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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines Rohrsegments eines Rohrstranges für ein Elevatorsystem zum Aufnehmen, Anheben, Absenken und Absetzen von Rohrsegmenten, umfassend ein Grundelement zur Ausbildung einer eine Längsachse aufweisenden Aufnahme, mit der das Rohrsegment umgriffen werden kann, wobei das Grundelement eine seitliche Öffnung umfasst, durch die das Rohrsegment durchführbar ist, mit einem Türelement, mit welchem die Öffnung wahlweise zumindest teilweise verschließbar ist, welches um eine etwa parallel zur Längsachse verlaufenden Schwenkachse zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschwenkbar an dem Grundelement gelagert ist, und mit einem um eine Verriegelungsachse zwischen einer Entriegelungs- und einer Verriegelungsstellung im Entriegelungs- oder Verriegelungssinn verschwenkbar an dem Grundelement gelagerten Verriegelungselement, mittels welchem das Türelement in der Schließstellung ent- oder verriegelbar ist, wobei das Türelement zur Verriegelung in der Schließstellung unmittelbar oder mittelbar an einem Anlagebereich des Verriegelungselements anliegt.
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Eine Vorrichtung mit diesen Merkmalen ist beispielsweise aus der
EP 2 504 519 B1 bekannt.
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Elevatorsysteme mit derartigen Vorrichtungen werden beispielsweise auf Ölplattformen verwendet. Sie dienen dem Aufnehmen, Anheben, Absenken und Absetzen von Rohrsegmenten, nachfolgend auch umfassend mit „handling“ von Rohrsegmenten bezeichnet, wie es regelmäßig zum Zusammenfügen eines Rohrstranges beispielsweise beim Niederbringen einer Bohrung oder beim Ausbringen eines Rohrstranges aus einer Bohrung erforderlich ist.
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Diese Vorrichtung umfasst ein Grundelement zur Ausbildung einer eine Längsachse aufweisenden Aufnahme, mit der das Rohrsegment zwecks Handling umgriffen werden kann. Hierzu weist das Grundelement eine seitliche Öffnung auf, deren Breite mindestens der Dicke des Rohrsegments entspricht, so dass das Grundelement durch Verlagerung schräg zur Längserstreckung des Rohrsegments auf das Rohrsegment aufgeschoben werden kann.
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Um das Rohrsegment mit der Vorrichtung halten zu können, ist ein Türelement vorgesehen, mittels welchem die Öffnung wahlweise zumindest teilweise verschließbar ist, so dass das Rohrsegment nicht mehr aus der Aufnahme heraus verlagert werden kann. Hierzu ist das Türelement bei der aus der
EP 2 504 519 B1 bekannten Vorrichtung um eine etwa parallel zur Längsachse der Aufnahme verlaufenden Schwenkachse zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschwenkbar an dem Grundkörper gelagert.
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Da die mit einem derartigen Elevatorsystem zu händelnden Rohrsegmente regelmäßig große Massen von vielen Tonnen aufweisen, ist es zwecks Vermeidung von Unfällen mit schwerwiegendsten Folgen erforderlich, das Türelement während des Handlings gegen ein unerwünschtes, selbsttätiges Öffnen zu sichern. Die aus der
EP 2 504 519 B1 bekannte Vorrichtung weist daher ein um eine Verriegelungsachse zwischen einer Entriegelungs- und einer Verriegelungsstellung im Entriegelungs- oder Verriegelungssinn verschwenkbar an dem Grundkörper gelagertes Verriegelungselement auf, mittels welchem das Türelement in der Schließstellung verriegelbar ist, wobei das Türelement im verriegelten Zustand an einem Anlagebereich des Verriegelungselements anliegt. Ein Öffnen des Türelements im verriegelten Zustand ist daher nur dann möglich, wenn die von dem in der Aufnahme befindlichen Rohrsegment auf das Türelement eingeleiteten, im Sinne eines Öffnens wirkenden Kräfte diesen entgegengesetzte Schließkräfte übersteigen, die regelmäßig mittels eines auf das Türelement wirkenden Stellzylinders bewirkt werden, und zusätzlich die Verriegelungskräfte überwunden werden, mit denen das Türelement mit Hilfe des Verriegelungselements verriegelt wird, wobei die Verriegelungskräfte regelmäßig ebenfalls mit Hilfe eines Stellzylinders bewirkt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Gefahr eines unerwünschten, selbsttätigen Öffnens des Türelements reduziert ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Anlagebereich, in welchem das Türelement in der verriegelten Schließstellung an dem Verriegelungselement anliegt, derart vorgesehen, dass eine von dem Türelement auf den Anlagebereich ausgeübte Kraft ein Schwenkmoment des Verriegelungselements im Verriegelungssinne bewirkt. Auf diese Weise erhöht sich die Verriegelungskraft, mit