DE1030583B

DE1030583B - Load display and anchoring device for cables, cables and. like

Info

Publication number: DE1030583B
Application number: DED24858A
Authority: DE
Inventors: Franklin Shetler Crane
Original assignee: Martin Decker Corp
Current assignee: Martin Decker Corp
Priority date: 1956-10-01
Filing date: 1957-02-07
Publication date: 1958-05-22

Description

Lastanzeige- und Verankerungsvorrichtung für Kabel, Trossen u. dgl.Load display and anchoring device for cables, ropes and the like.

Die Erfindung betrifft eine Lastanzeige- und Verankerungsvorrichtung für Kabel, Trossen u. dgl., die einen ortsfest angeordneten hydraulischen Fühler, der aus einer mit dem Lastanzeigegerät über eine Leitung verbundenen Kammer und einer Membran besteht, und ein die Kabelzugkraft auf die Membran übertragendes Hebelsystem aufweist. Die neue Anordnung soll vor allem im Rotarybohrbetrieb für Messung der Beanspruchung in den festen Kabelenden des das Bohrgestänge anhebenden und absenkenden Hebezeugs Verwendung finden. The invention relates to a load display and anchoring device for cables, ropes and the like that have a stationary hydraulic sensor, from a chamber connected to the load indicator via a line and consists of a membrane, and a lever system that transmits the pulling force of the cable to the membrane having. The new arrangement is intended primarily in rotary drilling operations for measuring the Stress in the fixed cable ends of the drill pipe raising and lowering Find hoist use.

Eine genaue Anzeige der in diesen Kabelenden vorhandenen Beanspruchungen ist für den Bohrbetrieb von großer Wichtigkeit, so daß Vorkehrungen getreffen werden müssen, um alle eine genaue Anzeige beeinflussenden Fehlerquellen auszuschalten, wie sie beispielsweise bei Geräten eintreten können, bei denen die zu messenden Kräfte über einen Kolben auf die Fühlermeinbran übertragen werden. A precise indication of the stresses present in these cable ends is of great importance to the drilling operation so precautions are taken must, in order to eliminate all sources of error influencing an exact display, as they can occur, for example, in devices where the to be measured Forces are transmitted to the feeler membrane via a piston.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur reibungslosen Übertragung der Kabelzugkraft das auf den Fühler einwirkende Ende eines Winkelhebels in unmittelbarer Berührung mit einem großen Teil der Membranfläche steht und daß das andere Ende des Hebels schwenkbar mit einem kauschenförmigen Verankerungsglied am Ende des Kabels verbunden ist. This is achieved according to the invention in that for smooth Transmission of the cable tensile force is the end of an angle lever acting on the sensor is in direct contact with a large part of the membrane surface and that the other end of the lever is pivotable with a thimble-shaped anchor member connected at the end of the cable.

Die neue Anordnung zeichnet sich, abgesehen von ihrer großen Anzeigegenauigkeit, durch ihre bauliche Einfachheit und ihre kompakte Bauweise aus. The new arrangement is characterized, apart from its great display accuracy, through their structural simplicity and their compact design.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden Teil der Beschreibung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn dieselbe auf einen Bohrturm montiert ist, um die Seiltrosse des Aufzuges zu verankern und die auf die Trosse wirkende Last anzuzeigen, Fig. 2 eine Ansicht auf eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gezeichnete, teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 der Fig. 2. An embodiment of the invention is part of the description below described on the basis of the drawing. In the drawing, Fig. 1 is a side view on a device according to the invention when the same is mounted on a derrick is to anchor the cable of the elevator and the one acting on the cable Load display, Fig. 2 is a view of a device according to FIG. 1 in enlarged Scale, FIG. 3 is a partially sectioned drawing on an enlarged scale View in the direction of arrows 3-3 in FIG. 2.

Wie aus den Figuren hervorgeht, besteht die Lastanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Basisplatte 1 und einem Hebel 2, der an der Basisplatte drehbar gelagert ist. Der hydraulische Fühler 3 ist ebenfalls auf die Basisplatte aufmontiert und wird mittels des mit demselben in direktem Kontakt befindlichen Hebels betätigt. Zwischen dem Fühler und der Lastanzeigevorrichtung 5 ist eine Flüssigkeitsleitung 4 vorgesehen. Das Verankerungsglied 6 ist an den Hebel zur Befestigung der Schlaufe 7 des belasteten Kabels 8 angeordnet, so daß Hebel und Trosse miteinander verankert sind. As can be seen from the figures, there is the load display device according to the present invention from a base plate 1 and a lever 2, the is rotatably mounted on the base plate. The hydraulic sensor 3 is also mounted on the base plate and is in direct contact with the same by means of the operated lever. Between the sensor and the load indicator 5 a liquid line 4 is provided. The anchoring member 6 is to the Lever for fastening the loop 7 of the loaded cable 8 arranged so that Lever and hawser are anchored together.

