DE9302468U1

DE9302468U1 - Kupplung

Info

Publication number: DE9302468U1
Application number: DE9302468U
Authority: DE
Original assignee: Berner 7118 Kuenzelsau De GmbH
Current assignee: Berner 7118 Kuenzelsau De GmbH
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2003-02-20

Description

PRINZ & PARTNER

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D 8000 München 60

19. Februar 1993

Berner GmbH
Bemerstraße 4
7118 Künzelsau

Unser Zeichen: B 2896 DE
Bj/Gl

Kupplung

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für kraftübertragende Gestänge, insbesondere für Bohrgestänge, mit zwei durch einen Bajonettverschluß zu verbindenden rohrförmigen Teilen und mit einem axial beweglichen Klemmring zur lösbaren Arretierung des Bajonettverschlusses.

Derartige Kupplungen sind beispielsweise aus EP-A-314 123 und EP-B-235 581 bekannt. Sie werden vielfach bei Einrichtungen zum Kernbohren und Trockenbohren verwendet, bei denen großkalibrige rohrförmige Bohrkronen mit Verlängerungsrohren, Adaptern oder Anschlußrohren, welche mit der Abtriebswelle einer Bohrmaschine verbunden werden, gekuppelt werden. Wegen der erforderlichen Absaugung des Bohrmehls ist die Kupplung so ausgebildet, daß die zentrale Bohrung, die alle rohrförmigen Teile axial durchsetzt, nicht verschlossen wird, sondern durchgehend offen bleibt, abgesehen von Bolzen, Stifen oder dergleichen, die auch die zentrale Bohrung durchsetzen können.

Bei den bisher auf dem Markt befindlichen Kupplungen findet eine Klemmung zwischen der Stirnfläche des Klemmrings und der Stirnfläche des anzukuppelnden

Teils nur zwischen ebenen, senkrecht zur Drehachse verlaufenden Flächen statt. Aufgrund der beim Einschalten der Bohrmaschine auftretenden hohen Drehmomente und der schlagartigen Belastung beim Anfahren erfährt der Klemmring jedesmal kurzfristig ein Moment in der Drehrichtung entgegengesetzter Richtung, was den Klemmring immer mehr lockert und schließlich zum unbeabsichtigten Öffnen des Bajonettverschlusses führen kann. Noch nachteiliger sind aber die Folgen der Lockerung des Klemmrings, die sich noch vor einer unbeabsichtigten Öffnung des Bajonettverschlusses in der Zeit einstellen, in der die Lockerung meist unbemerkt bleibt. Die Lockerung des Klemmrings führt nämlich zu einer De-Zentrierung der aneinandergekuppelten rohrförmigen Teile, wodurch die Bohrung insgesamt vom vorbestimmten Kurs abweicht. Bei kleineren Wanddicken, welche durchbohrt werden sollen, führt dies zu einer schiefen Bohrung, bei größeren Wandstärken kann dies zum Verklemmen des Bohrgestänges und schließlich zum Bruch des Gestänges und der Kupplungsorgane führen.

Alle diese Nachteile haften auch den im vorstehend genannten Stand der Technik beschriebenen Lösungen an, welche ausdrücklich anstreben, daß Vorsprünge und Vertiefungen in den Stirnflächen des Klemmrings und der anzukuppelnden Teile sich nicht berühren und nichts zur Zentrierung der Kupplungsteile beitragen sollen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der es gelingt, auf einfache Weise das unbeabsichtigte Lockern oder Lösen des Klemmririgs beim Einschalten und Anfahren der Bohrmaschine zu verhindern, und die gleichzeitig so ausgebildet ist, daß der Klemmring beim Arretieren des Bajonettverschlusses "automatisch" zur Zentrierung der gekuppelten Teile führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in axialer Richtung einander zugewandten Stirnflächen des Klemmrings und des anzukuppelnden Teils mit konzentrisch angeordneten, einander komplementären Erhebungen und Vertiefungen versehen sind, welche konisch zulaufende Klemmflächen aufweisen.