welcher das Verriegelungselement verriegelnd gegen das Türelement wirkt, wenn die durch das Rohrsegment auf das Türelement wirkende Kraft die Schließkraft übersteigt. Durch die so bewirkte „selbstverriegelnde“ Eigenschaft wird beispielsweise verhindert, dass sich das Türelement unkontrolliert öffnen kann, wenn beispielsweise die mittels eines Stellzylinders bewirkte Schließkraft aufgrund eines technischen Defekts absinkt. Auch ist ein Öffnen des Türelements, das regelmäßig mittels des Stellzylinders mit einer vorbestimmten Kraft erfolgt, unter Last nicht möglich, solange sich das Verriegelungselement in seiner Verriegelungsstellung befindet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft die Verriegelungsachse mit der Schwenkachse etwa in einer gemeinsamen Ebene. Besonders bevorzugt verlaufen die Verriegelungs- und die Schwenkachse etwa parallel.
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Der Anlagebereich ist dann vorzugsweise derart vorgesehen, dass die Resultierende der von dem Türelement auf das Verriegelungselement ausgeübten Kraft in einer senkrechten Projektion auf die Ebene seitlich in einer Richtung versetzt zur Verriegelungsachse an dem Verriegelungselement angreift, dass der aufgrund des Versatzes erzeugte Kraftangriffshebel zum Schwenkmoment im Verriegelungssinne führt.
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Die „selbstverriegelnde Eigenschaft“ der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unabhängig von der Weise, wie das Tür- und das Verriegelungselement betätigt werden. Es können daher auch derartige Vorrichtungen in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet werden, bei denen Tür- und Verriegelungselement manuell betätigt sind. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Ausbildung einer Vorrichtung jedoch von Vorteil, wenn das Tür- und das Verriegelungselement motorisch betätigbar sind, da diese Vorrichtungen aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung eine größere Sicherheit gegen einen eventuellen Ausfall der motorischen Betätigungen aufweisen.
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Zur motorischen Betätigung sind vorzugsweise mindestens ein Türelement- und mindestens ein Verriegelungselement-Stellzylinder vorgesehen, die – besonders bevorzugt – hydraulisch betätigbar ausgebildet sind.
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Regelmäßig weisen die Rohrsegmente eines Rohrstranges einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf, der sich in dem Bereich, in dem die Vorrichtung während des Haltens an dem Rohrsegment angreift (auch „Abfangbereich“ genannt) bezogen auf die Haltelage des Rohrsegments nach oben vergrößernd ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist der Abfangbereich mit anderen Worten konisch ausgebildet. Auf das Türelement wirkt dann während des Haltens zwangsläufig eine von der Aufnahme nach außen wirkende Kraftkomponente allein aufgrund der Masse des Rohrsegments. Um auch derartige Rohrsegmente, wie auch solche, deren Abfangbereich zylindrisch mit Anlageschulter ausgebildet ist, halten zu können, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Aufnahme zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
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Die Öffnung des Grundelements weist vorzugsweise eine Breite auf, die zumindest dem Durchmesser des Zylinders entspricht, um den Grundkörper auch durch eine Verlagerung schräg zum Rohrsegment derart verlagern zu können, dass das Rohrsegment sich innerhalb der Aufnahme befindet.
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Um eine möglichst großflächige Anlage und damit einen möglichst effektiven Kraftschluss bei möglichst geringer Flächenbelastung sowohl der Vorrichtung, als auch des Rohrsegments bewirken zu können, weist das Türelement dann ebenfalls eine teilzylindrische Fläche auf, die in der Schließstellung einen Teil der Aufnahme bildet und die Form des Zylinders zumindest im Wesentlichen vervollständigt.
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In der Zeichnung ist – ausschnittsweise und schematisch – ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
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1 die Vorrichtung in einer Ansicht in Richtung der Längsachse durch die Aufnahme in Offenstellung;
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2 dieselbe Ansicht der Vorrichtung in 1 jedoch in Schließstellung;
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3 den Ausschnitt III in 2 in einer vergrößerten Darstellung sowie
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4 den Ausschnitt IV in 3, ebenfalls in einer vergrößerten Darstellung.
