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Hebevorrichtung für Bohrlochrohre
Die Erfindung betrifft mit Klemmkeilen versehene Hebevorrichtungen, wie sie besonders zur Manipulation von Ölbohrlochrohren, insbesondere von Steigrohren, verwendet werden, die mit einstückigen
Verbindungsteilen und einer schräg angeordneten äusseren Anstauchung versehen sind.
Mit Klemmkeilen versehene Hebevorrichtungen werden üblicherweise zum Heben und Senken von
Rohren verwendet, die keine getrennte Kupplung aufweisen und in denen ein Absatz vorgesehen ist, an dem ein Gegenabsatz oder-flansch der Hebevorrichtung angreift. Die Hebevorrichtungen haben eine
Anzahl von in der Längsrichtung angeordneten gezahnten Klemmkeilen, die abwärts und einwärts ver- schoben werden können, um unterhalb der verjüngten Anstauchung an dem Rohr anzugreifen und das Rohr zu tragen.
Zu diesem Zweck sind die Hebevorrichtungen mit einem Tragkörper, der eine konusförmige Innenöffnung besitzt, mit mehreren am Umfang dieses Konus in Abständen voneinander angeordneten, in Richtung von Erzeugenden des Konus verschiebbaren Klemmkeilen und mit einer mit Muffen oder Aufstauchungen des sich durch den Tragkörper erstreckenden Rohres zusammenwirkenden Klemmkeilbetäti- gungseinrichtung ausgestattet.
Bisher sind derartige Hebevorrichtungen mit verschiedenen Einrichtungen versehen worden, die beim Angriff an der Anstauchung des Rohres die Klemmkeile automatisch betätigen,. doch haben sich diese Klemmkeilbetätigungseinrichtungen nicht als besonders befriedigend erwiesen.
Zu den bei Klemmkeilbetätigungseinrichtungen von mit Klemmkeilen versehenen Hebevorrichtungen auftretenden Problemen gehört der Bruch der Klemmkeilbetätigungseinrichtung bei einem Angriff des Rohres mit grosser Kraft an der Klemmkeilbetätigungseinrichtung, so dass diese starken Stössen ausgesetzt wird.
Die Erfindung schafft eine verbesserte Klemmkeilbetätigungseinrichtung in Form von einer oder mehreren Platten, die über den Klemmkeilen angeordnet sind, mit ihnen radial verschiebbar verbunden sind und mit zur Achse des Tragkörpers bzw. Rohres gerichteten, vorzugsweise aus Hartmetall bestehenden Vorsprüngen versehen sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass zur federnden Ausbildung der Verbindung der Klemmkeile mit den Platten zwischen der Platte bzw. den Platten und den Klemmkeilen ein elastischer Dämpfer, z. B. eine Gummiplatte od. dgl., angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zur Verbindung der Klemmkeile mit den Platten in den Platten Öffnungen vorgesehen, durch welche sich an den Klemmkeilen fix befestigte Schraubbolzen mit Spiel erstrecken, wobei der elastische Dämpfer als sich innerhalb der Öffnungen um die Bolzen erstreckende elastische Hülsen, insbesondere Gummihülsen, ausgebildet ist.
Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in der Draufsicht eine Klemmkeilhebevorrichtung mit einer erfindungsgemässen Klemmkeilbetätigungseinrichtung. Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab in einem Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 einen Klemmkeil und einen Tragkörper für die Klemmkeile sowie einen Teil eines Bohrlochrohres, das im Begriffe ist, an der Klemmkeilbetätigungsvorrichtung anzugreifen. Fig. 3 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 2 den durch die Wirkung der Klemmkeilbetätigungseinrichtung an das Rohr angesetzten Klemmkeil. Fig. 4 zeigt ein Detail im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt in vergrössertem Massstab in Draufsicht die in den Fig. 1 - 4 dargestellte Klemmkeilbetäti-
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gungseinheit. Fig. 6 zeigt die Einheit nach Fig. 5 in Ansicht, wobei Teile weggebrochen bzw. im Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 gezeigt sind. Fig. 7 zeigt in einer Draufsicht eine abgeänderte Ausfüh- rungsform der erfindungsgemässenKlemmkeilbetätigungseinheit. Fig. 8 zeigt die Einheit nach Fig. 7 teil- weise in Ansicht mit weggebrochenen und im Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7 gezeigten Tei- len. Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klemmkeil- betätigungseinrichtung in Anwendung auf zwei Klemmkeile. Fig. 10 zeigt einen Schnitt nach der Linie
X-X der Fig. 9.
