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EP2145075A2 - Rod coupling comprising a sacrificial element - Google Patents

Rod coupling comprising a sacrificial element

Info

Publication number
EP2145075A2
EP2145075A2 EP08735031A EP08735031A EP2145075A2 EP 2145075 A2 EP2145075 A2 EP 2145075A2 EP 08735031 A EP08735031 A EP 08735031A EP 08735031 A EP08735031 A EP 08735031A EP 2145075 A2 EP2145075 A2 EP 2145075A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sacrificial element
plug
coupling system
coupling
linkage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08735031A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Püttmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102007016824A external-priority patent/DE102007016824B4/en
Priority claimed from DE102007016822A external-priority patent/DE102007016822B4/en
Application filed by Tracto Technik GmbH and Co KG filed Critical Tracto Technik GmbH and Co KG
Publication of EP2145075A2 publication Critical patent/EP2145075A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/046—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like with ribs, pins, or jaws, and complementary grooves or the like, e.g. bayonet catches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/63—Frangible connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/70—Interfitted members
    • Y10T403/7005—Lugged member, rotary engagement

Definitions

  • the invention relates to a rod coupling, as used for connecting rods in underground horizontal drilling and trenchless laying or replacement of pipes (hereinafter horizontal drilling).
  • plug-in couplings have been developed in the prior art.
  • plug-in couplings unlike screw couplings, the problem must be solved to fix the coupling after insertion in the coupling jaw, since the screw-thread cross-hair fixation possibility is not available.
  • Coupling part is inserted into a second coupling part.
  • the first coupling part is inserted at an angle of about 60 ° relative to the longitudinal axis of the second coupling part with its front free end from above into a groove-shaped receptacle of the second coupling part according to the teaching of the utility model.
  • hemispherical projections of the first coupling part engage in recesses of the second coupling part. From this position, in which the two pipe ends are angled relative to each other, the first coupling part and the recesses is pivoted, so that the first coupling part passes into the channel-shaped receptacle of the second coupling part and there is taken in close fit.
  • connection is secured by a securing element in the form of a securing sleeve.
  • A1 a coupling is described, are plugged together in the rod sections by connecting corresponding ends of the rod sections by a parallel displacement of the linkage axes, the rod assembly axes at parallel displacement an angle of ⁇ ⁇ 180 ° to each other.
  • a first rod section has a pin, which in a corresponding recess engages a second rod section. Falling out of the pin is also prevented by an undercut which engages after Einrotieren in a shoulder on the subsequent rod section or prevented falling out by spring-loaded pins which engage in a receptacle in the end face of the subsequent rod end.
  • the present invention seeks to provide a novel connection system for connecting HorizontalbohrgestSheschüssen that allows secure fixation and reduces the cost of replacing a defective linkage.
  • the invention is based on the idea not to connect the rod sections of a Horizontalbohrgestfites directly, but via a sacrificial element together.
  • Such a sacrificial element can serve as a wearing part.
  • a larger-sized sacrificial element can also be used to obtain a backlash-free coupling when the clearance increases continuously during operation due to the female coupling part becoming larger due to wear (receiving).
  • the recording can also be refinished.
  • the exchange can be limited to the coupling member.
  • the sacrificial element can be designed so that it forms, for example, due to the choice of material, dimension or geometry, a predetermined breaking point.
  • the sacrificial element can be designed as a forging part.
  • the sacrificial element may also be e.g. be treated or stored separately against rust (drum product).
  • the sacrificial element can only allow a cost-effective replacement of the coupling if, for example, different linkage couplings are to be connected to one another.
  • the replacement is particularly simple if the sacrificial element is designed to be detachable on both sides.
  • connection system according to the invention also allows the choice of different degrees of freedom or a pivoting of the rod sections in relation to each other.
  • a spherical or semi-spherical coupling allows pivoting of the rod sections to each other in other levels.
  • the sacrificial element may be fixed on one side in a rod section against pivoting in order to increase the stability of the linkage and to limit the pivotability on one side of the sacrificial element.
  • the fixation can be realized by a positive elastic damper, which consists for example of hard rubber or can be biased. This allows a certain mobility, which avoids a material stress and yet allows a fixation, which improves the handling, since the sacrificial element remains aligned and does not assume an undefined position.
  • the sacrificial element can also be fixed on one side by material or adhesion in the rod section.
  • a Zapfenkuppiung in which the geometric shape of the sacrificial element allows insertion in a certain angular position (escape angle) while ensuring a fixation over a wide angular range in a corresponding receptacle.
  • crosspiece and / or recess may differ in their geometry from a circular cross-section.
  • the crossbar may be provided as an axially inserted into the recess coupling part.
  • the pin can according to the invention for axial fixation in a region having a flattening.
  • the recess, the coupling jaw or the insertion channel of the recess has in this case a corresponding geometry, which allows the insertion of the pin in a certain angular position.
  • the invention does not exclude that a radial or axial fixation on an additional groove / spring clutch are transmitted, in the example, groove and Spring are formed part of a circular arc and the groove is rotated into the spring when connecting the rod sections.
  • the coupling according to the invention can be used with different types of linkage and also with a support device for redirecting the pushing or pulling forces from the drive axle into the channel axis.
  • the linkage may be a circular arc segment on both sides, i. concave / concave or concave / convex, be designed to depict the shape of various support means or operated in different directions of curvature.
