümmor an die Oberfläche zu befördern. Unerwünschte Erschütterungen, die sich beim Bohren im Bohrstrang entwickeln, worden in sehr effektiver Weise durch die drehbare Kupplungsantriebseinheit gemäß der Erfindung gedämpft, r,o daß im wesentlichen eine Isolierung des drehbaren Bohrers, der mit dem
obci-en Teil der stoßdämpf enden Lupplungseinheit verbunden ist,

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vor Erschütterungen möglich i :t.

Wie au ο Fig. 4- hervorgeht, v/eist dio Kupp lunge einheit 11 einen eich a::ial erstreckenden Kanal 53 auf, durch den die a::iale Bohrung 36 "C- Ilitnohiricrelcmontes 33 fluidummäßig mit der ar.ialen Bohrung 49 de: rohrförmig on, angetriebenen Elemente" 34 kommuniziert, um ein otrömen von Druckluft nach unten zu ermöglichen. Der Durchmesser de::; Kanäle 53 kann otv/ao größer al': der Durchmeecer der ai'ialen Bohrungen 36 und 49 nein, um für einen Raum für ein radiales Einviärtcctauchcn dec. elactomeren Material;: "bei ceiner a::ialen Zuaammenprerjcung zu sorgen, damit eine unangemessene Einengung des Luftströmungslcanals 53 verEiieden wird.

Wie aus Pig. 4 hervorgeht, ist ein Spielraum zwischen den Schäften 42 der Kappenschrauben 43 und den Wandungen der Bohrungen 41 in den Flanschen 38 und 51 vorgesehen, so daß ein Drehmoment nicht unmittelbar zwisehen den Planschen und den Kappenschrauben während des Bohrens übertragen wird. Stattdessen wird das Antriebsdrehmoment zwischen den rohrförmigen Elementen 33 und 34 und der Kupplungseinheit 11 im wesentlichen vollständig über die Zapfen 14 und 15 übertragen. Die Kappenschrauben brauchen folglich nur so ausgelegt zu v/ejxLen, daß sie die vom Gewicht des Bohrstranges aufgebrachte Belastung tragen, wenn dieser vom Boden des Sprengloches hoch ge- ; zogen wird.

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Ji2 rietall scheiben 2G chile"en die Innenenden dor die Kappenschrauben auf nohi:ien"On Bohrungen 18 der Zapfen 14 und 15 ab. Dieee Jchoiben racjcn in den Guiiiiaikörper 31 vox¹ und unterstützen dia "Ü"b3rtra£;un.£; g.d." Jrehmonentec; si/icchen dem Gummi und den Platten 12 und 1J. .voiterhiii verhindorn die ocheiben bein Härten ein Eindringen von G-uinmi in die Bohrungen.

Lie IDrfindun^ cor^t conit für eine in hohen Kaße verbeo-erte ctoßdämpfende, drehbare Antrieb"kupplung für einen drehbaren oprengloehböhre r.

Ho/Z a

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Leerseite

Claims

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BERLIN 33 8 MÜNCHEN

,D,,n_B._Rusd*. Dr. RUSCHKE &. PARTNER

aS""¹* PATENTANWÄLTE ?·^η· ^Ε· ^% _ra „

Telefon: 030/J ^U ^ BERLIN - MÜNCHEN —-«—««·/

Telegramm-Adre«*e:

Quadratur Berlin

TELEX: 183788 TELEX: 522787

B 1176

iatenbancprüche.