Fig. 11 zeigt im Vertikalschnitt als Detail eine abgeänderte abgefederte Halterung für eine Klemmkeilbetätigungseinrichtung, die der in den Fig. 9 und 10 gezeigten ähnelt. Fig. 12 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klemmkeilbetätigungseinrichtung, die zwei Klemmkeilbetätigungsplatten aufweist, die mit je einem von zwei entgegengesetzten Klemm- keilen verbunden sind. Fig. 13 zeigt einen Vertikalschnitt nach der Linie XIII-XIII der Fig. 12.
Fig. l zeigt eine mit Klemmkeilen versehene Hebevorrichtung bekannter Art. Diese Hebevorrichtung weist zwei einander komplementäre Tragkörperteile 1 und 2 auf, die auf der einen Seite mit einem
Scharnierbolzen 3 gelenkig miteinander verbunden sind und auf der andern Seite Verriegelungsteile 4 aufweisen.
Jeder der Tragkörperteile 1 und 2 ist ferner mit einem abstehenden Lappen 5 versehen, der zur Be- festigung der Vorrichtung an einem Hebezeug dienen kann.
Wie am besten in Fig. 2 gezeigt ist, weist jeder der Tragkörperteile 1 und 2 innen eine abwärts und einwärts geneigte Wand 6 auf, so dass bei geschlossenen Tragkörperteilen 1 und 2 ein kegelstumpfförmiger oder schalenförmiger Sitz für die Aufnahme von mehreren in Winkelabständen angeordneten Klemmkeilen
7 vorgesehen ist. Jeder der Klemmkeile 7 ist entsprechend der Form des Sitzes des Tragkörpersinder
Längsrichtung verjüngt und in der Querrichtung gewölbt, so dass bei einer Längsbewegung der Klemmkeile 7 in dem Tragkörper die Klemmkeile bei einer Abwärtsbewegung einwärtsgekeilt und bei einer
Aufwärtsbewegung auseinandergeführt werden.
Die Klemmkeile 7 sind mit je einem Lappen 8 versehen, der in einen im Inneren des Tragkörpers vorgesehenen Schlitz 9 hineinragt. Durch jeden der Schlitze 9 und durch die Lappen 8 der Klemmkeile 7 erstreckt sich ein Haltebolzen 10. In den Schlitzen ist ein von dem Bolzen 10 durchsetztes Widerlager 11 angeordnet. Zwischen dem Widerlager 11 und dem oberen Lappen 8 des Klemmkeiles ist eine Druckfeder 12 eingesetzt, die den Klemmkeil nach oben und aussen zu drücken trachtet.
Ferner sind die Klemmkeile 7 auf der einen Seite mit je einer Zunge 13 versehen, die in einen Zungenaufnahmeschlitz auf der entgegengesetzten Seite eines benachbarten Klemmkeiles eingreift, so dass sich die Klemmkeile. als Ganzes in der Längsrichtung des Körpers bewegen können.
Die hier gezeigten Klemmkeile 7 haben eine austauschbare Backe 14, die herausnehmbar in einem Schlitz 15 gehalten wird, u. zw. mit Hilfe einer erfindungsgemässen Klemmkeilbetätigungseinrichtung oder einfach mittels einer gewölbten Platte 16, wie sie für die beiden Klemmkeile in dem Tragkörperteil 1 der Fig. 1 dargestellt ist. Diese Platten 16 sind mit Schrauben 17 an den Klemmkeilen 7 befestigt.
Wie vorstehend angedeutet worden ist, schafft die Erfindung eine Klemmkeilbetätigungseinrichtung, die zur automatischen Betätigung der Klemmkeile 7 an einer Aussenanstauchung 18 (s. Fig. 2-4) angreift, die an dem Übergang zwischen dem Verbindungsende 19 des Rohres und dem im Durchmesser kleineren Hauptteil des Rohres 20 ausgebildet ist.
