Verfahren und Anordnung zum raschen Verbinden und Lösen von miteinander verbindbaren Elementen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum raschen Verbinden und Lösen von miteinander verbind- baren Elementen, insbesondere Rohren bzw. Stangen und/oder daran festlegbaren Antriebselementen und/oder Bearbeitungs- elementen, wie beispielsweise Bohrkronen oder dgl., wobei ein Element mit einem profilierten Endstück in eine ent- sprechende Aufnahmeöffnung des damit zu verbindenden Ele- ments und/oder eines Zwischen-bzw. Verbindungsstücks, ins- besondere einer Muffe bzw. Hülse, eingeführt wird und kraftschlüssig mit dem zweiten Element verbunden wird. Die Erfindung bezieht sich weiters auf eine Anordnung zum raschen Verbinden und Lösen von miteinander verbindbaren Elementen, insbesondere Rohren bzw. Stangen und/oder daran festlegbaren Antriebselementen und/oder Bearbeitungselemen- ten, wie beispielsweise Bohrkronen oder dgl., wobei ein Element mit einem profilierten Endstück in eine ent- sprechende Aufnahmeöffnung des damit zu verbindenden Ele- ments und/oder eines Zwischen-bzw. Verbindungsstücks, ins- besondere einer Muffe bzw. Hülse, einführbar ist und kraft- schlüssig mit dem zweiten Element verbindbar ist, sowie auf eine Verwendung einer derartigen Anordnung.

Im Zusammenhang mit einem Verbinden und Lösen von mit- einander verbindbaren Elementen, wie beispielsweise Rohren bzw. Stangen, besteht oftmals das Problem einer raschen Lösung und Verbindung von derartigen Elementen bzw. damit zu verbindenden Antriebselementen und/oder Bearbeitungs- elementen, wobei eine derartige rasche Verbindung oder Lösung auch unter gegebenenfalls rauhen bzw. widrigen Umge- bungsbedingungen zuverlässig möglich bzw. durchführbar sein

soll. Beispielsweise ist im Zusammenhang mit der Herstel- lung von Bohrlöchern eine oftmalige Verlängerung eines Bohrgestänges erforderlich, wobei bekannte Schraubver- bindungen nicht nur einen zeitaufwendigen Verbindungs-und Lösevorgang erfordern, sondern derartige Schraubverbin- dungen insbesondere unter rauhen Einsatzbedingungen gege- benenfalls zu Problemen einer ordnungsgemäßen Verbindung bzw. eines ordnungsgemäßen Lösens einer derartigen Verbin- dung führen. Weiters muß beispielsweise bei der Herstellung eines Stichlochs an einem Hochofen durch eine Stichloch- Bohrmaschine sichergestellt werden, daß bei Austreten der eine hohe Temperatur aufweisenden Schmelzmasse wenigstens Teile des Bohrgestänges und insbesondere die Antriebsein- richtung ausreichend rasch von dem Bohrgestänge gelöst werden kann, um ein Entfernen zumindest der Bohrmaschine aus dem Bereich des austretenden Schmelzmasse hoher Tempe- ratur zu ermöglichen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren und eine Anordnung zum raschen Verbinden und Lösen von miteinander verbindbaren Elementen zur Verfügung zu stellen, womit auch unter gegebenenfalls rauhen bzw. widrigen Einsatz-bzw.

Umgebungsbedingungen ein zuverlässiges und rasches Verbin- den und Lösen von miteinander verbundenen Elementen, bei- spielsweise Rohren bzw. Stangen, und/oder daran festleg- baren Antriebselementen und/oder Bearbeitungselementen mög- lich wird.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Ver- fahren ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbin- den und Lösen der zwei miteinander zu verbindenden Elemente das profilierte Endstück nach einer Bewegung in axialer