Fig. 1 veranschaulicht eine typische Anwendung der Erfindung auf einen Ausleger 9 des Aufzuges einer Bohranlage, wobei der Seilzug 8 die Ankertrosse des Aufzuges der Bohranlage bildet. Von der Schlaufe 7 aus erstreckt sich der nicht unter Spannung stehende Teil 10 der Trosse 8 längs der unter Belastung stehenden Trosse und ist an dieselbe mittels der Klammern 11 befestigt. Figure 1 illustrates a typical application of the invention on one Boom 9 of the elevator of a drilling rig, the cable 8 being the anchor cable of the Forms elevator of the drilling rig. It does not extend from the loop 7 part 10 of the hawser 8 under tension along the under load Cable and is attached to the same by means of the brackets 11.

Es ist erwünscht, die Basisplatte 1 so anzubringen, daß die Übertragung der Belastung von der Trosse 8 auf den Hebel 2 zu einer genauen Anzeige der Belastung, z. B. in kg, führt. Die Anzeige erfolgt mittels des Anzeigegerätes 5 in Abhängigkeit von der Hebelbewegung, durch welche der Fühler 3 betätigt wird. It is desirable to mount the base plate 1 so that the transfer the load from the hawser 8 on the lever 2 for an exact display of the load, z. B. in kg, leads. The display takes place by means of the display device 5 as a function from the lever movement by which the sensor 3 is actuated.

Es ist außerdem erwünscht, daß die Basisplatte 1 so angeordnet wird, daß der Hebel 2 relativ klein ausfallen kann und dicht neben dem Ankerglied 6 und dem Fühler 3 seinen Drehpunkt aufweist, so daß die gesamte Vorrichtung aus einigen wenigen leichten Teilen in kompakter und raumsparender Weise zusammengesetzt werden kann.It is also desirable that the base plate 1 is arranged so that that the lever 2 can be relatively small and close to the anchor member 6 and the sensor 3 has its fulcrum, so that the entire device from some a few lightweight parts can be assembled in a compact and space-saving manner can.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, wird die Basisplatte 1 an den Ausleger 9 montiert, so daß dieselbe sich im wesentlichen parallel zu der belastetenTrosse8 erstreckt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Basisplatte auf einer Platte 12 befestigt wird, welche ihrerseits an das aufrecht sich erstreckende Teil 9' des Auslegers 9 unter einem geeigneten Winkel angebracht ist. Wie veranschaulicht, werden Unterlegteile 13 verwendet, um die Platte 12 in der richtigen Stellung festzulegen. wobei diese Unterlegteile an das Teil 9' des Auslegers befestigt werden was in an sich beliebiger Weise, z. B. durch Schweißen. geschehen kann. As can be seen from Fig. 1, the base plate 1 is attached to the boom 9 so that it is essentially parallel to the loaded cable 8 extends. This can be achieved by placing the base plate on a plate 12 is attached, which in turn is attached to the upright extending part 9 'of the Boom 9 is attached at a suitable angle. How to be illustrated Washers 13 used to keep the plate 12 in place position to be determined. these shims being attached to part 9 'of the boom what in itself any way, z. B. by welding. can happen.