Gemäss den Fig. 1 - 6 weist die Klemmkeilbetätigungseinrichtung eine gewölbte Platte 21 auf, die über den von dem Tragkörperteil 2 getragenen Klemmkeilen 7 angeordnet ist. Wie am besten aus den Fig. 2 - 6 ersichtlich, ist die Platte 21 ein Teil einer Klemmkeilbetätigungseinheit 22.
Die Einheit 22 besitzt zwei untere Halteplatten 23 zum Halten von Klemmkeilbacken. Jeder der Platten 23 trägt zwei aufwärtsgerichtete Rohrkörper 24, die vorzugsweise in eine Ausnehmung der Platten 23 eingesetzt und bei 25 mit ihnen verschweisst sind. Die Rohrkörper 24 erstrecken sich aufwärts durch einen elastischen Dämpfer 26, beispielsweise aus Gummi, der zwischen den Platten 23 und der Klemmkeilbetätigungsplatte 21 eingesetzt ist.
Oberhalb der Klemmkeilbetätigungsplatte 21 ist eine von dem Rohrkörper 24 durchsetzte Halteplatte 27 vorgesehen. In einer Ringnut am oberen Ende des Rohrkörpers 24 sitzt ein Verriegelungsring 28, der eine Trennung der Platten 23 und 27 voneinander verhindert, so dass die Klemmkeilbetätigungsplatte 21 und der Dämpfer 26 zwischen ihnen gehalten werden.
Die Einheit 22 ist an den beiden von dem Tragkörperteil 2 getragenen Klemmkeilen beispielsweise mit Schraubbolzen 29 befestigt, welche die Rohrkörper 24 durchsetzen und in die oberen Enden der Klemmkeile eingeschraubt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Klemmkeilbetätigungsplatte 21 mit Öffnungen 30 versehen ist, die von den Rohrkörpern 24 mit Spiel durchsetzt werden, so dass innerhalb der
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Grenzen des Spieles in den Öffnungen 30 eine radiale Relativbewegung zwischen der oberen und der unteren Platte 23 bzw. 27 der Einheit und der Klemmkeilbetätigungsplatte möglich ist. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, trägt die Klemmkeilbetätigungsplatte 21 ferner einen Dübel 31, der abwärts in eine ihn dicht passend aufnehmende Öffnung 32 in dem Dämpfer 26 eingreift.
Gemäss Fig. 5 sind zwei derartige Dübel 31 vorgesehen, die an einer zwischen den Rohrkörpern 24
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und mitformt.
Um den Angriff der Klemmkeilbetätigungseinrichtung an einander diametral entgegengesetzten Stellen der Rohranstauchung zu gewährleisten, ragt die Platte 21 über einen Durchmesser vor, der sich von der
Verriegelung 4 zu dem Scharnierbolzen 3 durch den Tragkörper erstreckt. Die Platte 21 ist an Stellen, die auf diesem Durchmesser liegen, mit Vorsprüngen 33 zum Angriff an der Rohranstauchung versehen.
In der jetzt zu beschreibenden Ausführungsform haben diese Vorsprünge 33 die Form von Wälzkörpern, insbesondere von Kugeln, die verschiebbar in einer Bohrung 34 angeordnet sind, die sich unter einem kleinen Winkel zum Innenrand der Platte 21 hin erstreckt, so dass sich die Kugeln, wenn sie sich am unteren Ende der Bohrung 34 befinden, vom Rand der Platte 21 zueinander hin erstrecken und an der Rohranstauchung 18 angreifen können, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.
Zum Halten der Kugeln 33 in der Bohrung 34 gegen eine Aufwärtsverschiebung ist in die Platte 21 im Bereich der Bohrung eine Schraube 35 geschraubt, deren Kopf teilweise in die Bohrung 34 ragt.
Beim Angriff der Kugeln 33 an der Rohranstauchung werden die Klemmkeile 7 in den Tragkörperteilen 1 und 2 unter der Wirkung der Klemmkeilbetätigungsplatte 21, der Dämpfer 26 und der Bodenplatte bzw.
Backeneinsatzhalteplatte 23 abwärtsgedrückt, so dass eine Abwärtsbewegung der Klemmkeile 7 in der konischen Schale des Tragkörpers eine Einwärtsbewegung der Klemmkeile relativ zu der Klemmkeilbetätigungsplatte 21 zum Angriff an dem Rohr 20 bewirkt, wie dies vorstehend erläutert wurde.