bzw. Verbindungsrichtung durch einen mit einer zum Endstück komplementären Profilierung versehenen Teilbereich der Aufnahmeöffnung relativ zu der Aufnahmeöffnung in einem einen erweiterten, lichten Querschnitt aufweisenden Teilbe- reich der Aufnahmeöffnung verdreht und anschließend wieder- um in axialer Richtung in einen weiteren mit einer zum End- stück komplementären Profilierung versehenen Teilbereich der Aufnahmeöffnung bewegt wird. Dadurch, daß eine mehr- stufige Relativbewegung zwischen den miteinander zu verbin- denden Elementen und insbesondere zwischen dem profilierten bzw. eine Profilierung aufweisenden Endstück eines Elements und einer Aufnahmeöffnung eines zweiten Elements vorgenom- men wird, läßt sich eine zuverlässige und sichere Verbin- dung zwischen den beiden Elementen aufrecht erhalten. Wei- ters wird sichergestellt, daß durch eine einfache, axiale Bewegung, gefolgt durch eine Rotationsbewegung und eine wiederum folgende, axiale Bewegung ein zufälliges bzw. irr- tümliches Lösen der Verbindung mit Sicherheit verhindert werden kann, während durch die aufeinander abgestimmten Betätigungs-bzw. Bewegungsschritte zum Verbinden und Lösen der miteinander zu verbindenden Elemente eine rasche und sichere Verbindung und Lösung möglich wird. Im Gegensatz zu einer Schraubverbindung, welche nicht nur ein überaus auf- wendiges Einpassen der miteinander zu verbindenden Gewinde- elemente erfordert, sondern auch gegebenenfalls nach einem Einsatz bei einer Beanspruchung der Schraubverbindung Pro- bleme beim Lösen derselben mit sich bringt und in jedem Fall durch die erforderliche mehrfache Drehbewegung der Elemente relativ zueinander einen entsprechend hohen Zeit- aufwand erfordert, wird durch die erfindungsgemäß vorge- schlagene, abwechselnde, axiale Bewegung sowie Bewegung in Umfangs-bzw. Rotationsrichtung ein rasches Lösen und Ver- binden sichergestellt. Ein derartiger Bewegungsablauf einer

abwechselnden, axialen Bewegung und Rotationsbewegung sowohl zum Verbinden als auch zum Lösen läßt sich auch ent- sprechend einfach automatisiert vornehmen.

Um die Sicherheit gegenüber einem irrtümlichen Austreten bzw. Lösen der Verbindung bei einer ungewollten Bewegung in axialer Richtung der Verbindungsstellen zu vermeiden, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorge- sehen, daß zwischen den Bewegungsschritten in axialer Rich- tung eine Verdrehung um maximal 180°, insbesondere etwa 60°, vorgenommen wird. Die versetzte Anordnung der Profi- lierungen im Bereich der Aufnahmeöffnung, wodurch eine Rotation zwischen den zwei axialen Bewegungen erforderlich wird, stellt sicher, daß ein Lösen der Verbindung lediglich durch axiales Verschieben der miteinander verbundenen Teile mit Sicherheit verhindert werden kann.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist darüber hinaus eine Anordnung der eingangs genannten Art im wesent- lichen dadurch gekennzeichnet, daß ein Element an einem aufzunehmenden Endstück mit einer insbesondere polygon- förmigen Profilierung versehen ist, welche in eine Auf- nahmeöffnung eines damit zu verbindenden, zweiten Elements und/oder Verbindungs-bzw. Zwischenstücks einführbar ist, wobei die Aufnahmeöffnung in axialer Richtung bzw. Verbin- dungsrichtung ausgehend von dem Eintrittsende der Aufnahme- öffnung mit einem Teilbereich mit zur Profilierung des auf- zunehmenden Endstücks komplementärer Profilierung, einem Bereich mit einem gegenüber dem Eintrittsende vergrößerten, lichten Querschnitt und daran anschließend wiederum einem Bereich mit an die Profilierung des aufzunehmenden End- stücks angepaßter Profilierung ausgebildet ist. Derartige Teilbereiche mit jeweils aufeinander abgestimmter Profi-

lierung lassen sich entsprechend einfach und kostengünstig an den miteinander zu verbindenden Elementen ausbilden und stellen darüber hinaus eine überaus einfache Handhabung sowohl beim Verbinden als auch beim Lösen der miteinander verbundenen Elemente sicher, wie dies bereits oben ausge- führt wurde. Es genügt somit, an dem Endstück des aufzu- nehmenden Elements eine entsprechende Profilierung vorzu- sehen, während an dem aufnehmenden Ende des zweiten Ele- ments voneinander getrennte Teilbereiche mit an die Profi- lierung des aufzunehmenden Endes angepaßter, komplementärer Profilierung vorgesehen sind, welche voneinander durch einen Teilbereich mit entsprechend größerem, lichtem Durchtrittsquerschnitt getrennt sind, um die Drehbewegung zwischen den miteinander zu verbindenden Elementen zu er- möglichen.

Um ein Lösen der Verbindung durch eine lediglich axiale Verschiebung der zwei Elemente zu verhindern, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Teilbereiche mit an die Profilierung des aufzunehmenden Endstücks angepaßter, komplementärer Profilierung der Auf- nahmeöffnung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt ausgebildet sind.