Erfindungsgemäß können die komplementären Erhebungen und Vertiefungen entweder so angeordnet bzw. verteilt sein, daß die Stirnfläche des Klemmrings eine oder mehrere Erhebungen und die Stirnfläche des anzukuppelnden Teils die komplementären Vertiefungen aufweist oder daß umgekehrt die Stirnfläche des Klemmrings eine oder mehrere Vertiefungen und die Stirnfläche des anzukuppelnden Teils

die komplementären Erhebungen aufweist oder aber so, daß komplementäre Erhebungen und Vertiefungen sowohl auf der Stirnfläche des Klemmrings als auch auf der Stirnfläche des anzukuppelnden Teils angeordnet sind.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind diejenigen Ausführungsformen, bei denen auf der Stirnfläche des Klemmrings die Erhebungen und auf der Stirnfläche des anzukuppelnden Teils die komplementären Vertiefungen angeordnet sind, und zwar deshalb, weil die Zentrierwirkung bei diesen Ausführungsformen optimiert ist, weil der Klemmring in aller Regel an einem Rohrende aufgesetzt ist, welches den Haltebolzen des Bajonettverschlusses trägt, während am gegenüberliegenden Ende des anzukuppelnden Teils die Führungsschlitze des Bajonettverschlusses angeordnet sind, wodurch dieser letztere Teil geschlitzt ist. Der die Führungsschlitze enthaltende Sockel kann, abhängig von den Eigenschaften der verwendeten Materialien, radial etwas gespreizt werden, was das Zentrieren mittels der konisch zulaufenden Klemmflächen erleichtert.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung findet keine Klemmung zwischen ebenen, senkrecht zur Drehachse verlaufenden Flächen statt, sondern die Klemmung findet ausschließlich zwischen den konisch zulaufenden Klemmflächen der Erhebungen und Vertiefungen statt. Das beim Einschalten und Anfahren der Bohrmaschine jeweils auftretende Moment kann erfmdungsgemäß nicht zur Lockerung des Klemmrings, sondern allenfalls zur Verstärkung der Reibung zwischen den konisch zulaufenden Klemmflächen führen. Die erfindungsgemäße Lösung hat deshalb den Vorteil, daß sich der Klemmring nicht unbeabsichtigt lockern oder lösen kann.

Überdies erfolgt erfindungsgemäß beim Aufschrauben des Klemmrings in Richtung auf die Stirnfläche des anzukuppelnden Teils zunächst ein Gleiten der komplementär ausgebildeten konisch zulaufenden Klemmflächen der Erhebungen und Vertiefungen aufeinander und dadurch "automatisch" ein Zentrieren der zu kuppelnden Teile, bis schließlich der Haltebolzen des Bajonettverschlusses gegen die Rastfläche der Führungsschlitze anschlägt und die konischen Klemmflächen gegeneinandergepreßt werden.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplung treten die geschilderten Nachteile nicht mehr auf: die Bohrungen verlaufen absolut geradlinig, die Bohrgestänge verklemmen nicht in der Bohrung, das Risiko eines Bruchs des Bohrgestänges oder der Kupplungsorgane tritt nicht mehr auf.

Darüber hinaus ist es bei der Erfindung auch nicht erforderlich, äußere Zentrierhilfen, beispielsweise auf die zu durchbohrende Wand aufzuklebende oder auf andere Weise zu befestigende Scheiben und ähnliche, auf dem Markt befindliche "Notlösungen" zu verwenden.

Die Erhebung bzw. Erhebungen, die auf der Stirnfläche des Klemmrings erfindungsgemäß vorgesehen sind, sind vorzugsweise einstückig mit dem Klemmring ausgebildet. Dabei kann es sich um eine einzige, als geschlossener Zentrierring ausgebildete Erhebung handeln, es kann aber auch eine Vielzahl konzentrisch angeordneter Erhebungen vorgesehen sein, die in ihrer Gesamtheit einen gezähnten Zentrierring bilden. In diesem Falle sind die Außenflanken dieser Zähne so geformt, daß sie konisch zulaufende Klemmflächen aufweisen.

