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Bohrgestängemitnehmer für Drehtische od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf sogenannte Bohrgestängemitnehmer, wie sie in den verschiedensten Arten von Klemmvorrichtungen oder Kraftzangen benötigt werden. Im besonderen ist der Bohrgestängemitnehmer nach der Erfindung für jede Art von Drehtischen, Rotary-Gestängezangen od. dgl. bestimmt, wie sie in der Ölindustrie benötigt werden.
Bohrgestängemitnehmer werden bekanntlich als Klemmvorrichtung bei allen den Kraftzangen in Drehtischen od. dgl. benötigt, die zum Zusammensetzen von Bohrgestängen, beispielsweise beim Abteufen von Bohrungen eingesetzt werden. Bei bekannten Bohrgestängemitnehmern sind Keilmesser vorgesehen, die Zähne aus Stahl aufweisen, um den Bohrstrang fest und einwandfrei führen zu können. Da der Bohr- gestängemitnehmer in aller Regel eine relativ grosse Masse aufweisen muss, besteht die Gefahr, dass insbesondere bei grossen Aufschraubgeschwindigkeiten am Ende des Aufschraubvorganges, also in dem Zeitpunkt, in dem die miteinander zu verschraubendenRohrteile satt aufeinander zu liegen kommen, das Rohr und/oder die Keilmesser beschädigt werden.
Diese Beschädigungen, die insbesondere bei Leichtmetallrohren bis zum Aufreissen eines Rohres führen können, sind darauf zurückzuführen, dass die Drehbewegung des geführten Rohres abrupt unterbrochen wird, während der rotierende Bohrgestängemitnehmer das Rohr noch weiterzudrehen versucht.
Es ist bekannt, die Keilmesser innerhalb eines Bohrgestängemitnehmers in Form geriffelter Walzen auszubilden. Diese Ausführungsform erleichtert zwar das Aufsetzen der Klemmvorrichtung, vermeidet aber nicht die oben angegebenen Nachteile.
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zw.auchHaltepolstervorgesehen sind. Gemäss einervorteilhaften Weiterbildung desErfindungsgedankens empfiehlt es sich, die Zähne entsprechend der Wölbung des zu greifenden Rohres verschieden hoch auszubilden und auch die Haltepolster in ihrer Oberfläche dieser Wölbung anzupassen. Hiebei ist es besonders vorteilhaft, die Dicke der Haltepolster so auszubilden, dass ihre Oberfläche oberhalb der höchsten Erhebung der Zähne der Keilmesser zu liegen kommt.
Durch diese Massnahmen werden die oben geschilderten Nachteile dadurch vermieden, dass das Halten und Rotieren eines Bohrstranges zunächst mit einem geringen Greiferdruck des Gestängemitnehmers ausgeführt wird. Dies ist namentlich bei Verwendung von hydraulisch betätigten Bohrgestängemitnehmem sehr einfach möglich. Während dieser Zeit geringen Klemmdruckes wird das Rohr nur durch die Haltepolster aus elastischem Material geführt. Wird dann die Drehbewegung des Rohres plötzlich gestoppt, können diese Polster ohne Nachteil auf der Aussenseite des Rohres gleiten, ohne das Rohr irgendwie zu beschädigen. Nunmehr kann, sofern notwendig, der Klemmdruck entsprechend erhöht werden, um die Keilmesser aus Stahl wirksam werden zu lassen und das volle Drehmoment von dem Gestängemitnehmer auf das Rohr zu übertragen.
Da nunmehr keine Beschleunigungen auftreten oder überwunden werden müssen, besteht keine Gefahr der Beschädigung des Rohres durch die Keilmesser mehr.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Kennzeichen der Erfindung werden im nachfolgenden in verschiedenen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l in Draufsicht einen Bohrgestängemitnehmer mit Klemmelementen nach der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht eines
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Klemmelementes, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Klemmelementes nach Fig. 2, Fig. 4 in Draufsicht einen Bohrgestängemitnehmer ähnlich wie in Fig. 1 mit abgeänderten Klemmelementen, Fig. 5 in perspektivischer Ansicht ein Keilmesser, Fig. 6 in perspektivischer Ansicht einen Haltepolster und Fig. 7 in Schnittdarstellung den in Fig. 6 dargestellten Haltepolster in dem Bohrgestängemitnehmer.