Wenn die Belastung durch das Rohr 20 von den Kugeln 33 weggenommen und das Rohr 20 relativ zu der Hebevorrichtung aufwärts bewegt wird, rücken die Kugeln 33 sofort von der Aufstauchung 18 ab, da sie in den schräg auswärts geneigten Bohrungen 34 aufwärtsgleiten. Auf diese Weise wird eine Verklemmung der verjüngten Anstauchung 18 zwischen den einander diametral entgegengesetzten Klemmkeilbe- tätigungsvorsprüngen durch die Kugeln verhindert.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Klemmkeilbetätigungseinheit 22'.
Diese Einheit ähnelt grösstenteils der vorstehend beschriebenen Klemmkeilbetätigungseinrichtung. Daher sind soweit möglich mit einem Strich (') versehene Bezugsziffern verwendet worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass an Stelle der als Schnappring ausgebildeten Haltemittel der zuerst beschriebenen Ausführungsform die oberen Halteplatten 23'der Fig. 7 und 8 mit den Rohrkörpern 24'starr verbunden, beispielsweise bei 28'verschweisst sind. Ausserdem bestehen die an der Rohranstauchung angreifenden Vorsprünge gemäss den Fig. 7 und 8 aus Rollen 33', die in einander gegenüberliegenden radialen Schlitzen 34'angeordnet und auf einem abgesetzten Bolzen 35'gelagert sind, der sich quer durch die jeweiligen Schlitze 24'erstreckt. Die abgesetzten Bolzen 35'werden mit Feststellschrauben 36 festgehalten.
Die Rollen 33'gewährleisten ähnlich wie die Kugeln 33 eine Abwälzberührung beim Angriff an der Rohranstauchung 18.
In den Fig. 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der eine bogenförmige Klemmkeilbetätigungsplatte 121 mit den oberen Enden der Klemmkeile 107 mit Hilfe von abgesetzten Bolzen 129 verbunden ist, die sich mit Spiel durch Öffnungen 130 der Klemmkeilbetätigungsplatte 121 erstrecken und mit einem Absatz auf Klemmkeilbackenhalteplatten 123 ruhen. Diese Platten 123 sind über der hinterschnittenen Nut 115 vorgesehen, in denen die Klemmkeilbackeneinsätze 114 abnehmbar angeordnet sind. Vorzugsweise sind zwischen den Köpfen der abgesetzten Bolzen 129 und der Klemmkeilbetätigungsplatte 121 eine Halteleiste oder-platte 127 angeordnet und in jeden Klemmkeil 107 zwei Bolzen 129 eingeschraubt.
In dieser Ausführungsform haben die einander diametral gegenüberliegenden Vorsprünge zum Angriff an der Rohranstauchung die Form von starren bogenförmigen Höckern 133, die mit einer Hartmetallauflage 133a versehen sind, die eine Fläche 133b zum Angriff an der Rohranstauchung hat. Der Winkel der Fläche 133b ist so gewählt, dass er einen nicht hemmenden Keilwinkel mit der Rohranstauchung beim Angriff an derselben bildet. Die Hartmetallauflage verhindert eine Beschädigung der Fläche durch eine mit grosser Wucht gegen den Vorsprung 133 geschleuderte Rohranstauchung.
In den Öffnungen 130 sind Gummihülsen 126 angeordnet, die einen zwischen den abgesetzten Bolzen 129 und der Klemmkeilbetätigungsplatte 121 angeordneten elastischen Körper bilden, der bei der zu dem
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Rohr hin gerichteten Bewegungder Klemmkeile verformtwird. Die Hülsen 126 haben daher dieselbe Funktion wie die vorstehend beschriebenen und in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 - 8 dargestellten Dämpfer
26 und 26'. Die Dämpfer 26 und 26'dienen jedoch ausserdem zum Abfedern der Klemmkeilbetätigungs- platten 21 und 21'.