In an sich bekannter Weise weist der Klemmring vorzugsweise ein Innengewinde auf und ist auf einem Außengewinde eines der miteinander zu kuppelnden rohrförmigen Teile axial beweglich angeordnet. Darüber hinaus weist der Klemmring vorzugsweise einen Bund und Drehmitnahmeflächen zum Ansetzen eines Werkzeugs auf.

Der Konuswinkel a, unter dem die Klemmflächen geneigt sind, kann 45 ± 5°, vorzugsweise 45"betragen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung, wobei die beiden zu kuppelnden rohrförmigen Teile, der besseren Übersicht wegen, getrennt voneinander dargestellt sind;

Fig. 2 ist eine Teilansicht des Klemmrings einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 ist ein Teil-Längsschnitt durch den Sockel des anzukuppelnden Teils in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Kupplung 1 (Fig. 1) dient der lösbaren Verbindung der beiden rohrförmigen Teile 10, 20 eines Bohrgestänges. Bei diesen Teilen handelt es sich im gezeichneten Ausführungsbeispiel um ein Anschlußrohr 10 und eine mit diamantierten Schneidplatten 21 bestückte Bohrkrone 20. Das Anschluß-

rohr 10 ist mittels einer Mutter 4 auf das Außengewinde der Abtriebswelle einer Bohrmaschine aufschraubbar, während das entgegengesetzte Ende des Anschlußrohrs 10 mittels eines Bajonettverschlusses an den Sockel 5 der Bohrkrone 20 gekuppelt werden kann. Der Bajonettverschluß besteht aus dem Haltebolzen 2a im Anschlußrohr 10 und zwei Führungsschlitzen 2b im rohrförmigen Sockel 5. Ein Dichtungsring 6 sorgt für eine staubdichte Verbindung der rohrförmigen Teile

Wenn die beiden rohrförmigen Teile 10, 20 mit Hilfe des Bajonettverschlusses gekuppelt werden, wird die Verbindung mit Hilfe des Klemmrings 3 arretiert, der ein Innengewinde trägt und auf einem entsprechenden Außengewinde des Anschlußrohrs 10 durch Drehen axial verschoben werden kann. Diese axiale Verschiebung des Klemmrings 3 erfolgt solange, bis der Haltebolzen 2a in den Raststellungen der Führungsschlitze 2b gegen die entsprechenden Wandflächen des Sockels 5 anschlägt.

Zum Zwecke der Arretierung und gleichzeitigen Zentrierung der Kupplung bzw.

der rohrförmigen Teile sind die Stirnfläche 30 des Klemmrings 3 und die

Stirnfläche 50 des Sockels 5 erfindungsgemäß in besonderer Weise ausgebildet (Fig. 2, Fig. 3):

Diese Stirnflächen 30, 50 weisen konzentrisch angeordnete, einander komplementäre Erhebungen 32 und Vertiefungen 52 mit jeweils konisch zulaufenden Klemmflächen 33, 53 auf. Aufgrund dieser komplementären Ausbildung passen Klemmring 3 und Sockel 5 stirnseitig wie Matrize und Patrize ineinander.

Auf der Stirnfläche 30 des Klemmrings 3 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise nur eine Erhebung vorgesehen, die als geschlossener Zentrierring ausgebildet ist. Überdies ist dieser Zentrierring vorzugsweise einstückig mit dem Klemmring 3 ausgebildet.

Aus Stabilitätsgründen und zur Erleichterung der Handhabbarkeit besitzt der Klemmring 3 an seinem der Kupplung zugewandten Ende einen äußeren Bund 31 und Drehmitnahmeflächen 34, z.B. eine Vierkant- oder Sechskant-Ausbildung, zum Ansetzen eines Werkzeugs, beispielsweise eines Gabelschlüssels. Anstelle der Drehmitnahmeflächen 34 kann auch eine einfache Riffelung angebracht sein.