In den Figuren ist mit 10 jeweils der Bohrgestängemitnehmer innerhalb einer Kraft- bzw. RotaryGestängezange bezeichnet, der die zu greifenden und zu drehenden Rohre aufnehmen. festhalten und entsprechend mitdrehen soll. Dieser Bohrgestängemitnehmer 10 ist so ausgebildet, dass eine Mehrzahl von Klemmkörpem 12 längs der Innenbohrung befestigt werden kann. Der Bohrgestängemitnehmer 10 kann in bekannter Weise eine offene und eine geschlossene Stellung einnehmen, wobei dann die Klemmelemente 12 den zu greifenden, in den Zeichnungen nicht gezeigten Rohrstrang gegebenenfalls sicher umklammern.
Das Klemmelement 12 besteht aus einem verlängerten Ansatzstück 14 mit im wesentlichen trapezförmigemQuerschnitt entsprechend der schwalbenschwanzförmigenAusnehmung, die normalerweise im Mitnehmer 10 zum Aufnehmen des Klemmelementes 12 vorgesehen ist. Die Form des Ansatzstückes 14 wirkt mit der schwalbenschwanzförmigenAussparung im Mitnehmer 10 dahingehend zusammen, dass die Klemmelemente 12 dort sicher festgehalten sind. Die Klemmelemente 12 sind mit einer Anzahl von rechtwinkelig, quer verlaufenden Zähnen 16 versehen, die vorzugsweise, jedoch nicht ausschliesslich, einen dreieckigen Querschnitt besitzen. Gegebenenfalls kann zwischen jedem der Zähne 16 ein flacher Zwischenraum 17 vorgesehen werden.
Ein Paar parallel zum Ansatzstück 14 verlaufender Flansche 18 und 20 sind seitlich an den Kanten des Ansatzstückes 14 angeordnet, um einen Haltepolster 22 und 24 aufzunehmen. Die Flansche 18 und 20 sind vorzugsweise leicht abgeschrägt bzw. im Schnitt gewölbt, wobei das Klemmelement 12 im wesentlichen der Form der Aussenwand eines von den Zähnen 16 zu erfassenden Strangabschnittes entspricht, wie nachstehend noch dargelegt wird.
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geeigne-durch Verkitten od. dgl. befestigt.
Die freien oder äusseren Oberflächen 26 und 28 der Haltepolster 22 und 24 sind vorzugsweise abgeschrägt oder in Querrichtung gewölbt und bilden zusammen mit der im we-
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winkelförmigen oder gewölbten Ausbildung der Flansche 18 und 20 die Kreisform des Rohrstran-tepolster 22 und 24 in Längsrichtung über die ganze Länge des Ansatzstückes 14, wie in Fig. 3 klar ersichtlich ist, und ist dicker als die gesamte Tiefe der Zähne, wodurch die freien Oberflächen 26 und 28 in radialer Richtung über die obere oder äussere Grenze der Zähne 16 hinausragen. So kommen die Haltepolster 22 und 24 mit dem Strang oder ändern einzuklemmenden Gegenständen früher in Berüh- rung als die Zähne 16.
Es ist vorteilhaft, die Höhe der in der Mitte befindlichen Zähne 16 geringer zu machen als die Höhe der äusseren Zähne 16, wodurch deren Scheitel 30 etwas niederer werden als die Scheitel 32 der äusseren Zähne 16. Im Querschnitt liegen die Scheitel der Zähne somit auf einem Kreisbogen C (Fig, 2), der der Rundung des Stranges, der durch die Klemmvorrichtung erfasst werden soll, entspricht, wie nachstehend noch dargelegt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Kraft gleichmässig auf die Mehrzahl der Zähne 16 verteilt wird und ein gleichmässiger Klemmdruck entsteht.
Die Anzahl und Form der Zähne ist selbstverständlich je nach Bedarf frei wählbar und dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen. Weiterhin können die Haltepolster 22 und 24, wenn gewünscht, aus einer Mehrzahl voneinander getrennter Polster auf den Flanschen 18 und 20 bestehen, an Stelle der hier beschriebenen Ausführung und Anordnung der Haltepolster.
Die Arbeitsweise der Klemmvorrichtung nach der Erfindung ist nun folgende : Eine Anzahl von Klemmelementen 12 kann im Mitnehmer 10 in jeder bekannten Art und Weise angeordnet werden, z. B. durch Festklammern der Elemente 12 in den schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen, die an den Klemmbacken in der Weise vorgesehen sind, dass die gegenüberliegenden Flansche 18 und 20 an der Innenwand der Klemmbacken anliegen, wie aus Fig. 1 klar ersichtlich ist. Die Klemmelemente 12 werden gewöhnlich durch Hämmern od. dgl. in die Aussparungen getrieben und können, wenn gewünscht, dadurch entfernt werden, dass die Elemente in der gleichen Weise aus den Ausnehmungen herausgetrieben werden. Auf diese Weise können die Klemmelemente 12 ersetzt werden, wenn sie abgenutzt oder auf andere Weise beschädigt worden sind.