  • rod sections can be provided on both sides with sacrificial elements or on both sides with a coupling jaw. Accordingly, sacrificial elements can be configured.
  • FIG. 1 a and b show a coupling system according to the invention with a sacrificial element in a rod section (FIG. 1 a) and the sacrificial element separated from the rod section (FIG. 1 b);
  • FIG. 2 a. b and c an alternative embodiment of the plug-in system with an additional degree of freedom
  • Fig. 3 shows an embodiment of the plug-in system with further degrees of freedom
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the invention with a sacrificial element connected by a material connection with a rod section;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention with a sacrificial element connected by a material connection with a rod section;
  • the plug-in coupling system connects at least two rod sections 1 with a second rod section.
  • a sacrificial element 2 is inserted with its cross bar 4 at one end of the rod section 1 in a coupling jaw 6.
  • a second linkage (not shown) is then articulated via a second transverse web 8 of the sacrificial element.
  • the shape of the crosspiece allows a pivoting of the rod sections to each other in a plane.
  • a fixing block 9 as an elastic damper pivoting can be prevented or restricted. Accordingly, the fixing block 9 is formed solid or elastic.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment, in which the sacrificial element 12 has a connecting pin 14 in partial spherical shape on one side. This additionally has a longitudinal receptacle 13 for a locking pin 15, which is inserted after the installation of the sacrificial element 12 in a corresponding opening 17 in the linkage. The installation takes place by insertion into the coupling jaw 16 and then
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment with connecting pin 14 'in partial spherical shape, in which additional degrees of freedom exist, but which can also be secured by a lateral locking pin 15' against rotation and thus slipping out. Depending on the position of the locking pin, the pivotability can be maintained in all degrees of freedom.
  • FIG. 4 shows an embodiment according to the invention in which a transverse web 26 located on the first sacrificial element 22 is pushed axially with a front-side flattening 23 over a longitudinal web 24 into a transverse recess 28 located on the rod end 21. Due to the frontal flattening 23 on the transverse web 26, the rod sections are on insertion of the crosspiece 26 in the transverse recess 28 in a 90 ° angle to each other.
  • the cross-sectionally circular transverse recess 28 ensures a secure hold of the transverse web 26 in the transverse recess 28 for all other angles up to the extended position.
  • the rod section 31 on an L-shaped coupling jaw 30 is arranged with respect to the transverse recess 38 so that the transverse web 36 after insertion into the coupling jaw first has to be rotated by 90 °, before it is then pushed into the transverse recess 38.
  • the rod assembly is therefore rotated axially by 90 ° and then pushed along the axis of the rod assembly in the end position of Fig. 6, which is possible due to the flattening 33.
  • the two rod sections 21, 31 are now pivoted out of the 90 ° angle position and are securely connected to each other as long as they are not in the 90 ° position, since the geometry of the crosspiece
  • transverse recess 38 permits only when the flattening 33 is in the plane of the longitudinal web 34.
  • the rod sections can be pivoted relative to one another, for example, from the angular position according to FIG. 6 to an extended operating position according to FIG. 7, and are also connected in the intermediate angular positions substantially free of play.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a coupling system for rod segments for use in horizontal earth boring, wherein the ends of the rod segments are interlinked via a separate sacrificial element which can be used as a predetermined breaking point or which allows the rod segments to be pivoted relative each other.

Description

"Gestängekupplunq mit Opferelement" "Linkage coupling with sacrificial element"
Die Erfindung betrifft eine Gestängekupplung, wie sie zum Verbinden von Gestängen beim unterirdischen Horizontalbohren und grabenlosen Verlegen oder Ersetzen von Rohrleitungen (im folgenden Horizontalbohren) verwendet werden.The invention relates to a rod coupling, as used for connecting rods in underground horizontal drilling and trenchless laying or replacement of pipes (hereinafter horizontal drilling).
Beim Horizontalbohren werden einzelne Gestängeschüsse aneinandergereiht, miteinander verbunden und mit Hilfe eines Schub-, Zug- oder Drehantriebs durch das Erdreich bewegt. Bei längeren Bohrungen besteht das Gestänge aus mehreren Gestängeschüssen, die entsprechend dem Bohrfortschritt nach und nach miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Der einzelne Schuß besitzt eine begrenzte Länge und muß insbesondere dann sehr kurz sein, wenn das Bohren von einer kurzen Baugrube, beispielsweise einem Schacht, Revisionsschacht oder Mannloch, aus geschieht. Solche Schächte können Durchmesser von zum Teil unter einem Meter aufweisen.In horizontal drilling, individual rod sections are strung together, connected to each other and moved by means of a push, pull or rotary drive through the ground. For longer holes, the linkage consists of several rod sections, which are gradually connected to each other or separated according to the drilling progress. The single shot has a limited length and must be very short, especially when drilling from a short excavation, such as a shaft, inspection shaft or manhole, from happening. Such shafts may have diameters of sometimes less than one meter.