Die kompakte Ausbildung, das leichte Gewicht und die Genauigkeit der Konstruktion werden teilweise dadurch erzielt, daß der Hebel 2 die Form eines Winkelhebels aufweist, der aus zwei weniger als gOc zueinander -versetzten- Schenkelarmen 2a und 2 b besteht, so daß der Hebel im wesentlichen eineV-förmige Form hat. An der Verbindungsstelle der Schenkelarme 2 a und 2 b ist eine zylindrische Nabe 2 c vorgesehen, durch welche sich die Drehachse 14 des Hebels erstreckt. Die Drehachse ist abnellmbar in irgendeiner geeigneten Weise in einem Tragösenpaar 15 gelagert. welches an das eine Ende derBasisplattel anmontiert ist. Die Lager 16 dienen zurVerminderung der Reibung des drehbar gelagerten Hebels 2 und sind in die Nahe 2 c um die Drehacllse 14 herum eingebaut. The compact design, the light weight and the accuracy the construction are achieved in part in that the lever 2 has the shape of a Has angled lever, which consists of two less than gOc -staggered- leg arms 2a and 2b, so that the lever has a substantially V-shaped shape. At the connection point of the leg arms 2 a and 2 b is a cylindrical hub 2 c provided, through which the axis of rotation 14 of the lever extends. The axis of rotation is detachable in any suitable manner in a pair of lifting eyes 15. which is mounted on one end of the base plate. The bearings 16 serve to reduce the friction of the rotatably mounted lever 2 and are in the vicinity 2 c around the Drehacllse 14 built around.

Die Gegendruckunterlegteile 17 befinden sich zwischen den Enden der Nabe und den Innenflächen der beiden Tragösen 15. Zwischen den Gegendruckunterlegteilen 17 und der Achse 14 sind geeignete Dichteigen 18 vorgesehen, um das Verbleiben eines Schmiermittels in der Nabe 2 c zu ermöglichen. Die Achse 14 kann mit einem Schmiermittelkanal 19 versehen sein, der in die zylindrische Nabe 2 c mündet. The counter pressure washers 17 are located between the ends of the Hub and the inner surfaces of the two lifting eyes 15. Between the counterpressure washers 17 and the axis 14 are suitable seals 18 are provided in order to keep a Allow lubricant in the hub 2 c. The axis 14 can be equipped with a lubricant channel 19, which opens into the cylindrical hub 2 c.

Der hydraulische Fühler 3 ist an einer seitlichen Strebe 20 der Basisplatte 1 aufmontiert und besteht aus einem plattenförmigen Teil 2t, welches einen Hohlraum aufweist, der zusammen mit der flexiblen Membran æ eine expandierbare Kammer 23 bildet, welche die hydraulische Flüssigkeit enthält. Die Membran ist an das plattenförmige Teil 21 mittels des Klemmringes 24 und der Befestigungsschrauben 25 befestigt. Die Membran 22 besitzt eine an der Außenkante des plattenförmigen Endes 26 des Hebels 2 anliegende Ringfalte 22'. Die Membran befindet sich daher mit der ganzen Eingriffsfläche der Platte 26 in direkter Berührung, so daß die Belastung des Kabels ohne eine die Anzeigegenauigkeit beeinträchtigende Reihung auf die Membran übertragen wird. The hydraulic sensor 3 is on a side strut 20 of the base plate 1 mounted and consists of a plate-shaped part 2t, which has a cavity which, together with the flexible membrane æ, has an expandable chamber 23 forms which contains the hydraulic fluid. The membrane is attached to the plate-shaped Part 21 fastened by means of the clamping ring 24 and the fastening screws 25. the Diaphragm 22 has one on the outer edge of the plate-shaped end 26 of the lever 2 adjacent ring folds 22 '. The membrane is therefore located with the entire engagement surface the plate 26 in direct contact, so that the load on the cable without a die Accuracy of display impairing sequence is transferred to the membrane.

Durch diese baulich einfache Membrananordnung wird ferner eine größere Flexibilität der Membran ermöglicht. Diese Konstruktion ergibt einen plattenförmigen Fühler kleiner Größe und kompakter Konstruktion. Die Flüssigkeitsleitung 4 verbindet die Kammer 23 mit dem Anzeigegerät 5, welches an irgendeiner passenden Stelle an dem Ausleger 9 befestigt ist. Die Bewegung der Membran 22 erzeugt einen hydraulischen Druck, welcher an die Anzeigevorrichtung 5 weitergegeben wird.This structurally simple membrane arrangement also creates a larger one Allows flexibility of the membrane. This construction results in a plate-shaped Small size probe and compact construction. The liquid line 4 connects the chamber 23 with the display device 5, which at any suitable point the boom 9 is attached. The movement of the diaphragm 22 creates a hydraulic one Pressure which is passed on to the display device 5.

Um die Kompaktheit und Einfachheit des Aufbaus der Vorrichtung noch weiter zu verbessern, kann der Fühler 3 in einem gewissen Winkel zur Ebene der Basisplatte 1 befestigt werden, wie dies bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. To the compactness and simplicity of construction of the device still To further improve, the feeler 3 can be at a certain angle to the plane of the base plate 1, as illustrated in the embodiment described is.