Wenn die Klemmelemente 12 sicher in den Backen befestigt sind, kann die Klemmvorrichtung in der für Greifzangen üblichen Art und Weise betätigt werden. Indem die Klemmbacken zu einer geschlos-
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senen und festgeklammerten Stellung um den Strang gebracht werden, werden die Haltepolster 22 und 24 in Kontakt mit der Aussenwand des Stranges gebracht, ehe die Zähne 16 in Berührung damit kommen.
Auf diese Weise wird der Aufsetz3toss der Backen gegen den Strang abgefedert oder weitgehend abge- schwächt. Dies ist von besonderer Bedeutung für den Fall, dass die Klemmbacken mechanisch betätigt werden. Wie oben schon dargelegt, sind die äusseren Oberflächen 26 und 28 der Haltepolster 22 und 24 vorzugsweise gewölbt, um sich der Kreisform der Aussenwand des Stranges weitgehend anzupassen. Auf diese Weise führt die Berührung mit den Haltepolstern 22 und 24 zu einem Festklemmen des erfassten
Stranges durch Reibung.
Wenn die Klemmvorrichtung zum Drehen des Stranges benutzt wird, um ein Paar aneinander angren- zender Strangabschnitte miteinander zu verschrauben, ist es möglich, einen Klemmdruck anzuwenden, der gerade für ein reibungsbedingtes Festhalten des Stranges durch die Haltepolster 22 und 24 während der Drehung des Stranges ausreicht. Auf diese Weise werden, wenn die zwei Strangabschnitte zusammen- treffen oder eine vollständige Schraubverbindung erreichen und der in Drehung befindliche Strang plötz- lich stoppt, die Haltepolster um die Aussenwand des Stranges gleiten, ohne dessen Oberfläche zu ver- schrammen oder auf andere Weise zu beschädigen.
Wenn die Schraubverbindung noch fester angezogen werden soll oder wenn aus irgendeinem Grunde ein stärkerer Druck erforderlich ist, kann der Druck der
Klemmbacken gegen den Strang verstärkt werden, wobei die Haltepolster 22 und 24 gegen die entspre- chenden Flansche 18 und 20 gedrückt und die Zähne 16 in Berührung mit der Aussenwand des Stran- ges gebracht werden. Die Spitzen 30 und 32 der Zähne 16 greifen nun in den Strang ein, so dass er im Klemmkörper 10 festgehalten wird.
Wie oben schon dargelegt, ist es vorteilhaft, dass die Scheitel 30 der inneren Zahnreihen 16 von abnehmender Höhe oder kürzer sind als die Scheitel 32 der äusseren Zähne 16. Auf diese Weise wer- den bei Verwendung eines Stranges, dessen. äusserer Kreisumfang annähernd die gleiche Grösse wie der von den Zahnscheiteln gebildete Kreis C hat, wie in Fig. 2 gezeigt, alle Zähne 16 gleichzeitig in Be- rührung mit der Aussenwand des Stranges kommen. Dies verhindert eine übermässige Beanspruchung eines einzelnen Zahnes und verteilt die Kraft gleichmässig über die ganze Greiffläche des Klemmelementes
12. Gleichzeitig wird dadurch gewährleistet, dass alle Zähne 16 im wesentlichen gleich tief in den Strang eindringen oder eingreifen.
Falls der äussere Kreisumfang des Stranges grösser ist als der Kreis C, werden die äusseren Zähne 16 den Strang zuerst berühren und, ehe noch die inneren Zähne den Strang erfassen, weniger tief eindringen als dies bei den üblichen Klemmelementen der Fall ist. Falls der Kreisumfang des Stranges kleiner ist als der Kreis C, werden die inneren Zähne 16 zuerst in den Strang eingreifen, aber auch hier werden wieder die inneren Zähne 16, ehe die äusseren Zähne 16 in den Strang eingreifen, weniger tief eindringen als dies bei den gegenwärtig gebräuchlichen Klemmelementen erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Klemmkraft gleichmässiger auf alle Zähne verteilt, und die
Zähne dringen weniger tief in den Strang ein, mit dem Ergebnis einer geringeren Beschädigung des Stranges.