Bekannte Gestänge weisen Kupplungen verschiedener Bauarten auf, wobei Schraubgewindekupplungen weit verbreitet sind. Neben der Schwierigkeit, daß das Verschrau- ben von Gewindeverbindungen verhältnismäßig lang dauert und saubere Gewinde erfordert, haben derartige Verbindungen den besonderen Nachteil, daß sie eine Gestängerotation im Bohrvortrieb lediglich in eine Richtung erlauben. Handelt es sich beispielsweise um eine Gewindeverbindung mit Rechtsgewinde, kann die Gestängerotation nur in Rechtsdrehung erfolgen, da anderenfalls die Gewindeverbindung durch den Bohrvorgang gelöst würde.Known linkages have couplings of various types, with screw-threaded couplings being widely used. In addition to the difficulty that the screwing of threaded connections takes a relatively long time and requires clean threads, such connections have the particular disadvantage that they allow drill boring in one direction only. If, for example, a threaded connection with a right-hand thread is used, the linkage rotation can only take place in a clockwise rotation, since otherwise the threaded connection would be released by the drilling process.
Im Stand der Technik wurden daher Steckkupplungen entwickelt. Bei der Verwendung von Steckkupplungen ist im Gegensatz zu Schraubkupplungen das Problem zu lösen, die Kupplung nach dem Einstecken in dem Kupplungsmaul zu fixieren, da die bei Schraubgewinde greifende haftreibungsbedingte Fixierungsmöglichkeit nicht zur Verfügung steht.Therefore plug-in couplings have been developed in the prior art. When using plug-in couplings, unlike screw couplings, the problem must be solved to fix the coupling after insertion in the coupling jaw, since the screw-thread cross-hair fixation possibility is not available.
Aus der DE 297 13 354 U1 ist eine Gestängekupplung bekannt, bei der ein erstesFrom DE 297 13 354 U1 a rod coupling is known in which a first
Kupplungsteil in ein zweites Kupplungsteil eingeführt wird. Zum Kuppeln der Gestänge wird nach der Lehre des Gebrauchsmusters das erste Kupplungsteil unter einem Winkel von ca. 60° relativ zu der Längsachse des zweiten Kupplungsteils mit seinem vorderen freien Ende von oben in eine rinnenförmige Aufnahme des zweiten Kupplungs- teils eingeschoben. Dabei greifen halbkugelförmige Vorsprünge des ersten Kupplungsteils in Ausnehmungen des zweiten Kupplungsteils ein. Aus dieser Stellung, in der die beiden Rohrenden relativ zueinander winklig sind, wird das erste Kupplungsteil und die Ausnehmungen geschwenkt, so daß das erste Kupplungsteil in die rinnenförmige Aufnahme des zweiten Kupplungsteils gelangt und dort in enger Passung aufge- nommen ist.Coupling part is inserted into a second coupling part. For coupling the linkage, the first coupling part is inserted at an angle of about 60 ° relative to the longitudinal axis of the second coupling part with its front free end from above into a groove-shaped receptacle of the second coupling part according to the teaching of the utility model. In this case, hemispherical projections of the first coupling part engage in recesses of the second coupling part. From this position, in which the two pipe ends are angled relative to each other, the first coupling part and the recesses is pivoted, so that the first coupling part passes into the channel-shaped receptacle of the second coupling part and there is taken in close fit.
Anschließend wird die Verbindung durch ein Sicherungselement in Form einer Sicherungshülse gesichert.Subsequently, the connection is secured by a securing element in the form of a securing sleeve.
Aus der DE 196 08 980 C2 und der DE 199 18 530 A1 sind ebenfalls Gestängekupp- lungen bekannt, die auf die bekannte Schraubverbindung verzichten und am vorderen Ende des anzukuppelnden Gestängeschusses einen axial vorkragenden laschenartigen Ansatz, der in das rückwärtige Ende des vorausgehenden Gestängeschusses gleitend eingreift, aufweisen. Dazu weist der vorausgehende Gestängeschuß stirnseitig einen axialen Schlitz mit einer Nut auf, in den sich der laschenartige Ansatz einschieben läßt. Dabei wird ein zapfenartiger Vorsprung über die Nut in eine Lagerbohrung des Schlitzes gebracht. Durch ein Schwenken des nachfolgenden Gestängeschusses wird dieser aus der winkligen Einstecklage in die Strecklage gebracht und liegt danach koaxial mit dem vorangehenden Gestängeschuß. Die axiale Fixierung ist nur in dieser Lage gewährleistet, während die seitliche Fixierung durch die Seitenwände derFrom DE 196 08 980 C2 and DE 199 18 530 A1 also Gestängekupp- lungs are known which dispense with the known screw and at the front end of the coupled rod assembly an axially projecting tab-like approach, which engages in the rear end of the preceding rod assembly slidably , exhibit. For this purpose, the preceding rod section on the front side an axial slot with a groove into which the tab-like approach can be inserted. In this case, a pin-like projection is brought over the groove in a bearing bore of the slot. By pivoting the subsequent rod assembly this is brought from the angled insertion position in the extended position and is then coaxial with the preceding rod projectile. The axial fixation is ensured only in this position, while the lateral fixation through the side walls of the
Gestängeschüsse erfolgt. Alternativ wird der zapfenförmige Vorsprung seitlich in den Schlitz eingebracht und dann aus der winkligen Einstecklage in die Strecklage verschwenkt. Damit der Zapfen nicht aus dem Schlitz herausfällt, ist eine seitliche Fixierung durch vorkragende Seitenwände der Gestängeschüsse vorgesehen, die in der Strecklage ein Auseinanderfallen der Kupplung verhindern.Rod shots done. Alternatively, the peg-shaped projection is inserted laterally into the slot and then pivoted from the angled insertion position into the extended position. Thus, the pin does not fall out of the slot, a lateral fixation is provided by projecting side walls of the rod sections, which prevent a disintegration of the coupling in the extended position.