Um die erfindungsgemäß vorgeschlagene Rotationsbewegung der zwei miteinander zu verbindenden Elemente nach der ersten Bewegung in axialer Richtung bzw. Verbindungsrichtung zu- verlässig zu ermöglichen, wird gemäß einer weiters bevor- zugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Außenkonturen der Profilierung an dem aufzunehmenden Endstück einen ge- genüber dem daran anschließenden Teilbereich des ersten Elements aufweisenden Querschnitt vergrößerten Querschnitt aufweisen. Das eine Außenprofilierung aufweisende, erste

Element weist somit unmittelbar anschließend an den Verbin- dungsbereich bzw. das Endstück einen Bereich mit gegenüber den Außenkonturen der Profilierung verringertem Außenquer- schnitt auf.

Um eine einfache und zuverlässige, relative Drehbewegung zwischen den einzelnen, miteinander zu verbindenden Ele- menten zwischen den zwei Bewegungsvorgängen in jeweils axialer Richtung bzw. Verbindungsrichtung zu ermöglichen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorge- schlagen, daß der zwischenliegende Bereich der Aufnahme- öffnung mit vergrößertem, lichtem Querschnitt eine Länge in axialer Richtung bzw. Verbindungsrichtung aufweist, welche die axiale Erstreckung der Profilierung des aufzunehmenden Endstücks übersteigt. Für eine ordnungsgemäße Verankerung der zwei miteinander zu verbindenden Elemente muß das End- stück des ersten Elements mit einer Außenprofilierung einer entsprechenden Länge versehen sein, um auch eine nachträg- liche Übertragung von gegebenenfalls hohen Kräften, bei- spielsweise bei einem Bohren bzw. Drehschlagbohren, zu er- möglichen. Durch eine entsprechende Wahl der Profilierung kann auch mit einer gegebenenfalls kurzen Länge der Außen- profilierung das Auslangen gefunden werden und es kann somit der für die Ermöglichung der Rotationsbewegung zur Verfügung zu stellende Abschnitt bzw. Bereich im Bereich des Aufnahmeendes entsprechend kurz ausgebildet werden.

Für eine einfach einzupassende Profilierung, welche darüber hinaus eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen den ein- zelnen, miteinander zu verbindenden Elementen durch ent- sprechende große Auflageflächen ermöglicht, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Profilierung am aufzunehmenden Endstück von einem

regelmäßigen Polygon gebildet ist. Insbesondere im Zusam- menhang mit einer einfachen Bearbeitung und Herstellung der miteinander zu verbindenden Anschlußbereiche wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Polygon einen dreieckigen Querschnitt mit abgerun- deten Spitzen bzw. Scheiteln aufweist.

Für eine besonders einfache Ausbildung der unterschiedlich ausgebildeten Teilbereiche im Bereich der Aufnahmeöffnung des zweiten Elements bzw. Verbindungs-oder Zwischenstücks wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorge- schlagen, daß die Profilierung am Eintrittsende der Auf- nahmeöffnung an einem getrennten, mit dem aufnehmenden Element verbundenen, insbesondere verschweißten, platten- bzw. scheibenförmigen Element ausgebildet ist. Es läßt sich somit in einfacher Weise im Bereich der Aufnahmeöffnung der Bereich mit vergrößertem, lichtem Querschnitt zur Ermög- lichung der Drehbewegung und daran anschließend der in axialer Richtung verlaufende Bereich mit entsprechend kom- plementärer Profilierung ausbilden, wonach das plattenför- mige bzw. scheibenförmige Element mit ebenfalls komplemen- tärer Profilierung relativ zu der Profilierung im Inneren der Aufnahmeöffnung versetzt am Anschlußende bzw. Ein- trittsende der Aufnahmeöffnung festgelegt wird.