/ 1.¹ ,3toßdLmp_Tende, drehbare Antri ^bekuppliuigseinheit zura antric'b.'Jiaä.iiiij^ii Loppjin einer rohrförmigen Anfcriobswellenoinriclifcung r.iit; oinor a:ial au::-gsriclib^ton, rohrförmigen, an_c;o üri .uen rn V/^llcnoinrichtung oinec drehbaren SprenglochbohroxO, gukonnaeichnet durch eino ringförmige, niitnehmbaro I latte i.ii b einer zur allgemeinen Achse der Welleneinrichtung au.-.richtbaren Achse, durch eine ringförmige IHtnehmerplabte, die parallel zur und im Abstand von der niitnshrubarcn blatte angeordnet ict, durch einen ringförmigen Lörper au,, elastischem, elastomeren Material, der candwichartig zv/irchen den Platten angeordnet ict, v/obei der Körper mit einem Ende mit einer fläche der mitnehmbaren Platte unu mit dem anderen Ende mit der gegenüberliegenden Fläche der Ilitnohmerplabte verklebt ist, durch einen von den ringföriiiigen Platten und dem ringförmigen Körper gebildeten x:ialen strömungskanal für ein Druckgas zum L(Ii,.^.n, durch eine Anzahl an jeder Platte kreisförmig angeordneter Zapfen-

ORIGINAL INSPECTED

einrichtungen, die allgemein arial vorragen und mit komplementär ausgebildeten, mitnehmenden Aussparungen an der lohrförmigen Antriebswelle und mit komplementär aucgeuilaeton, mitnchmbaren Aussparungen on :■: der rohrförmigen, mitnehmbaron V/olle in Eingriff bringbar sind, und durch an α on Platten vorgesehene BaTe-Ctigungselemente- , üie mit entsprechenden Befo!-. ti5LUj.fr. element en z'/ock". Äui"rcchtcrhaltuai{j- de.' enteprechenden Eingriffe zv.dochen den ZapfencinriclitunG3ii und den mitnehmenden Aussparungen ausammenv/irken.
2. Antrieb okivpplungoeinheit nach. Anspruch 1 , dadurch ;.; ο kennzeichnet , daß die Zapfen im allgemeinen aylindricche Elemente aufweiten, die in entsprechenden Bohrungen in dsn Platten befestigt cind, v,'obei die Achsen der zylindrischen Elemente parallel zu den Achsen der Platten ausgerichtet sind, und daß die Befestigungselemente Bohrungen mit Innengewinde in den zylindrischen Elementen aufweisen, die für ein Zusammenwirken mit entsprechenden /Schraub eneleue nt en geeignet sind und entsprechend mit der rohrförmigen Antrieb.j welle und der rohrförmigen getriebenen V/olle in Eingriff bringbar sind.
3. Antriebskupplungseinheit nach Anspruch 2, dadurch zeichnet, daß die schraubenmäßigen Befestigungselemente frei von einem ein Drehmoment unmittelbar übertragenen Ein griff mit dem Mitnehmerflansch bzw. mit dem mitnehmbaren Flansch sind.

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4-. AnbricV:Tuppl:r.i^r einheit; n-.ch Anspruch 2 oorr .3> d auurcii ; /cdic-mizalohn ;t, da^ <"i:> ein Innen;,- jvinao aufweisende Et)h-Pi-Ui₁Ji .^::ich .lurch >lie ^ o."¹ mat on z^linux-i^clun Jlonentc or-

trcckü, un-i :aiö Vorochlu!; olcG^nto uio Iimcnoifnun^en lev 3ohruii^ .a vor: chli'

"j. Auί·:'Ίcb- ^UpPlUIi₁J :i^.h^iG nach Αη;.·ρι·αοΙι 4, dadux-cli ^ek^miz:.'ichnot. ^i-S- uij V ;-r:.. ciilu.Cclomcnte ochoibon aufv:-:i ::on,
■'ic .'iu Innen;:η."¹·.:·η äcr jiolirun^cn al)Joc":cij u>: r.;i ' ι .._ο ^Ί Vi ii cli-n Jl■.·:.;c-:it::η ;in^:. ..-.cJr.veiii.t cinü.
5. .iiitri ::"c vk" ippl')iij:ciiih;it nach Anspruch 5, dadurch p;ukenn- z jichn:t, da^r.' cae ocheih^n in den Kör].;er au,.; elasticchem, '" 1--'.ctouer·;!! Hotoricl vorragen.

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