In der DE 100 65 533 A1 ist eine Kupplung beschrieben, bei der Gestängeschüsse zusammengesteckt werden, indem korrespondierende Enden der Gestängeschüsse durch ein Parallelverschieben der Gestängeschußachsen verbunden werden, wobei die Gestängeschußachsen beim Parallelverschieben einen Winkel von α < 180° zueinander aufweisen. Ein erster Gestängeschuß weist dabei einen Zapfen auf, der in eine korrespondierende Ausnehmung eines zweiten Gestängeschusses eingreift. Ein Herausfallen des Zapfens wird ebenfalls durch einen Hinterschnitt verhindert, der nach dem Einrotieren in eine Schulter am nachfolgenden Gestängeschuß eingreift oder ein Herausfallen durch federbeaufschlagte Stifte verhindert, die in eine Aufnahme in der Stirnfläche des nachfolgenden Gestängeendes eingreifen.In DE 100 65 533 A1 a coupling is described, are plugged together in the rod sections by connecting corresponding ends of the rod sections by a parallel displacement of the linkage axes, the rod assembly axes at parallel displacement an angle of α <180 ° to each other. A first rod section has a pin, which in a corresponding recess engages a second rod section. Falling out of the pin is also prevented by an undercut which engages after Einrotieren in a shoulder on the subsequent rod section or prevented falling out by spring-loaded pins which engage in a receptacle in the end face of the subsequent rod end.
Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen sichern die Gestängekupplungen gegen radiales oder axiales Auseinanderfallen durch Sicherungshülsen, Sicherungsvorsprünge, federbeaufschlagte Stifte oder durch das Prinzip, axial in einer Win- kellage einzuführen und zu entnehmen, während der Betrieb in der Strecklage erfolgt.The solutions proposed in the prior art secure the linkage couplings against radial or axial collapse by securing sleeves, securing projections, spring-loaded pins or by the principle of inserting and removing axially in an angular position while operating in the extended position.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verbindungssystem zum Verbinden von Horizontalbohrgestängeschüssen zu schaffen, das eine sichere Fixierung erlaubt und die Kosten beim Ersatz eines defekten Gestänges senkt.Based on this, the present invention seeks to provide a novel connection system for connecting Horizontalbohrgestängeschüssen that allows secure fixation and reduces the cost of replacing a defective linkage.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbindungssystem für Horizontalbohrgestänge nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a connection system for horizontal drill pipe according to the independent claims. Advantageous developments are the subject of the respective subclaims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Gestängeschüsse eines Horizontalbohrgestänges nicht direkt, sondern über ein Opferelement miteinander zu verbinden.The invention is based on the idea not to connect the rod sections of a Horizontalbohrgestänges directly, but via a sacrificial element together.
Ein solches Opferelement kann als Verschleißteil dienen. Bei einem beim Betrieb auf Dauer zunehmenden Spiel aufgrund des durch Verschleiß größer werdenden weiblichen Kupplungsteils (Aufnahme) kann erfindungsgemäß nach einer gewissen Zeit auch ein größer dimensioniertes Opferelement eingesetzt werden, um wieder eine spielfreie Kupplung zu erhalten. Hierbei kann die Aufnahme auch nachgearbeitet werden. Beim Betrieb der Gestänge treten erhebliche Kräfte auf. Kommt es zu einem Materialbruch, muß im Stand der Technik ein ganzer Gestängeschuß ausgetauscht werden. Mit dem erfindungsgemäßen Kupplungsglied läßt sich der Austausch auf das Kupplungsglied beschränken. Als besondere Ausführungsform läßt sich das Opferelement so ausgestalten, daß es, beispielsweise aufgrund der Materialwahl, Dimension oder Geometrie, eine Sollbruchstelle bildet. So kann das Opferelement als Schmiede- teil ausgebildet sein. Das Opferelement kann auch z.B. gesondert gegen Rost behandelt oder gelagert sein (Trommelware).Such a sacrificial element can serve as a wearing part. According to the invention, after a certain time, a larger-sized sacrificial element can also be used to obtain a backlash-free coupling when the clearance increases continuously during operation due to the female coupling part becoming larger due to wear (receiving). Here, the recording can also be refinished. When operating the linkage considerable forces occur. If it comes to a material breakage, a whole rod section must be replaced in the prior art. With the coupling member according to the invention, the exchange can be limited to the coupling member. As a particular embodiment, the sacrificial element can be designed so that it forms, for example, due to the choice of material, dimension or geometry, a predetermined breaking point. Thus, the sacrificial element can be designed as a forging part. The sacrificial element may also be e.g. be treated or stored separately against rust (drum product).