Während eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung sowie eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen großen Anwendungsbereich bei der Verbindung von je- weils miteinander zu verbindenden, insbesondere rohr-bzw. stangenförmigen Elementen bzw. einer Verbindung derartiger rohr-bzw. stangenförmiger Elemente mit Antriebselementen und/oder Bearbeitungselementen möglich ist, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Verwendung

der erfindungsgemäßen Anordnung an einem insbesondere ver- längerbaren Bohrgestänge, insbesondere einer Stichloch- Bohrmaschine, vorgeschlagen, da, wie oben bereits angedeu- tet, bei einem raschen Austritt der eine hohe Temperatur aufweisenden Schmelzmasse ein besonders rasches Trennen bzw. Lösen einzelner Gestängeabschnitte günstig bzw. erfor- derlich ist, um zumindest die Bohrmaschine vor den austre- tenden Schmelzmassen hoher Temperatur zu schützen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der bei- liegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs- beispielen näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Stichloch- Bohrmaschine, bei welcher eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ein- satz gelangt ; Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des er- findungsgemäßen Verfahrens, wobei Fig. 2a den Zustand einer Verbindung zwischen den zwei miteinander zu verbindenden Elementen und Fig. 2b den Zustand eines teilweisen Lösens der miteinander zu verbindenden Elemente zeigt ; und Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht in Richtung des Pfeils III auf die Eintrittsseite bzw. Stirnfläche einer Aufnahmeöffnung einer erfindungsgemäßen Anordnung.

In Fig. 1 ist schematisch allgemein mit 1 eine Stichloch- Bohrmaschine bezeichnet, welche einen Antrieb 2 aufweist, um in einer schematisch mit 3 angedeuteten Wand eines Hoch- ofens ein Stichloch bzw. Bohrloch auszubilden, wobei an einem Bohrgestänge 4 eine schematisch mit 5 bezeichnete Bohrkrone gelagert ist.

Zur Festlegung des Bohrgestänges 4 an einer Abtriebswelle 6 des Schlag-und/oder Drehantriebs der Stichloch-Bohr- maschine 1 wird das Bohrgestänge 4 über ein in Fig. 1 all- gemein mit 7 bezeichnetes Zwischenelement einer Anordnung zur Verbindung der zwei stangen-bzw. rohrartigen Elemente 4 und 6 festgelegt, welche in Fig. 2 im Detail näher dar- gestellt ist.

Zum Verbinden des Bereichs der Abtriebswelle 6 der Stich- loch-Bohrmaschine 1 mit dem Bohrgestänge 4 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ein Verbindungs-bzw.

Zwischenelement 7 als Anordnung vorgesehen, wobei in dem in Fig. 2 gezeigten, linken Teilbereich die Abtriebswelle 6 fest in dem Zwischenelement 7 aufgenommen ist.

Zur Festlegung des Bohrgestänges 4 weist dieses an seinem vorderen, zum Zwischenelement 7 gewandten Endstück eine polygonförmige Außenkontur 9 auf. In dem in Fig. 2a ge- zeigten Verbindungszustand steht der mit einer polygon- förmigen Außenprofilierung versehene Endbereich 9 des Bohr- gestänges 4 in Eingriff mit einem in axialer Richtung ver- laufenden, mit einer komplementären Profilierung versehenen Teilbereich 10 einer allgemein mit 11 bezeichneten Auf- nahmeöffnung des Zwischenelements 7.

Für ein Lösen der Verbindung zwischen dem Bohrgestänge 4 mit dem Dreh-bzw. Drehschlagantrieb 6 über das Zwischen- element 7 wird, wie in Fig. 2b angedeutet, das Zwischen- element 7 entsprechend dem Pfeil 12 in axialer Richtung bzw. Verbindungsrichtung von dem Bohrgestänge 4 wegbewegt, so daß der mit einer Außenprofilierung versehene Teilbe- reich 9 in einen Bereich 13 der Aufnahmeöffnung 11 gelangt, welcher einen vergrößerten, lichten Querschnitt aufweist.

In der in Fig. 2b gezeigten, teilweisen Lösestellung wird eine relative Rotation zwischen der Abtriebswelle 6 bzw. dem Zwischenstück 7 sowie dem Bohrgestänge 4 im Sinn des Pfeils 14 beispielsweise um einen Winkel von etwa 60° vor- genommen, worauf anschließend wiederum in Sinn des Pfeils 12 eine axiale Verschiebung zwischen dem Bohrgestänge 4 und der Abtriebswelle 6 bzw. dem Zwischenstück 7 erfolgt, wobei der mit der polygonartigen Außenkontur versehene Bereich 9 des Bohrgestänges 4 durch einen weiteren Bereich 15 der Aufnahmeöffnung 11 hindurchtritt, welcher wiederum angepaßt an den polygonförmigen Außenquerschnitt des Teilbereichs 9 des Bohrgestänges 4 eine entsprechende polygonartige Profilierung aufweist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Für eine bessere Zentrierung des Bohrgestänges 4 im Bereich des Zwischenelements 7 ist anschließend an den mit der polygonartigen Profilierung versehenen Teilbereich 9 ein im wesentlichen zylindrischer Bereich 16 sowie ein Zentrier- stift 17 insbesondere aus Fig. 2b deutlich ersichtlich, welche in einen entsprechenden zylindrischen Abschnitt 18 sowie in eine Zentrieröffnung 19 in verbundenem Zustand eintreten.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Teilbereich 15 mit wie- derum polygonförmigem, komplementärem Profil an einem platten-bzw. scheibenförmigen Element 20 ausgebildet, welches im Bereich der Stirnseite 21 der Aufnahmeöffnung 11 mit dem Zwischenelement 7 verschweißt ist.

