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Pumpengestängehebevorrichtung
Die Erfindung betrifft Hebevorrichtungen für Pumpengestänge, d. h. Vorrichtungen, die an Pumpengestängeenden angreifen können, um einen Strang von Pumpengestängerohren in einem Ölbohrloch anzuheben oder abzusenken.
Die üblichen Hebevorrichtungen für Pumpengestänge besitzen einen Tragkörper mit einem Schlitz zur Aufnahme des Gestangerohres. Mittels dieses Schlitzes kann der Tragkörper seitlich auf ein Gestängerohr aufgesetzt werden. Im allgemeinen ist der Tragkörper in dem Schlitz mit Verriegelungsbacken zum Fest- halten der Hebevorrichtung an dem Gestänge versehen und ist schwenkbar mit einem Bügel verbunden, der von einem Haken getragen wird, der seinerseits zum Heben oder Senken des Pumpengestänges gehoben oder gesenkt wird.
Bei der Verwendung von Hebevorrichtungen für Pumpengestänge wurden die Gestängerohre bisher häufig abgebogen oder geknickt. Da der Tragkörper zweckmässig schwenkbar mit dem Bügel verbunden ist, damit der Tragkörper und der Bügel horizontal auf dem Boden der Bohranlage angeordnet werden kann, wenn die Hebevorrichtung ausser Betrieb ist, und da es erwünscht ist, den Tragkörper auch in umgekehrter Lage verwenden zu können, ist der Tragkörper der üblichen Hebevorrichtung für Pumpengestänge auf
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und unteren Stirnfläche des Tragkörpers liegt.
In den allgemein bekannten Hebevorrichtungen für Pumpengestänge ist das Gestängerohrende jedoch an einem wesentlichen Teil seines Umfangs gegen eine Fläche des Tragkörpers bzw. der Verriegelungsvorrichtung abgestützt, damit eine Bewegung des Gestängerohrs möglichst verhindert wird. In manchen Fällen ist sogar eine Abstützung des Gestängerohrs im ganzen Ausmass des Kreises bzw. Umfanges vorgesehen. Wenn der Tragkörper trachtet, um seine Schwenkverbindung mit dem Bügel zu kippen, wird das Gestängerohrende an einer einzigen Berührungsstelle an nur einer Seite des Gestängerohrs abgestützt.
Es ist bereits versucht worden, das Knicken des Gestängerohrs dadurch zu vermeiden, dass die Achse des Gestängerohrs und seines Sitzes die Schwenkachse schneidet, in welcher der Tragkörper mit dem Bügel verbunden ist, so dass die Last, die auf den Tragkörper infolge des Gewichts eines Stranges von daran aufgehängten Pumpengestängerohren einwirkt, mit der Schwenkachse des Tragkörpers und dem Abstutzungpunkt des Bügels am Haken fluchtet. Da die Konstruktion jedoch naturgemäss labil ist, da sich das Gestaan- gerohr oberhalb der Achse der Schwenkverbindung des Tragkörpers mit dem Bügel abstützt, besteht eine Neigung zum Knicken des Gestängerohrs.
Bei einer andern bekannten Hebevorrichtung für Gestänge ist die Achse des Sitzes für das Gestängerohr, gegenüber der Achse der Schwenkverbindung zwischen Tragkörper und Bügel seitlich versetzt, so dass der Tragkörper trachtet, sich um die Schwenkachse zu verschwenken. Diese Schwenkbewegung wird durch Anschlagelement in einer Stellung begrenzt, in der die obere Stirnfläche des Tragkörpers normal zu der Ebene ist, in welcher der Bügel liegt. Da bei dieser Ausführungsform für das Gestängerohrendeeine sogenannte Vollkreisabstützung, wie vorstehend erwähnt, vorgesehen ist, wird das aufgehängte Gestängerohr nur an einer Seite abgestützt. Daher würde eine derartige Hebevorrichtung für Gestänge trachten, die Ge-
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gerohren aufgehängt sind.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Hebevorrichtung für Pumpengestänge, die in an sich be-
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kannter und zweckmässiger Weise einen schwenkbar von einem Bügel getragenen Tragkörper aufweist, so dass die Anordnung flach auf einem Fussboden einer Bohranlage liegen oder der Bagel aufrechtstehen. und der Tragkörper flach auf dem Boden der Bohranlage liegen kann, wobei der Tragkörper umgedreht werden kann, so dass er zwei voneinander unabhängige Sitze für die Gestängerohre ausweist, wodurch die Lebensdauer des Tragkörpers verdoppelt wird.