Das Opferelement kann aber auch ohne Defekt lediglich einen kostengünstigen Austausch der Kupplung erlauben, wenn beispielsweise unterschiedliche Gestängekupp- lungen miteinander verbunden werden sollen. Der Austausch ist besonders einfach, wenn das Opferelement beidseitig lösbar ausgebildet ist.However, even without a defect, the sacrificial element can only allow a cost-effective replacement of the coupling if, for example, different linkage couplings are to be connected to one another. The replacement is particularly simple if the sacrificial element is designed to be detachable on both sides.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem erlaubt aber auch die Wahl verschiedener Freiheitsgrade bzw. ein Verschwenken der Gestängeschüsse in Bezug aufeinander.However, the connection system according to the invention also allows the choice of different degrees of freedom or a pivoting of the rod sections in relation to each other.
Dies kann in der vertikalen Gestängeebene mittels einer zapfenartigen Kupplung an mindestens einer Seite des Opferelements erreicht werden. Eine kugel- oder teilkugelförmige Kupplung erlaubt ein Verschwenken der Gestängeschüsse zueinander in weiteren Ebenen.This can be achieved in the vertical linkage level by means of a pin-like coupling on at least one side of the sacrificial element. A spherical or semi-spherical coupling allows pivoting of the rod sections to each other in other levels.
Das Opferelement kann einseitig in einem Gestängeschuß gegen Verschwenken fixiert sein, um die Stabilität des Gestänges zu erhöhen und die Verschwenkbarkeit auf eine Seite des Opferelements zu beschränken. Die Fixierung kann durch einen formschlüssigen elastischen Dämpfer verwirklicht sein, der beispielsweise aus Hartgummi besteht oder vorgespannt sein kann. Das erlaubt eine gewisse Beweglichkeit, die eine Materialbelastung vermeidet und dennoch eine Fixierung erlaubt, die die Handhabbarkeit verbessert, da das Opferelement ausgerichtet bleibt und nicht eine Undefinierte Position einnimmt. Das Opferelement kann aber an einer Seite auch durch Stoff- oder Kraftschluß im Gestängeschuß fixiert sein.The sacrificial element may be fixed on one side in a rod section against pivoting in order to increase the stability of the linkage and to limit the pivotability on one side of the sacrificial element. The fixation can be realized by a positive elastic damper, which consists for example of hard rubber or can be biased. This allows a certain mobility, which avoids a material stress and yet allows a fixation, which improves the handling, since the sacrificial element remains aligned and does not assume an undefined position. The sacrificial element can also be fixed on one side by material or adhesion in the rod section.
In einer Ausführungsform ist eine Zapfenkuppiung vorgesehen, bei der die geometrische Form des Opferelements ein Einschieben in einer bestimmten Winkellage (Fluchtwinkel) zuläßt und gleichzeitig eine Fixierung über einen weiten Winkelbereich in einer korrespondierenden Aufnahme gewährleistet.In one embodiment, a Zapfenkuppiung is provided in which the geometric shape of the sacrificial element allows insertion in a certain angular position (escape angle) while ensuring a fixation over a wide angular range in a corresponding receptacle.
Dabei kann das Einschieben sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung möglich sein. Hierzu können Quersteg und/oder Ausnehmung in ihrer Geometrie von einem kreisrunden Querschnitt abweichen.The insertion can be possible both in the radial direction and in the axial direction. For this purpose, crosspiece and / or recess may differ in their geometry from a circular cross-section.
Der Quersteg kann als ein axial in die Ausnehmung einzuführendes Kupplungsteil vorgesehen sein. Der Zapfen kann dabei erfindungsgemäß zur axialen Fixierung in einem Bereich eine Abflachung aufweisen. Die Ausnehmung, das Kupplungsmaul oder der Einführungskanal der Ausnehmung weist in diesem Fall eine korrespondierende Geometrie auf, die das Einschieben des Zapfens in einer bestimmten Winkellage erlaubt. Wenn der Quersteg sich in der Ausnehmung befindet, ist er gegen axiales Verschieben gesichert, sobald er die Winkellage des Einschiebens verläßt, indem dann die das Einschieben oder Herausnehmen erlaubenden Geometrien nicht mehr fluchten.The crossbar may be provided as an axially inserted into the recess coupling part. The pin can according to the invention for axial fixation in a region having a flattening. The recess, the coupling jaw or the insertion channel of the recess has in this case a corresponding geometry, which allows the insertion of the pin in a certain angular position. When the crossbar is in the recess, it is secured against axial displacement as soon as it leaves the angular position of the insertion, in which case the geometries permitting the insertion or removal are no longer aligned.
Die Erfindung schließt nicht aus, daß eine radiale oder axiale Fixierung über eine zusätzliche Nut/Federkupplung übertragen werden, bei der beispielsweise Nut und Feder teilkreisbogenförmig ausgebildet sind und die Nut beim Verbinden der Gestängeschüsse in die Feder einrotiert wird.The invention does not exclude that a radial or axial fixation on an additional groove / spring clutch are transmitted, in the example, groove and Spring are formed part of a circular arc and the groove is rotated into the spring when connecting the rod sections.
Die erfindungsgemäße Kupplung kann mit verschiedenen Gestängearten verwendet werden und auch mit einer Stützeinrichtung zur Umleitung der Schub- oder Zugkräfte von der Antriebsachse in die Kanalachse.The coupling according to the invention can be used with different types of linkage and also with a support device for redirecting the pushing or pulling forces from the drive axle into the channel axis.
