用于连接两基本上杆形或管形元件的装置 【技术领域】
本发明涉及一种用以连接两基本上杆形或管形元件的装置，例如钻机的一连杆和/或一连杆元件的各部分与一钎头或钻头的连接，其中待相互连接的元件分别构成有一被容纳端和一与其互补的容纳端或者相互邻接的各端由一套管或套筒分别搭接。
背景技术
在基本上杆形或管形元件的连接方面已知有不同的连接可能性，其中可以举出例如螺纹连接或者卡锁连接或接合例如按卡口式连接的方式。在这些已知地连接中不利的特别是这样的事实，即待相互连接的元件的局部配合精确地加工的各端总是必须相互插入和相对扭转或共同运动，以便可以建立所要求的连接。显然，例如不仅要耗时地制造这样的螺纹连接，而且需要待相互连接的元件的高的定位精度或对准，以便建立这样的连接，其中这样精确的定位例如在钻杆等加长的情况下是困难的，其通常具有很大的长度。此外，在这样的连接经受不良的使用的情况下有时按顺序的加长无疑是不可能的。此外，由于特别在较长的使用或在不良的环境条件下的使用以后连接点经受相应高的应力，从而这样的连接部分地不可能重新脱开或只在高的耗时和费力的情况下才可重新脱开。此外，对于借助螺纹的按顺序的连接，由于为了承受和传递在该情况下用于实施钻孔操作的高应力，在一被容纳端的区域内和在一容纳端的区域内均必须设置相应大的材料厚度，从而不能小于例如一钎头或连杆部分的一规定的最小尺寸。因此不可能提供例如用于小直径的钻孔或钻井加工的钎头，因为特别必须考虑到，通常钻杆必须构成为空心的以便将冲洗流体输入钎头的区域内和/或排出开采的材料并且必须提供相应的内径。为了达到小的钻孔直径在这方面例如建议，不通过螺纹连接进行钻杆的加长，而是在经由某一长度完成一钻孔以后将整个钻杆与钎头一起从钻井中撤出，然后使用一较长的钻杆，其中显而易见的是，利用这样的操作方式联系着相应提高的耗时和费工。
【发明内容】
因此本发明的目的是，提供一种开头所述型式的装置，用以连接两基本上杆形或管形元件，借其达到待相互连接的元件的简便而可靠的连接。这样简便而可靠的连接特别在不良环境条件的情况下应该是可能的并且可靠地防止待相互连接元件沿已连接元件的轴向方向或纵向方向的意外的脱开或分离。
为了达到该目的，一种开头所述型式的装置的特征基本上在于，在容纳端或套管上至少一个基本上在连接的径向方向上可向被容纳端偏压或压入的局部区域嵌入被容纳端上的一互补的凹口或凹槽中固定之。通过按照本发明将在容纳端上的一可偏压或可压入的局部区域嵌入待建立连接的第二元件的被容纳端上的一互补的凹槽或凹口中并且基本上形锁合地安装于该凹槽或凹口中；或直接经由容纳端，其中插入被容纳端，或通过一相应的套管或套筒的连接确保待相互连接的元件的简便的接合或连接。可压入的或可楔入的局部区域嵌入被容纳端上的相应的凹口中和通过设置可压入的局部区域或突出部而可靠地防止待相互连接的元件沿轴向方向或纵向方向的脱开或分离。此外显然，本发明建议的连接通过待相互连接的元件的简单的插入或相互插接或通过容纳元件插入一套管或套筒中是足够的，然后在要求的相对的轴向位置的定位以后将可压入的或可楔入的局部区域楔入容纳的部分的凹槽或凹口中并从而可快速而可靠地达到要求的连接。此外，通过本发明设置的可偏压的或可压入的局部区域在相互配合作用的各端上不仅提供一可靠的插塞连接，而且即使用相应较小的材料厚度也可足够保持插塞连接，从而也可以提供小的钻孔或钻井直径。通过这样的插塞连接也可以相对于螺纹连接达到更好的传力，因为在一插塞连接的各个元件之间可以提供相应大的止挡面积或容纳面积，而在一螺纹中，特别在因高应力而磨损以后只提供小的支承面积，例如以线接触的形式。
为了这样的连接在必要时所期望的脱开，在一凹槽或凹口以及可楔入的局部区域的相应定位中沿轴向方向施加一相应的负载是足够的，其克服由可楔入的或可压入的局部区域提供的连接力，以便彼此分离相互连接的元件。显然，在本发明建议的连接中可以省去在必要时具有很大长度的待相互连接的元件的极精确的调整或对准，并且也不需要任何的相对扭转或转动运动来建立或完备连接，如这例如在现有技术中对螺纹连接或卡口式连接等是必需的。因此这样的本发明建议的连接也可供在不良的环境条件下使用，例如在土壤或岩石材料中加工一钻井时或用在一放出口钻机上时不仅对于建立连接而且对于在连接点高应力下插入后的连接的必要时要求的分离均可省节时间和节省费用地实现。