Die Erfindung bezweckt jedoch vor allem die Schaffung einer derartigen Hebevorrichtung für Pumpengestänge, die so ausgebildet ist, dass sie die Gestängerohre auch bei sehr langen und schweren Pumpengestängen nicht knickt.
Zur Erzielung der vorstehend genannten Zwecke weist einePumpengestängehebevorrichtung mit einem Bügel,, einem schwenkbar mit dem Bügel verbundenen Tragkörper, der einen Schlitz zur Aufnahme eines Pumpengestängerohrs und einen Sitz für eine Erweiterung dieses Rohres hat, wobei der Mittelpunkt des Sitzes gegenüber der Schwenkachse versetzt ist, nach der Erfindung die Kennzeichen auf, dass der Sitz kugelpfannenartig ausgebildet ist und einander diametral entgegengesetzte Flächen hat, an denen die Erweiterung des Gestängerohrs aufliegen kann, und dass der Tragkörper und der Bügel Anschläge aufweisen, die zur Begrenzung der Verschwenkung des Tragkörpers miteinander zusammenwirken.
Hiebei wird durch das Zusammenwirken der am Tragkörper und am Bügel vorgesehenen Anschläge ein Kippen des Tragkörpers unter der Wirkung des Kippmoments begrenzt, während der Tragkörper jedoch in der entgegengesetzen Richtung vollständig gekippt werden kann. Bei Belastung nehmen daher der Tragkörper und der Bügel eine vorherbestimmte Winkelstellung zu der Achse der über der Hebevorrichtung an-
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Achse der Lastabstützung fluchtet. Bei einem nach obigen Angaben ausgebildeten Sitz wird das Gestängerohr mindestens an zwei Punkten abgestützt, die einander diametral entgegengesetzt in einer Veitikalebe- ne liegen, welche die Achse der Lastabstützung enthält, die ihrerseits mit der Achse des Gestängerohrs übereinstimmt.
Daher besteht bei Verwendung einer erfindungsgemässen Hebevorrichtung für Pumpengestänge keine Neigung zum Knicken von Gestängerohren.
Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung angegeben oder für den Fachmann verständlich gemacht.
In den Zeichnungen zeigt Fig. l in einer Seitenansicht eine erfindungsgemässe Hebevorrichtung für pumpengestänge in jener Stellung, die sie einnimmt, wenn sie ein Pumpengestängerohr trägt, dessen oberes Ende ebenfalls in Ansicht dargestellt ist. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht, teilweise nach der Linie 2-2 der Fig. l geschnitten. Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2. wobei das Gestänge- rohrende in Ansicht gezeigt ist. Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, wobei das Gestängerohrende inAnsicht gezeigt ist. Fig. 5 zeigt den Sitz für das Gestängerohr in vergrössertem Massstab in Draufsicht.
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für Pumpengestänge besitzt einen allgemeinU-förmigen Trag-führt.
Der Tragkörper ist ober-und unterhalb einer Mittelebene im wesentlichen identisch ausgebildet, so dass. am oberen und unteren Ende des Tragkörpers gleiche Sitze 4 vorgesehen sind.