Das Gestänge kann als Kreisbogensegment beidseitig, d.h. konkav/konkav oder konkav/konvex, ausgebildet sein, um die Form verschiedener Stützeinrichtungen abzubil- den bzw. in verschiedenen Kurvenrichtungen betrieben zu werden.The linkage may be a circular arc segment on both sides, i. concave / concave or concave / convex, be designed to depict the shape of various support means or operated in different directions of curvature.
Erfindungsgemäß können Gestängeschüsse beidseitig mit Opferelementen oder auch beidseitig mit Kupplungsmaul vorgesehen sein. Entsprechend können Opferelemente ausgestaltet sein.According to the invention, rod sections can be provided on both sides with sacrificial elements or on both sides with a coupling jaw. Accordingly, sacrificial elements can be configured.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.The invention will be explained with reference to an embodiment shown in the drawing of the closer.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Fig. Ia und b ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem mit einem Opferelement in einem Gestängeschuß (Fig. 1a) und das Opferelement getrennt von dem Gestängeschuß (Fig. 1 b);1 a and b show a coupling system according to the invention with a sacrificial element in a rod section (FIG. 1 a) and the sacrificial element separated from the rod section (FIG. 1 b);
Fig. 2 a. b und c eine alternative Ausführungsform des Stecksystems mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad;Fig. 2 a. b and c an alternative embodiment of the plug-in system with an additional degree of freedom;
Fig. 3 eine Ausführungsform des Stecksystems mit weiteren Freiheitsgraden durchFig. 3 shows an embodiment of the plug-in system with further degrees of freedom
Verwendung eines kugelförmigen Opferelements;Use of a spherical sacrificial element;
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit einem durch Stoffschluß mit einem Gestängeschuß verbundenen Opferelement;FIG. 4 shows an alternative embodiment of the invention with a sacrificial element connected by a material connection with a rod section; FIG.
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem durch Stoffschluß mit einem Gestängeschuß verbundenen Opferelement;FIG. 5 shows a further embodiment of the invention with a sacrificial element connected by a material connection with a rod section; FIG.
Fig. 6 und 7 die Ausführungsform der Fig. 5 in verschiedenen Einbaulagen. Das Steckkupplungssystem verbindet mindestens zwei Gestängeschüsse 1 mit einem zweiten Gestängeschuß. Zu diesem Zweck wird ein Opferelement 2 mit seinem Quersteg 4 an einem Ende des Gestängeschusses 1 in ein Kupplungsmaul 6 eingeschoben. Über einen zweiten Quersteg 8 des Opferelements wird dann ein zweiter Gestän- geschuß (nicht dargestellt) angelenkt. Die Form des Querstegs erlaubt ein Verschwenken der Gestängeschüsse zueinander in einer Ebene. Durch Verwendung eines Fixierblocks 9 als elastischen Dämpfer kann das Verschwenken unterbunden oder eingeschränkt werden. Dementsprechend ist der Fixierblock 9 fest oder elastisch ausgebildet.6 and 7, the embodiment of FIG. 5 in different mounting positions. The plug-in coupling system connects at least two rod sections 1 with a second rod section. For this purpose, a sacrificial element 2 is inserted with its cross bar 4 at one end of the rod section 1 in a coupling jaw 6. A second linkage (not shown) is then articulated via a second transverse web 8 of the sacrificial element. The shape of the crosspiece allows a pivoting of the rod sections to each other in a plane. By using a fixing block 9 as an elastic damper pivoting can be prevented or restricted. Accordingly, the fixing block 9 is formed solid or elastic.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Opferelement 12 an einer Seite einen Verbindungszapfen 14 in Teilkugelform aufweist. Diese besitzt zusätzlich eine Längsaufnahme 13 für einen Sicherungsstift 15, der nach dem Einbau des Opferelements 12 in eine korrespondierende Öffnung 17 im Gestänge eingeschoben wird. Der Einbau erfolgt durch Einschieben in das Kupplungsmaul 16 und anschließendesFIG. 2 shows an alternative embodiment, in which the sacrificial element 12 has a connecting pin 14 in partial spherical shape on one side. This additionally has a longitudinal receptacle 13 for a locking pin 15, which is inserted after the installation of the sacrificial element 12 in a corresponding opening 17 in the linkage. The installation takes place by insertion into the coupling jaw 16 and then
Verdrehen um 90° und Einschieben eines vertikalen Sicherungsstiftes 15. Die Längsaufnahme 13 im Opferelement und die Form des Verbindungszapfens 14 erlauben es, daß das Opferelement in zwei Ebenen geschwenkt werden kann (siehe Fig. 2b und 2c). Wiederum legt ein Fixierblock 19 den Schwenkradius fest.Twisting by 90 ° and inserting a vertical locking pin 15. The longitudinal receptacle 13 in the sacrificial element and the shape of the connecting pin 14 allow that the sacrificial element can be pivoted in two planes (see Fig. 2b and 2c). Again fixes a block 19 determines the swing radius.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform mit Verbindungszapfen 14' in Teilkugelform, bei der zusätzliche Freiheitsgrade bestehen, die aber auch durch einen seitlichen Sicherungsstift 15' gegen Verdrehen und damit Herausrutschen gesichert sein kann. Je nach Lage des Sicherungsstiftes kann die Verschwenkbarkeit in allen Freiheitsge- raden gewahrt bleiben.Fig. 3 shows an alternative embodiment with connecting pin 14 'in partial spherical shape, in which additional degrees of freedom exist, but which can also be secured by a lateral locking pin 15' against rotation and thus slipping out. Depending on the position of the locking pin, the pivotability can be maintained in all degrees of freedom.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der ein an dem ersten Opferelement 22 befindlicher Quersteg 26 mit einer stirnseitigen Abflachung 23 axial über einen Längssteg 24 in eine am Gestängeschuß 21 befindliche Querausnehmung 28 eingeschoben wird. Aufgrund der stirnseitigen Abflachung 23 am Quersteg 26 befinden sich die Gestängeschüsse beim Einschieben des Querstegs 26 in die Querausnehmung 28 in einem 90°-Winkel zueinander. Die im Querschnitt kreisrunde Querausnehmung 28 gewährleistet für alle anderen Winkel bis in die Strecklage einen sicheren Halt des Querstegs 26 in der Querausnehmung 28.4 shows an embodiment according to the invention in which a transverse web 26 located on the first sacrificial element 22 is pushed axially with a front-side flattening 23 over a longitudinal web 24 into a transverse recess 28 located on the rod end 21. Due to the frontal flattening 23 on the transverse web 26, the rod sections are on insertion of the crosspiece 26 in the transverse recess 28 in a 90 ° angle to each other. The cross-sectionally circular transverse recess 28 ensures a secure hold of the transverse web 26 in the transverse recess 28 for all other angles up to the extended position.