Weiterhin kann das Klemmelement 12 zweckdienlich für Stränge mit verschiedenen Durchmessern verwendet werden, womit eine weitgehende Anpassung der Klemmvorrichtung an die gegebenen Verhältnisse erreicht wird.
In Fig. 5 ist ein Klemmelement 34 dargestellt, das aus einem langgestreckten Ansatzstück 36 mit im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt besteht, entsprechend der schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung, die im Mitnehmer 10 zurAufnahmedesKlemmelementes 34 vorgesehen ist, wie oben schon dargelegt. Eine Anzahl von Zähnen 38, entsprechend den Zähnen 16 in Fig. 2, erstreckt sich in Längsrichtung über die ganze Länge des Ansatzstückes 36. Auch bei dieser Variante ist die Höhe der in der Mitte angeordneten Zähne 38 vorzugsweise geringer als die Höhe der äusseren Zähne 38, wobei die Scheitel 40 der ersteren in abnehmender Folge etwas niederer sind als die Scheitel 42 der äusseren Zähne 38. Die Spitzen sämtlicher Zähne liegen im Querschnitt auf einer Kreislinie (nicht gezeigt), um sich, wie bereits oben dargelegt, der Rundung des zu fassenden Stranges anzupassen.
Hiedurch wird gewährleistet, dass die Kraft gleichmässig auf sämtliche Zähne 38 verteilt wird und das Eingreifen gleichmässig erfolgt. Gegebenenfalls können die Klemmelemente 34 auch an Stelle der Klemmelemente 12 im Klemmkörper angebracht werden, soferne nur eine Greifverbindung zwischen den Zähnen 38 und der Aussenwand des Stranges vorgesehen ist. Zusätzlich können die Klemmelemente 34 in Verbindung mit einer Anzahl von Klemmelementen 44 verwendet werden, wie nachstehend noch erläutert.
In den Fig. 6 und 7 besteht das abgewandelte Klemmelement 44 aus einem verlängerten Ansatzoder Haltestück 46 mit vorzugsweise im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt entsprechend einer schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung 48 (Fig. 7), die üblicherweise im Mitnehmer 10 vorgesehen ist. Ein nachgiebiger gerippter Polster 52 ist bei 54 passend auf dem Ansatzstück 46 befestigt.
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Er ist vorzugsweise von grösserer Breite als das Ansatzstück 46, wie sich klar aus den Zeichnungen er- gibt. Selbstverständlich kann, wenn gewünscht, an Stelle von Gummi jedes andere passende elastische
Material hiefür verwendet werden.
Die Reibung zwischen dem Haltepolster 52 und der Aussenwand des Stranges genügt in vielen Fäl- len, um dem Strang in der Klemmvorrichtung Halt zu geben und es kann wünschenswert sein, nur die
Klemmelemente 44 zu verwenden. In diesem Falle können die Klemmelemente 44 an Stelle der
Klemmelemente 12 an den Klemmbacken befestigt werden. Das Ansatzstück 46 kann in der A is- nehmung 48 fest verklemmt werden, wie oben unter Arbeitsweise der ersten Ausführungsform beschrie- ben. Die Innenfläche 56 des Körpers 50 ist normalerweise entsprechend der Aussenwand des festzu- klemmenden Stranges gewölbt. Die Nachgiebigkeit des Haltepolsters 52 erlaubt es diesem, sich der gewölbten Form der Innenwand des Körpers 50 anzupassen, wie in Fig. 7 gezeigt.
Auf diese Weise wird der Haltepolster 52 dem Strang ganz eng anliegen, wenn die Klemmvorrichtung angesetzt ist. Der Hal- tepolster wird den Aufsetzstoss der Klemmbacken gegen den Strang, wenn diese in die Klammerstellung rund um denStrang bewegt werden, weitgehend abschwächen. Die Reibung zwischen dem Haltepolster 52 und der Aussenwand des Stranges wird den Strang im wesentlichen für jeden gewünschten Arbeitsgang si- cher im Klemmkörper festhalten. Hinzu kommt, dass die Reibung zwischen dem Haltepolster 52 und der Innenwand des Körpers 50 das Festhalten des Klemmelementes 44 innerhalb des Mitnehmers 10 erleichtert.