为了特别简单地制造本发明建议的连接装置，按照一优选的实施形式建议，可压入的或可偏压的局部区域由一容纳端或套管中的切口限定，其在俯视图中限定一特别是基本上U形的可压入的局部区域。这样的例如基本上U形的切口可以用简单的方法并因此快速地制造在容纳端或一套管或套筒的区域中，然后接着在被容纳端嵌入或插入以后通过将由切口限定的局部区域简单地压入或偏压入或楔入被容纳端上的互补的或相应的凹槽或凹口中，待相互连接的元件的连接将是可能的。
在将一套管或套筒应用于管形或杆形元件的连接的情况下按照本发明的另一优选的实施形式建议，用于连接管形元件的相互邻接的各端的套管或套筒构成有两个可偏压的或可压入的局部区域，其相互相反地定向。为了建立在套管区域内要求的连接力，在必要时需要的不同的力作用可以通过各可压入的或可偏压的局部区域在套管的不同局部区域上的相应的定位或设置加以考虑，该套管与待相互连接的各端的两个彼此不同的端部配合作用。
为了在被容纳端上的相应的凹槽或凹口的同样特别简单的并从而便宜和节省时间的构成还建议，被容纳端上的凹口或凹槽由一基本上沿待连接的元件的纵向方向延伸的沟槽或槽构成，正如这相当于本发明装置的另一优选的实施形式。
如上所述，利用本发明建议的装置基本上实现待相互连接的杆形或管形元件沿这些元件的轴向方向或纵向方向的应简便建立的和可靠的固定。如果也应防止各元件的相互旋转运动或在这些元件上例如在进行一钻孔过程时施加一旋转运动或通过这样的元件例如连杆元件应该将一旋转运动传到一钻孔工具上，则为了达到相应的同步旋转，按照另一优选的实施形式设定，被容纳端和容纳端或套管分别具有不同于圆形的周边形状，例如横截面为六边形的周边形状。这样的不同于圆形的周边形状也可以相应简单、便宜和配合精确地制造，从而又通过一被容纳端简单地嵌入或插入一容纳端或一构成中间元件的套管或套筒中，并将相应的局部区域追加压入或偏压入被容纳端的外周边上的相应凹口中来建立一简便的连接是可能的。
待相互连接的杆形或管形元件在必要时具有较大的材料横截面，因此在这种情况下为连接设置的局部区域的压入或楔入是困难的或需要高的打击力，按照另一优选的实施形式设定，可偏压的或可压入的局部区域构成有比邻接的端部缩小的横截面。这样的缩小的横截面允许为连接设置的局部区域的可靠的楔入或压入，同时为反抗未被考虑的特别是沿轴向方向的脱开，可以提供不被改变的足够的连接力或固定力。
关于可偏压的或可压入的局部区域的基本上形锁合的要求，按照另一优选的实施形式建议，容纳可偏压的局部区域的凹槽或凹口在被容纳端中沿待相互连接的管形元件的纵向方向斜切或构成有渐增的深度。
为了构成本发明的待建立的连接的确定的止挡位置或最终位置，按照另一优选的实施形式建议，凹槽或凹口为可压入的或可偏压的局部区域构成一沿待相互连接的管形元件的纵向方向的止挡。
除了本发明的装置例如应用于连接一钻杆的各个连杆元件等以外，按照本发明的装置的快速简便的待建立的连接也可应用于例如一钎头或钻头在一钻杆上的固定。在这方面其中建议，容纳端由一在远离钎头的钻孔面的一端上构成的管套或套筒形突出部分构成，其中可插入一连杆元件的一被容纳端，正如这相当于本发明装置的另一优选的实施形式。
为了避免沿待相互连接元件的圆周的可能的不均匀的载荷或提供沿圆周分布的需要的连接力或固定力，按照另一优选的实施形式建议，沿待相互连接的元件的圆周设置多个可偏压的或可压入的局部区域和互补的凹口或凹槽。通过在待相互制造的元件的外圆周上设置在必要时不同数目的连接区域或者可偏压的或可压入的局部区域还可以在不同的局部区域内提供不同的固定力或连接力，从而通过在一较长的连接的不同的局部区域内设置在必要时不同数目的连接区域可以为要求的脱开确定一包括多个元件的管或连杆的连接的各个优选的脱开位置。