Bei der Ausführungsform der Fig. 5 weist der Gestängeschuß 31 ein L-förmiges Kupplungsmaul 30 auf. Das Kupplungsmaul 30 ist in Bezug auf die Querausnehmung 38 so angeordnet, daß der Quersteg 36 nach dem Einschieben in das Kupplungsmaul zunächst um 90° gedreht werden muß, bevor er dann in die Querausnehmung 38 ver- schoben wird. Sobald also der Quersteg 36 seine tiefste Eintauchstellung im Kupplungsmaul 30 erreicht hat und demgemäß mit der Abflachung 33 auf dem Längssteg 34 aufliegt, wird der Gestängeschuß demnach um 90° axial rotiert und sodann entlang der Achse des Gestängeschusses in die Endlage nach Fig. 6 geschoben, was aufgrund der Abflachung 33 möglich ist. Die beiden Gestängeschüsse 21 , 31 werden nun aus der 90°-Winkelstellung verschwenkt und sind solange sicher miteinander verbun- den, wie sie sich nicht in der 90°-Stellung befinden, da die Geometrie des QuerstegsIn the embodiment of Fig. 5, the rod section 31 on an L-shaped coupling jaw 30. The coupling jaw 30 is arranged with respect to the transverse recess 38 so that the transverse web 36 after insertion into the coupling jaw first has to be rotated by 90 °, before it is then pushed into the transverse recess 38. As soon as the crossbar 36 has reached its lowest immersion position in the coupling jaw 30 and accordingly with the flattening 33 on the longitudinal web 34 rests, the rod assembly is therefore rotated axially by 90 ° and then pushed along the axis of the rod assembly in the end position of Fig. 6, which is possible due to the flattening 33. The two rod sections 21, 31 are now pivoted out of the 90 ° angle position and are securely connected to each other as long as they are not in the 90 ° position, since the geometry of the crosspiece
36 ein Verlassen der Querausnehmung 38 nur zuläßt, wenn sich die Abflachung 33 in der Ebene des Längsstegs 34 befindet. Die Gestängeschüsse lassen sich gegeneinander verschwenken, beispielsweise aus der Winkellage nach Fig. 6 bis in eine gestreckte Betriebslage nach Fig. 7, und sind auch in den dazwischen liegenden Win- kellagen im wesentlichen spielfrei verbunden. Leaving the transverse recess 38 permits only when the flattening 33 is in the plane of the longitudinal web 34. The rod sections can be pivoted relative to one another, for example, from the angular position according to FIG. 6 to an extended operating position according to FIG. 7, and are also connected in the intermediate angular positions substantially free of play.

Claims

Patentansprüche;claims;
1. Steckkupplυngssystem für Horizontatbohrgestängeschüsse. gekennzeichnet durch ein die Gestängeschüsse (1) miteinander verbindendes Opferelβment (2, 12, 22), das mit mindestens einem Ende in den jeweiligen Gestäπgeschuss einschiebbar ist und1. Plug-in coupling system for Horizontatbohrgestängeschüsse. characterized by a the Gestängeschüsse (1) interconnecting Opferelβment (2, 12, 22), which is insertable with at least one end in the Gestäπgeschuss and
S die Gestängeschüsse axial und lösbar miteinander verbindet,S connects the rod sections axially and detachably,
2. Steckkupplungssystem nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Seite des Opferelements (2, 12, 22) so ausgebildet ist, daß die Gestängeschüsse (1) in mindestens einer Ebene gegeneinander verschwenkbar sind. 02. Plug-in coupling system according to claim I 1, characterized in that at least one side of the sacrificial element (2, 12, 22) is formed so that the rod sections (1) in at least one plane are mutually pivotable. 0
3. Steckkupplungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet daß mindestens eine Seite des Opferelements (2, 12, 22) so ausgebildet ist, daß die verbundenen Gβstängeschüsse (1) in mehreren Ebenen gegeneinander verschwenkbar sind. 5 4, Steckkupplungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Seite des Opferelements (12) als Kugel oder Teükugel ausgebildet ist.3. Plug-in coupling system according to claim 1, characterized in that at least one side of the sacrificial element (2, 12, 22) is formed so that the connected Gβstängeschüsse (1) in several planes are mutually pivotable. 5 4, plug-in coupling system according to claim 1, characterized in that at least one side of the sacrificial element (12) is formed as a ball or Teükugel.
5, Steckkupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Opferelements (2, 12, 22) im Gestänge (1) fixiert ist,5, plug-in coupling system according to one of the preceding claims, characterized in that one side of the sacrificial element (2, 12, 22) is fixed in the rod (1),
6, Steckkupplungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Opferelement an einer Seite durch Form-, Stoff oder Kraftschluß gegen Verschwβnken fixiert ist.6, plug-in coupling system according to claim 5, characterized in that the sacrificial element is fixed on one side by form, fabric or adhesion against Verschwśnken.
7, Steckkupplungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Opferelement mit mindestens einem Dämpfer (9, 19) im Gestänge fixiert ist,7, plug-in coupling system according to claim 6, characterized in that the sacrificial element with at least one damper (9, 19) is fixed in the rod,
8, Geslängeschuß zur Verwendung in einem Gestänge mit Steckkupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein8, Geslängeschuß for use in a linkage with plug-in coupling system according to one of the preceding claims, characterized by at least one
Kupplungsmaul (6, 16, 30) zur Aufnahme des Opferelements (2, 12, 22).Coupling jaw (6, 16, 30) for receiving the sacrificial element (2, 12, 22).
9, Gestäπgeschuß zur Verwendung in einem Gestänge mit Steckkupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Opferelement (2, 12, 22) zum Einschieben in ein Kupplungsmaul (6, 16, 30) eines9, Gestäπgeschuß for use in a linkage with plug-in coupling system according to one of the preceding claims, characterized by at least one sacrificial element (2, 12, 22) for insertion into a coupling jaw (6, 16, 30) of a
Gestängeschusses nach Anspruch 8. Pole section according to claim 8.
10. Opferelement zur Verwendung mit einem Gestänge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen kugelkcpffόrmigen Verbirv dungsabschnitt (14, 14'),10. sacrificial element for use with a linkage according to one of the preceding claims, characterized by at least one ball-shaped Verbirv training section (14, 14 '),
55
11 , Opferelement zur Verwendung mit einem Gestänge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen zapfenförmigeπ Verbiπdungs- abschnitt (4).11, sacrificial element for use with a linkage according to one of the preceding claims, characterized by at least one peg-shaped connecting portion (4).
10 12. Steckkupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Opferelement eine Form aufweist, die ein Einschieben in eine Queraus- πehmung (28, 38) und ein Herausziehen aus der Querausnehmuπg (28, 38) in einem Fluchtwiπkel der Gestängeschüsse zueinander zuläßt und dabei in einem Winkelbereich außerhalb des Ftuchtwiπkels ein Herausgleiten verhindert.10 12. Plug-in coupling system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sacrificial element has a shape, the insertion into a Queraus- πehmung (28, 38) and pulling out of the Querausnehmuπg (28, 38) in a Fluchtwiπkel the Gestängeschüsse allows each other and thereby prevents slipping out in an angular range outside the Ftuchtwiπkels.
1515
13. Steckkupplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß das Opferelement (2, 12, 22) mindestens eine Abflachung (23, 33) aufweist.13. Plug-in coupling system according to claim 12, characterized in that the sacrificial element (2, 12, 22) has at least one flattening (23, 33).
14. Steckkupplungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem 20 weiblichen Kuppluπgsglied in Längserstreckung ein Kuppluπgsmaul (6) vorgesehen ist14. Plug-in coupling system according to claim 13, characterized in that a Kuppluπgsmaul (6) is provided at the 20 female Kuppluπgsglied in the longitudinal direction
15. Gestängekuppiung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß das Kupp- lungsmaul (6) L-förmig ausgebildet ist,15. linkage coupling according to claim 14, characterized in that the coupling mouth (6) is L-shaped,
2525
16. Verfahren zur Reparatur oder zum Austauschen von defekten Opferelemeπteπ nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder zum Anpassen der Form oder der Dimension von Opferelementeπ nach einem der vorhergehenden Ansprüche an unterschiedliche Kupplungsparlner, gekennzeichnet durch Entfernen des alten16. A method for repair or replacement of defective Opferelemeπteπ according to any one of the preceding claims or for adapting the shape or the dimension of Opferelementeπ according to one of the preceding claims to different Kupplungsparlner, characterized by removing the old
30 Opferefements und Ansetzen eines Ersatzopferelements.30 sacrificial foundations and placement of a replacement sacrificial element.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein stottschlüssig mit dem Gestäπgeschuß verbundenes Opferelement abgeschnitten und ein neues Opferelement Stoff schlüssig an das Gestänge angesetzt wird.17. The method according to claim 16, characterized in that a stutter-related with the gestäπgeschuß connected sacrificial element cut off and a new sacrificial element substance is applied conclusively to the linkage.
3535
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein größer dimensioniertes Opferelement eingesetzt wird, um ein entstandenes Spiel auszugleichen,18. The method according to claim 16, characterized in that a larger-sized sacrificial element is used to compensate for an existing game,
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