Dies erlaubt die Verwendung relativ kurzer Hebel 2, wobei das äußere Ende des Hebelschenkels 2 b winkelmäßig gegenüber dem anderen Hebelschenkel 2 a versetzt ist und gegen die Membran 22 andrückt. Das Ende des Hebelschenkels 2 b ist mit einer Druckplatte 26 versehen, deren Ebene im wesentlichen parallel zur Ebene der Membran verläuft, gegen die die Drudu platte 26 angepreßt ist. Ein ringförmiger Flansch 27, der auf dem Hebelschenkel 2 b angebracht ist, dient zur Begrenzung der Bewegung der Druckplatte in der Eindrückrichtung der Membran, wobei der Flansch 27 in seiner Grenzstellung an das ringförmige Teil 24 der hydraulischen Kammer anschlägt. Bei dieser An- ordnung ist weder eine verlietmug noch ein sonstiger Verbiudungsniechanismus erfOrdelliCII, nin den Hebel auf die Membran einwirken zu lassen, da das eine Ende des Hebels in direktem Kontakt mit der Membran steht und diese betätigen kann.This allows the use of relatively short levers 2, with the outer End of the lever leg 2 b angularly relative to the other lever leg 2 a is offset and presses against the membrane 22. The end of the lever arm 2 b is provided with a pressure plate 26, the plane of which is substantially parallel to Plane of the membrane runs against which the Drudu plate 26 is pressed. A ring-shaped one Flange 27, which is attached to the lever leg 2 b, is used to limit the Movement of the pressure plate in the direction of depression of the membrane, with the flange 27 strikes in its limit position on the annular part 24 of the hydraulic chamber. At this Order is neither a rental property nor any other kind of linkage erfOrdelliCII to let the lever act on the membrane, as one end of the lever is in direct contact with the membrane and can actuate it.

Das Verankerungsglied 6 hat die Form einer birnenförmigen Seilkausche, die zwischen den gegabelten äußeren Enden des Hebelarmes 2 a gelagert ist, so daß sie sich relativ zum Helxelarm drehen kann, wodurch eine selbsttätige Fluchtung bezüglich der längs der Trosse wirkenden Kraft stattfindet. Wie in den Figuren veranschaulicht, ist das Verankerungsglied 6 drehbar um eine Achse 28 gelagert, welche abnehmbar in dem gegabelten Ende des Hebelarmes2a gelagert ist. Eine Rille 29 befindet sich längs des Umfanges des Ankergliedes 6 und dient zur Aufnahme der Schlaufe 7 der Trosse 8. Das gegabelte Ende des Hebelarmes 2 a erleichtert dasÅufbringell derTrosse8 auf das Verankeruugsglied 6, wo dieselbe in Form einer Schlaufe 7 um die Seilkausche herumgewickelt ist und die Verankerung der Trosse mit dem Hebel 2 bewirkt. The anchoring member 6 has the shape of a pear-shaped rope thimble, which is mounted between the forked outer ends of the lever arm 2 a, so that it can rotate relative to the Helxelarm, creating an automatic alignment takes place with respect to the force acting along the hawser. As illustrated in the figures, the anchoring member 6 is rotatably mounted about an axis 28, which is removable is mounted in the forked end of the lever arm 2a. A groove 29 is located along the circumference of the anchor member 6 and serves to accommodate the loop 7 of the Cable 8. The forked end of the lever arm 2 a makes it easier to attach the cable 8 on the anchoring member 6, where the same in the form of a loop 7 around the rope thimble is wound around and causes the anchoring of the hawser with the lever 2.

An die Nahe 2c des Hebels 2 ist dieAnschlagstange 30 mittels der Bolzen 31 befestigt. Diese Anschlagstange wirkt mit den schulterförinigen Ansätzen 32 an den Tragösen 15 so zusammen, daß die von der Membran hervorgerufene Bewegung des Hebels, welche beim Auffüllen der expandierbaren hydraulischen Kammer 23 und des hydraulischen Systems entsteht, begrenzt wird. Wenn die Ansätze 32 gegen die Anschlagstange 30 zum Anliegen kommen, ist die Vorrichtung betriebsbereit und kann zur Lastanzeige verwendet werden. The stop rod 30 is attached to the vicinity 2c of the lever 2 by means of the Bolt 31 attached. This stop rod works with the shoulder-shaped approaches 32 on the eyelets 15 together so that the movement caused by the membrane of the lever, which when filling the expandable hydraulic chamber 23 and of the hydraulic system arises, is limited. If the approaches 32 against the Stop rod 30 come to rest, the device is ready for operation and can can be used to display the load.