Diese Form des Klemmelementes vermeidet vollständig die Verwendung von Zähnen oder
Zacken in Anlagen, in welchen. das reibungsbedingte Festhalten des Stranges genügt, und verhütet so jede Beschädigung oder Verschrammung des Stranges. Der wesentlich verbreiterte Berührungsbereich an der Oberfläche des Haltepolsters 52, welcher in der Klammerstellung des Mitnehmers 10 an der Aussenwand des Stranges anliegt, gewährleistet, dass die Reibung zum Festhalten des Stranges im Klemmkörper ausreicht.
In Fig. 4 schliesslich ist die Klemmvorrichtung mit einer Anzahl darin befestigter getrennter Klemmelemente 34 gezeigt, zwischen denen Klemmelemente 44 angeordnet sind. Diese Anordnung kann dann angewendet werden, wenn das Festhalten des Stranges sowohl durch Reibung als auch durchFestgreifen erfolgen soll, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform dargelegt ist. Dabei ist zu beachten, dass die Dicke des Haltepolsters 52 der Klemmelemente 44 wesentlich grösser ist als die Gesamttiefe der Zähne 38 der Klemmelemente 34, wodurch die Haltepolster 52 über die Zähne 38 in radialerRichtung nach innen hinausragen. Auf diese Weise werden beim Ansetzen der Klemmvorrichtung die Haltepolster 52 in Berührung mit der Aussenwand des Stranges gebracht, um den Stoss auf den Strang abzufedern oder abzuschwächen.
Die reibungsbedingte Verbindung der Haltepolster 52 mit der Aussenwand des Stranges kann für das Zusammenschrauben zweier aufeinanderfolgender Strangabschnitte verwen- det werden. Sobald die Strangabschnitte in der Schraubverbindung zusammengetroffen sind, gleiten die Haltepolster 52 an der Oberfläche des Stranges entlang, ohne die Aussenwand zu beschädigen oder zu verschrammen. Wenn zusätzlicher Klemmdruck gewünscht wird, kann, wie üblich, eine stärkere Klemmkraft auf die Klemmbacken angewendet werden, wodurch die Haltepolster 52 zusammengedrückt werden und die Zähne 38 der Klemmelemente 34 in den Strang eingreifen. Das Eingreifen der Zähne erlaubt ein stärkeres Anziehen der Schraubverbindung, wie oben schon dargelegt.
Die verschiedenen Höhen der Scheitel der Zähne 38 sorgen für eine gleichmässige Kraftverteilung auf die Zähne und verlängern überdies die Lebensdauer der Klemmelemente.
Selbstverständlich können die Klemmelemente 12,34 und 44 im Mitnehmer 10 auf jede passende Weise befestigt werden und müssen nicht darin festgekeilt sein. Es kann wünschenswert sein, eine AnzahlGewindebohrungen imAnsatzstück derKlemmelemente vorzusehen, um passende Schrauben (nicht gezeigt) aufzunehmen, wodurch die Klemmelemente auswechselbar mittels Schrauben od. dgl. an den Klemmbacken befestigt werden können.
Nach den vorstehenden Darlegungen ist ersichtlich, dass die Erfindung die Gefahr einer Verschrammung oder Beschädigung der Aussenwand des zu ergreifenden Gegenstandes weitgehend verringert. Weiters federn die Gummipolster, die an den Klemmelementen vorgesehen sind, den Aufsetzstoss bei Betätigung der Klemmvorrichtung ab und schaffen einen Reibungskontakt zu dem erfassten Gegenstand an Stelle des Greifkontaktes für gewisse Arbeitsvorgänge der Klemmvorrichtung. Weiterhin sind die Höhen der Zähne an den Klemmbacken verschieden, damit die durch die Klemmbacken geführte Kraft gleichmässiger auf die Zähne verteilt wird, zwecks längerer Lebensdauer des Klemmelementes.
Die Reibung zwischen der Gummi-Greiffläche und dem Metallstrang kann dazu verwendet werden, den Strang, wenn gewünscht, unter vollständigerAusschaltung von Zähnen festzuhalten. Das neue Klemmelement ist einfach und wirksam in der Arbeitsweise, billig in der Herstellung und dennoch dauerhaft.
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Im Rahmen der Erfindung sind neben den hier gezeigten Ausführungsvarianten noch weitere Abwandlungen möglich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bohrgestängemitnehmer, insbesondere zur Verwendung innerhalb einer Klemmvorrichtung für Dreh tische, Rotary-Gestänge od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ausser den in an sich bekannter Weise Zähne aufweisenden Keilmessern auch Haltepolster aus elastischem Material vorgesehen sind.