Der Konuswinkel &agr; (Fig. 3), unter dem die Klemmflächen 32, 53 geneigt sind, beträgt vorzugsweise 45°.

Beim Festklemmen der Kupplung 1 durch Aufschrauben des Klemmrings 3 taucht der Zentrierring 32 in die komplementär ausgebildete Ausnehmung 52 des Sockels 5 ein. In der ersten Phase dieses Eintauchens dienen die konisch zulaufenden Flächen 33, 53 als Gleitflächen. In dieser ersten Phase der Axialbewegung der beiden Teile, relativ zueinander, findet eine "automatische" Zentrierung der beiden rohrförmigen Teile 10, 20 statt. In der anschließenden zweiten Phase werden, bei weiterer Axialverschiebung der beiden Teile, die sich berührenden Klemmflächen 33, 53 fest gegeneinandergepreßt. Dabei wird die Zentrierung, falls sie bis dahin noch nicht vollständig erfolgt war, optimal vervollständingt, da die Seitenwände des geschlitzten Sockels 5 aufgrund ihrer Eigenelastizität geringfügig ausweichen können, falls nötig. Die Arretierung der Kupplung ist im allgemeinen abgeschlossen, bevor die Schulter 54 des Sockels von der "Spitze" 35, d.h. der Oberkante des ringförmigen Grats des Zentrierrings 32, berührt wird.

Claims

PRINZ & PARTNER PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7 EUROPEAN patent attorneys D 8000 München 60 19. Februar 1993 Berner GmbH Bernerstraße 4 7118 Künzelsau Unser Zeichen: B 2896 DE Bj/Gl Schutzansprüche

1. Kupplung für kraftübertragende Gestänge, insbesondere für Bohrgestänge, mit zwei durch einen Bajonettverschluß (2a, b) zu verbindenden rohrförmigen Teilen (10, 20) und mit einem axial beweglichen Klemmring (3) zur lösbaren Arretierung des Bajonettverschlusses (2a, b), dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung einander zugewandten Stirnflächen (30, 50) des Klemmrings (3) und des anzukuppelnden Teils (20) mit konzentrisch angeordneten, einander komplementären Erhebungen (32) und Vertiefungen (52) versehen sind, welche konisch zulaufende Klemmflächen (33, 53) aufweisen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (30) des Klemmrings (3) eine oder mehrere Erhebung(en) (32) und die Stirnfläche (50) des anzukuppelnden Teils (20) die komplementäre oder komplementären Vertiefung oder Vertiefungen (52) aufweist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (30) des Klemmrings (3) eine oder mehrere Vertiefung oder Vertiefungen und die Stirnfläche (50) des anzukuppelnden Teils (20) die komplementäre oder komplementären Erhebung oder Erhebungen aufweist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß komplementäre Erhebungen (32) und Vertiefungen (52) sowohl auf der Stirnfläche (30) des Klemmrings (3) als auch auf der Stirnfläche (50) des anzukuppelnden Teils (20) angeordnet sind.

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5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche (30) des Klemmrings (3) nur eine Erhebung vorgesehen ist, die als geschlossener Zentrierring (32) ausgebildet ist.

6. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche (30) des Klemmrings (3) mehrere Erhebungen vorgesehen sind, die als gezähnter Zentrierring ausgebildet sind.

7. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring einstückig mit dem Klemmring (3) ausgebildet ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (3) ein Innengewinde aufweist und auf einem Außengewinde des rohrförmigen Teils (10) axial beweglich angeordnet ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (3) einen Bund (31) und Drehmitnahmeflächen (34) zum Ansetzen eines Werkzeugs aufweist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (&agr;), unter dem die Klemmflächen (32, 53) geneigt sind, 45 ± 5°, vorzugsweise 45°, beträgt.