An einander entgegengesetzten Seiten des Tragkörpers 1 sind normal zu dem Schlitz 2 vorstehende Drehzapfen 5 vorgesehen, deren Achsen gegenüber der Achse der Sitze 4 zur Mündung 3 hin versetzt sind, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist. Mit den Drehzapfen 5 ist ein U-förmiger Bügel 6 schwenkbar verbunden, dessen einander entgegengesetzte Enden 7 Bohrungen zur Aufnahme derDrehzapfen aufweisen und auf diesen beispielsweise mit einem Federring8 gehalten werden, der in einer Umfangsnut9 der Drehzapfen 5 sitzt. Die Bügelenden 7 sind mit auswärts gerichteten Vorsprangen 10 ausgebildet, die eine Vertiefung 11 bilden, in der die Drehzapfen enden und in der die Halteringe 8 untergebracht und vor Beschädigung geschützt sind.
Der Tragkörper 1 ist oben und unten an einander entgegengesetzten Seiten mit seitlichen Vorsprangen 12 versehen, die Anschläge bilden, an denen Anschlagflächen 13 der Bügelenden 7 angreifen können.
Da die Achsen der Drehzapfen 5 gegenüber der Mittellinie des Tragkörpers versetzt sind, wird dadurch der Winkel vorherbestimmt, der sich zwischen dem Tragkörper 1 und dem Bügel 6 einstellt, wenn die Hebevorrichtung an dem Bügel hängt. Wenn der Tragkörper 1 flach auf dem Fussboden einer Bohranlage liegt, kann der Bügel aufrecht stehen bleiben, wobei die Anschlagflächen 13 an den Anschlägen 12 anliegen, oder der Bügel kann von den Anschlägen 12 weggeschwenkt und flach auf den Boden der Bohranlage gelegt werden.
Die Gestängerohrenden haben im allgemeinen die in den Zeichnungen dargestellte Ausbildung. In
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Fig. 3 und 4 ist das obere Ende eines Pumpengestängerohrs mit 14 bezeichnet. Das Gestängerohr ist mit einer Erweiterung oder Aufstauchung 15 versehen, an der eine Hebevorrichtung für Pumpengestänge angreifen kann. Über der Erweiterung ist ein Vierkantstück 16 vorgesehen, an dem ein Schlüssel od. dgl. zum Drehen bzw. Festhalten des Gestängerohrs angesetzt werden kann. An seinem äussersten Ende 17 ist das Gestängerohr mit einem Gewinde versehen, das in eine Gewindemuffe 18 eingeschraubt werden kann.
Auf diese Weise können eine Reihe von Pumpengestängerohren zu einem Strang miteinander verbunden werden, indem man die einander benachbarten gewindetragenden Enden 17 von einander benachbarten Pumpengestangerohren mittels Gewindemuffen 18 verbindet.
Wenn Hebevorrichtungen für Pumpengestänge dazu verwendet werden, ein langes Pumpengestange aus einem Bohrloch zu heben, muss die Erweiterung 15 eine beträchtliche Last aufnehmen, nämlich das ganze Gewicht des Pumpengestänges. Da in den üblichen Hebevorrichtungen die Berührungsebene der Erweiterung15 mit der Hebevorrichtung oberhalb der Drehachse des Tragkörpers der Hebevorrichtung angeordnet ist, besitzt die Hebevorrichtung keine Stabilität und der Tragkörper trachtet, sich um die Achse seiner Schwenkverbindung mit dem Bügel zu verdrehen. Unter diesen Umstanden und wenn die Erweiterung oder Aufstauchung sich nicht kreuzgelenkartig in ihrem Sitz bewegen kann, kommt es häufig zu einem Knikken des von der Hebevorrichtung gehaltenen Gestängerohrs.
Erfindungsgemäss sind die Sitze 4 derart ausgebildet, dass die erfindungsgemässe Hebevorrichtung nicht zum Knicken der Gestängerohre neigt. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, schafft die Erfindung einen Sitz, der im wesentlichen nach Art einer Kugelpfanne ausgebildet ist und eine kreuzgelenkartige Lagerung der kugeligen Erweiterung 15 des Pumpengestängerohrs ermöglicht.