Es ist wichtig, festzustellen, daß die Drehachse 14 %wischen der Ebene der Basisplatte 1 und der die Last aufnehmenden Kaheltrosse 8 liegt und sich parallel zur Ebene der Basisplatte 1 erstreckt. Die Drehachse 28 des Verankerungsgliedes 6 verläuft parallel zur Richtung der Drehachse 14 und fluchtet mit der die Last aufnehmenden Trosse 8. Diese Anordnung ermöglicht eine kompakte Kopplung der einzelnen Teile auf engemRaum und gestattet die Verwendung kurzer Hebel von leichtem Gewicht. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung die Verwendung eines leichten und kompakt gebauten Fühlers ermöglicht, der eine sehr genaue und betriebssichere Steue rung der Anzeigevorrichtung sichert. Da die längs der Trosse wirkende Kraft parallel zur Ebene der Basisplatte 1 verläuft und der Hebel 2 sowie der hydraulische Fühler 3 in der eben beschriebenen Weise angeordnet und ausgebildet sind, überträgt die auf das Kabel wirkende Last ein Drehmoment auf den Hebel, das entgegengesetzt gleich der Gegenkraft ist, die in der expandierbaren hydraulischen Kammer des Fühlers durch die Belastung hervorgerufen wird. Diese Reaktionskraft der hydraulischen Kammer erzeugt einen hydraulischen Druck, der eine Funktion der an der Trosse wirkenden Last ist. Die Größe der wirkenden Last wird von der Anzeigevorrichtung 5 angegeben. Diese Anzeigevorrichtung kann so geeicht werden, daß sie die am Kabel wirkende Last in kg angibt. It is important to note that the axis of rotation is 14% wipe the Level of the base plate 1 and the load-bearing Kaheltsese 8 and lies extends parallel to the plane of the base plate 1. The axis of rotation 28 of the anchoring member 6 runs parallel to the direction of the axis of rotation 14 and is flush with the load receiving hawser 8. This arrangement enables a compact coupling of the individual Parts in a confined space and allows the use of short, lightweight levers. In addition, the arrangement according to the invention, the use of a light and compactly built sensor enables a very precise and reliable Control of the display device secures. There is the force acting along the hawser runs parallel to the plane of the base plate 1 and the lever 2 and the hydraulic Sensor 3 are arranged and designed in the manner just described, transmits the load acting on the cable creates a torque on the lever that is opposite is equal to the opposing force in the expandable hydraulic chamber of the probe caused by the load. This reaction force of the hydraulic chamber generates a hydraulic pressure, which is a function of the one acting on the hawser Load is. The size of the acting load is indicated by the display device 5. This display device can be calibrated so that it takes the load acting on the cable in kg.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Load indicator and anchoring device for Cables, cables and the like, which have a stationary hydraulic sensor, the from a chamber connected to the load indicator via a line and a There is a membrane and a cable pulling force on the membrane Hel) elssstem having. characterized in that for the smooth transmission of the cable tensile force the end (26) of an angle lever (2) acting on the sensor (3) in the immediate vicinity Contact with a large part of the membrane surface is and that the other end of the lever pivotable with a thimble-shaped anchoring member (6) at the end of the the cable is connected.

2. Apparatus according to claim 1, characterized gekeonzeidinet that the membrane (22) has a part (S ') which is folded in a ring around the end (26) of the lever (2).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at the diaphragm end (26) of the lever (2) the movement of the lever in the direction on the sensor (3) limiting flange (27;) is provided on the sensor can strike.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the lever (2) and on the bracket (15) supporting the lever so that it can pivot Stop elements (30 and 32) provided to limit the lever movement in the direction away from the membrane are.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the base plate (1) extends in a plane parallel to the cable and the sensor lies between the cable and the base plate and that the pivot axis (14) of the lever (2) and the pivot axis (28) of the anchoring device (6) also lie between the aforementioned plane and your cable and parallel to this plane are arranged.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the force-transmitting part of the membrane (22) and the surface of the contacting it Lever (2) run at an angle to the base plate (1).

References considered: U.S. Patents No. 1,417 462, 1,864,876.