Wie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen nach den Fig. 1-8 erwähnt, sind die Klemmkeile als Ganzes längsbewegbar. Daher sind die Klemmkeile 107 wie üblich mit nach aussen abstehenden
Vorsprüngen 113 ausgebildet, die in komplementäre Vertiefungen der benachbarten Klemmkeile eingreifen können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 11 dargestellt. Diese entspricht im wesentlichen der in den Fig. 9 und 10 gezeigten, nur dass zwischen der Klemmkeilbetätigungsplatte 121 und den Klemmkeilen 107 ein zusätzlicher Dämpfer 126a vorgesehen ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. In diesem Aus- führungsbeispiel ist an Stelle einer einzelnen Klemmkeilbetätigungsplatte, wie sie in den obigen Beispielen beschrieben ist, ein Paar von bogenförmigen Klemmkeilbetätigungsplatten 221 vorgesehen, wobei jede dieser Platten auf einem Paar von Klemmkeilen 207 angeordnet ist, welche an einander gegenüberliegenden Seiten der in Fig. l gezeigten Scharnierbolzen 3 und Verriegelungsteile vorzusehen wären. Die Anordnung der Klemmkeilbetätigungsplatten 221 auf den entsprechenden Paaren der Klemmkeile 207 ist identisch mit der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.
Doch können die Platten 221 auch Teile von Untereinheiten darstellen, wie sie in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 - 6 oder 7 und 8 gezeigt sind. Die Klemmkeilbetätigungsplatten 221 können an Klemmkeilen 207 befestigt sein, wie dies im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 dargestellt ist.
Gemäss der Ausführung nach den Fig. 12 und 13 sind die einander gegenüberliegenden Platten 221 mit den entsprechenden Paaren von Klemmkeilen 207 mittels abgesetzter Bolzen 229 verbunden, welche durch vergrösserte, in den Platten 221 befindliche Öffnungen hindurchragen und auf dem Klemmkeil über Halteplatten 223 aufruhen, welche die Backeneinsätze 214 in der hinterschnittenen Nut 215 halten.
Unterhalb der Köpfe der Bolzen 229 sind Beilagscheiben 227 angeordnet, die auf den vergrösserten, in den Platten 221 vorgesehenen Öffnungen 230 aufruhen.
In den Öffnungen 230 sind Hülsen 226 aus Gummi oder einem andern elastischen Material vorgesehen, die elastische Dämpfer zwischen den Klemmkeilbetätigungsplatten 221 und den Befestigungsmitteln bilden und der vorstehend beschriebenen Einwärtsbewegung der Klemmkeile 207 zum Angriff an dem Rohr einen elastischen Widerstand entgegensetzen. Ausserdem ist zwischen jeder der Platten 221 und dem entsprechenden Klemmkeil 207 ein Dämpfer 226a aus Gummi od. dgl. vorgesehen.
Jede der Platten 221 ist mit Vorsprüngen 233 versehen, die den Vorsprüngen der andern Platte diametral gegenüberliegen. Die Vorsprünge 233 einer Platte 221 berühren das Rohr nahe bei einem Rohrdurchmesser, d. h. der zwischen ihnen liegende Bogen beträgt etwas weniger als Tr, und sie werden durch die Gummihülsen 226 elastisch in Anlage an der Rohranstauchung gehalten.
Die Vorsprünge 233 sind ähnlich wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 9-11 vorzugsweise mit einer Hartmetallauflage 233a versehen, die jedoch eine obere und eine untere konische Fläche 233b zum Angriff an der Rohranstauchung besitzt. Dadurch kann die Gebrauchsdauer der Platte 221 durch Umkehren annähernd verdoppelt werden.
Aus Vorstehendem geht hervor, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung in ihren verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Platten zum Angriff an einem radialen Vorsprung des Rohres, d. h. an einer Anstauchung eines Bohrlochrohres aufweist, und dass diese Platte oder diese Platten axial und radial bewegbare Klemmkeile unter der Last des Rohres in der verjüngten Schale des Klemmkeilgehäuses abwärtsdrücken, so dass eine Radialbewegung der Klemmkeile bewirkt wird. Es versteht sich aber, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung mit aussen angestauchten Rohren beschränkt ist, sondern auch mit Rohren verwendet werden kann, die mit einer zylindrischen Kupplung versehen sind, welche einen radialen Absatz bildet, an dem die Klemmkeilbetätigungsplatte oder-platten angreifen können.
Gegenüber den gezeigten Ausführungsbeispielen sind noch verschiedene Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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