Insbesondere besteht der Sitz 4 der erfindungsgemässen Hebevorrichtung aus zwei einander diametral entgegengesetzt angeordneten bogenförmigen Stützflächen 20, die sich von einer in Umfangsrichtung. erstreckenden Fläche 20'im Winkel einwärts erstrecken ; die Erweiterung des Pumpengestängerohrs kann hiebei an einander diametral gegenüberliegenden Seiten derart angreifen, dass das herunterhängende Pumpengestänge frei um die Erweiterung 15 des von der Hebevorrichtung getragenen Gestängerohrs schwingen kann. Um jede Behinderung dieser Schwingbewegung des Gestängerohrs gegenüber dem Tragkörper zu vermeiden, ist der Sitz, wie bei 21 angedeutet, ausgenommen.
Wie am besten in Fig. 3 dargestellt ist, hängt das Gestängerohr frei in dem Sitz 4 und steht mit keinen ! unterhalb des Sitzes 4 angeordneten Teil des Tragkörpers in Berührung.
Daher wird das Gestängerohr genau vertikal gehalten, während der Bügel 6, der an seinem oberen Ende an einer mit der Gestängeachse fluchtenden Stelle aufgehängt ist, in einem kleinen Winkel zur Gestängeachse angeordnet ist. Der Tragkörper 1 ist gegenüber der Horizontalen ebenfalls in einem Winkel angeordnet, der durch das Mass der durch die Anschlagflächen 13 der Bügelenden 7 und die Anschläge 12 des Tragkörpers zugelassenen Verschwenkung des Tragkörpers gegenüber dem Bügel bestimmt wird. Diese sich bei Belastung einstellende Winkelstellung des Bügels und des Tragkörpers der Hebevorrichtung gegen- über dem Gestängerohr und dem Punkt der Lastabstützung ist am besten in Fig. 1 dargestellt.
Zur Verriegelung eines Gestängerohrs in dem Tragkörper 1 der Hebevorrichtung ist eine geeignete Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Diese weist zwei Haltebacken 23 auf, die sich so zueinander hin erstrecken können, dass sie den zu den Sitzen 4 des Tragkörpers führenden Schlitz 2 sperren und damit eine unbeabsichtigte Entfernung des Gestängerohrs 14 aus dem Sitz verhindern. Die Einzelheiten einer derartgen Verriegelungseinrichtung sind bekannt und brauchen hier nicht genauer beschrieben zu werden, sondem sind aus der USA-Patentschrift Nr. 1, 774,675 und der USA-Patentschrift Nr. 2,218, 00 0 ersichtlich.
Die Verriegelungseinrichtung weist Betätigungshebel 24 auf, die in einem Querschlitz 24'des Tragkörpers 1 angeordnet sind und die Vorsprünge 23 tragen. Oberhalb der Drehpunkte 26 der Hebel 24 angeordnete Torsionsfedern 25 trachten die Hebel 24 in einer solchen Richtung zu bewegen, dass dieVorsprttn- ge 23 in dem Schlitz 2 angeordnet sind. Von der Rückseite des Tragkörpers steht ein zweites Paar von Betätigungshebeln 27 vor, die mit den Hebeln 24 so im gegenseitigen Eingriff stehen, dass die Vorsprünge 23 aus dem Schlitz 2 herausgezogen werden, wenn die Hebel 27 aufeinander zu bewegt werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass die erfindungsgemässe Hebevorrichtung für Pumpengestänge die Vorteile der bisher gewöhnlich verwendeten Hebevorrichtungen besitzt, nämlich die Umkehrbarkeit des Tragkörpers und die Möglichkeit zur Lagerung der Hebevorrichtung mit flach auf dem Fuss-
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gestänges indem Tragkörper der Hebevorrichtung den Tragkörper um die Achse der Drehzapfen5 schwenkt, bis die Anschläge 12 und die Anschlagflächen 13 aneinander angreifen, und einer kreuzgelenkartigen Lagerung für die Erweiterung des Gestängerchres dieses an einander diametral entgegengesetzten Seiten der Erweiterung und in der Flucht der Achse der Lastabstützung gelagert, so dass die Hebevorrichtung nicht zum Knicken des von ihr gehaltenen Gestängerohrs neigt.