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Das in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Teil eines Elevatorsystems zum Handling von Rohrsegmenten eines Rohrstranges. Sie umfasst ein Grundelement 1, ein mit Hilfe eines Scharnierbolzens 2 um eine Schwenkachse S verschwenkbar an dem Grundelement 1 angebrachtes Türelement 3, sowie ein über einen Scharnierbolzen 4 um eine Verriegelungsachse V schwenkbar an dem Grundelement 1 gelagertes Verriegelungselement 5.
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Die Schwenkachse S und die Verriegelungsachse V sind derart ausgerichtet, dass sie in einer gemeinsamen Ebene E verlaufen (siehe 3).
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Die Vorrichtung bildet eine Aufnahme 6 aus, mit der ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Rohrsegment umgriffen werden kann. Sie weist im Wesentlichen die Form eines Zylinders und eine Längsachse L auf, die sich parallel zur Schwenkachse S und Verriegelungsachse V, d. h. auch parallel zur Ebene E erstreckt.
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Die Aufnahme 6 wird zum einen durch eine teilzylindrische Fläche 7 des Grundelements 1 begrenzt, die in eine Öffnung 8 mündet, deren Breite B dem zweifachen Radius R der teilzylindrischen Fläche 7 entspricht.
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Die Aufnahme 6 wird zum anderen bei geschlossenem Türelement 3 (siehe 2 bis 4) begrenzt durch eine teilzylindrische Fläche 9 des Türelements 3, deren Krümmungsradius dem Radius R entspricht.
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Mittels eines in der Zeichnung lediglich angedeuteten Stellzylinders 10, der einen Ends an dem Grundelement 1, anderen Ends an dem Türelement 3 angelenkt ist, kann das Türelement 3 zwischen der in 1 dargestellten Offenstellung und der in 2 dargestellten Schließstellung motorisch um die Schwenkachse S verschwenkt werden. Mit Hilfe eines weiteren Stellzylinders 11, der einen Ends ebenfalls an dem Grundelement 1, anderen Ends an dem Verriegelungselement 5 angelenkt ist, kann das Verriegelungselement zwischen der in 1 dargestellten Entriegelungsstellung, und der in 2 dargestellten Verriegelungsstellung um die Verriegelungsachse V verschwenkt werden.
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Um das Türelement 3 in der Schließstellung zu sichern, weist das Verriegelungselement 5 einen Anlagebereich 12 auf, an welchem das Türelement 3 derart anliegt, dass die Resultierende RA der von dem Türelement 3 auf das Verriegelungselement 5 ausgeübten Kraft in einer senkrechten Projektion auf die Ebene E seitlich derart um einen Betrag D seitlich versetzt zur Verriegelungsachse V an dem Verriegelungselement 5 angreift, dass aufgrund der Resultierenden RA ein Schwenkmoment SM des Verriegelungselements 5 im Verriegelungssinne bewirkt wird. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weist hierzu das Türelement 3 eine Nase 13 auf, die – senkrecht auf die Ebene E projiziert – gemäß 4 zur Verriegelungsachse V etwa um den Betrag D nach links verlagert etwa linienförmig an dem Anlagebereich 12 anliegt.
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Bei Verwendung der Vorrichtung 100 zum Handling eines Rohrsegments wird das Grundelement verlagert, wozu die in 1 und 2 erkennbaren seitlichen Verbindungen 14, 15 vorgesehen sind, mittels welchen die Vorrichtung 100 mit einer Verlagerungseinrichtung des Elevatorsystems, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, verbindbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 1
- Grundelement
- 2
- Scharnierbolzen
- 3
- Türelement
- 4
- Scharnierbolzen
- 5
- Verriegelungselement
- 6
- Aufnahme
- 7
- teilzylindrische Fläche
- 8
- Öffnung
- 9
- teilzylindrische Fläche
- 10
- Stellzylinder
- 11
- Stellzylinder
- 12
- Anlagebereich
- 13
- Nase
- 14
- Verbindung
- 15
- Verbindung
- B
- Breite
- D
- Betrag
- E
- Ebene
- L
- Längsachse
- R
- Radius
- RA
- Resultierende
- S
- Schwenkachse
- SM
- Schwenkmoment
- V
- Verriegelungsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2504519 B1 [0002, 0005, 0006]