【附图说明】
以下借助附图中示意示出的实施例更详细地说明本发明。其中：
图1本发明的装置的第一实施形式的示意侧视图；
图2一修改的实施形式类似于图1的视图；
图3本发明的装置的相对于图1和2放大的局部剖面图，用于建立在一钎头与一在其上连接的连杆元件之间的连接；以及
图4沿图3的箭头IV的方向的局部剖视图。
【具体实施方式】
图1中用1标记一管形连杆元件，其一边应该可固定或可连接在一钎头或钻孔工具2上而另一边在其远离钎头2的一端经由一冲击元件3连接于一未更详细示出的并嵌接在冲击元件3的驱动装置，例如用于回转冲击钻孔的驱动装置。
钻杆1不仅与钎头2而且与冲击元件3的连接在钎头2的区域内通过连杆元件1插入一在远离钎头2的开采面4的一端上伸出的突出部5中来实现，其中突出部5在其外圆周上具有一可偏压的或可压入的局部区域6，其进入钻杆1的被容纳端的外圆周上的相应的凹口或沟槽中，如这更详细地示于图3的详图中。
以类似的方式钻杆1面向冲击元件3的一端经由一套管7连接于冲击元件3，其中套管7也具有一可偏压的或可压入的局部区域6，其又插入连杆或管1的被容纳端的外圆周上的相应的凹口或凹槽中。
由按图3的视图显而易见的是，在远离开采面4的一端，钎头或钻头2具有一套筒状突出部5，其中插入钻杆或管形元件1的被容纳端9。在图3所示的连接状况下，可偏压的或可压入的或可楔入的局部区域6安装于被容纳端9的外圆周上的相应的凹口或凹槽10中。凹槽或凹口10设有一斜切的或倾斜的表面11，当使局部区域6从与待连接的局部区域对准的位置开始嵌入凹槽或凹口中时，可楔入的或可压入的局部区域6支承在该表面11上。此外在图3中示出一在钎头2的区域内的套筒形定心突出部12。
由按图4的局部剖视图还显而易见的是，不仅钎头2的套筒形突出部5而且连杆1的被容纳端9具有一不同于圆形的横截面，从而经由图4中所示的例如六边形的横截面形状或周边形状在连杆1的旋转驱动时钎头2的同步旋转是可能的，同时通过套筒形突出部5的嵌入凹口10中的局部区域6提供反对沿轴向方面的偏移或脱开的可靠的固定。如果在完成一钻孔操作以后应该将连杆1例如从钎头2中分离，则必须向撤去管形元件1的方向从钎头2上对管形元件1施加超过连接力的力，从而在安装于凹口10中的局部区域的变形下实现管形元件1与钎头2之间的分离。
类似如钎头2或其套筒形突出部5与连杆1的被容纳端9之间的连接，同样实现冲击元件3的套筒7与连杆1的对置于或远离于钎头2的一端之间的连接。
图2中示出一修改的实施形式，其中除一用13标记的连杆元件与一又用2标记的钎头经由一可压入的或可楔入的局部区域6的连接以外，通过一套管14实现钻杆的加长，通过该套管管形元件13与另一管形元件15相连接，后者接着又连接于一冲击元件3。为了确实的或可靠的连接，特别沿轴向方向或纵向方向再次在钎头2的套筒形突出部5上、在套管14上和在冲击元件3的套管7上设置可偏压的或可压入的或可楔入的局部区域6，从而类似如在按图1和3的实施形式中再次在各个管形元件13与15之间简便而快速的待建立的连接是可能的。
代替各图中所示的基本上通过使用套管形中间元件5、7和14的连接，也可以这样实现连接，即，使一管形或杆形元件的一套管端或容纳端直接搭接一第二管形或杆形元件的一被容纳端或其尖端，其中再次通过至少一个沿被容纳端的方向可偏压的或可楔入的局部区域6实现连接。
为了在可能有较大的横截面时避免不均匀的载荷或连接力，可以设定，沿一连接点的圆周分布基本上均匀分布地设置多个分别可压入的或可楔入的局部区域6。
如由各图显而易见的，用相互搭接的局部区域的例如不仅套筒形的突出部5而且钻杆1的小的材料厚度或壁厚，在按图3的视图中可以是足够的，从而显然在钻杆1的内部设置一相应大的内径但仍可加工小小的钻孔直径。此外明显的是，相互连接的各元件之间的基本上全面的相互连接的止挡面可供按顺序的传力之用。