Aus Fig. 3 ist die relative Lage bzw. Positionierung der unterschiedlichen, polygonförmigen Profile im Bereich der Festlegung der zwei miteinander zu verbindenden Elemente deutlich ersichtlich. Mit 22 ist die Außenkontur des Zwischenelements 7 angedeutet, wobei der Bereich der Ver-

schweißung an der Stirnseite des plattenförmigen Elements 20 mit 23 angedeutet ist. Das plattenförmige Element 20 weist eine polygonartige Profilierung 24 entsprechend dem Teilbereich 15 auf, wobei die Profilierung 24 der Außen- kontur des Teilbereichs 9 des Bohrgestänges 4 entspricht.

An den Teilbereich 20 mit der Profilierung 24 schließt der Teilbereich mit vergrößertem, lichtem Querschnitt an, dessen Kontur in Übereinstimmung mit Fig. 2 mit 13 be- zeichnet ist, so daß bei einem Durchtreten des Teilbereichs 9 des Bohrgestänges 4 durch den Teilbereich 15 mit der polygonförmigen Kontur 24 eine freie Drehbarkeit des Bohrgestänges 4 und insbesondere des mit dem Polygon ver- sehenen Teilbereichs 9 möglich wird. Nach einem Verdrehen um etwa 60° tritt der Teilbereich 9 mit polygonförmigem Außenprofil in den in axialer Richtung anschließenden Teil- bereich mit wiederum polygonartiger Kontur ein, wobei die zweite Polygonkontur mit 25 entsprechend dem Bereich 10 des Zwischenelements bezeichnet ist.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß durch die versetzte Anord- nung der zwei Polygone 24 und 25 selbst bei einer unbeab- sichtigten, axialen Verschiebung zwischen den miteinander zu verbindenden Elementen 4 und 6 ein irrtümlicher Austritt aus dem Bereich der Verbindung nicht möglich ist.

Aus Fig. 3 ist weiters ersichtlich, daß die polygonartige Kontur beispielsweise von einem dreieckigen Polygon mit jeweils abgerundeten Spitzen bzw. Scheiteln gebildet ist.

Anstelle der Festlegung der miteinander zu verbindenden Elemente 4 und 6 über ein Zwischenstück 7 kann selbstver- ständlich eines der Elemente mit einer entsprechenden Auf- nahmeöffnung mit unterschiedlich geformten Teilbereichen entsprechend dem Zwischenstück bzw. Verbindungsstück 7 zur

Herstellung der Anordnung für ein rasches und leichtes Lösen und Verbinden der zwei miteinander zu verbindenden Elemente 4 und 6 ausgebildet sein.

Anstelle der Festlegung eines Bohrgestänges 4 an einer An- triebswelle 6, wie dies in den vorangehenden Figuren gezeigt ist, kann durch die dargestellte Anordnung für ein rasches Verbinden und Lösen auch ein Verbinden von einzel- nen rohr-bzw. stangenartigen Elementen, beispielsweise bei einer Verlängerung eines Bohrgestänges 4, ermöglicht werden, oder es kann entsprechend der schnell und einfach zu lösenden bzw. zu verbindenden Anordnung bzw. Verbindung auch eine Festlegung beispielsweise eines Bohrgestänges 4 an einer Bohrkrone 5 vorgenommen werden.

Neben einer Ausbildung mit im wesentlichen dreieckiger, polygonartiger Struktur mit abgerundeten Scheiteln bzw.

Spitzen kann selbstverständlich eine andere, im wesent- lichen symmetrische bzw. gleichmäßige Polygonstruktur gewählt werden, wobei der Rotationswinkel zwischen den mit- einander zu verbindendenden Elementen auf den gegenseitigen Winkelabstand von einzelnen Scheiteln bzw. Spitzen der Polygonverbindung abgestimmt wird.