DE1032198B - Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestaengestuecken fuer Tiefbohrungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen mit einer unteren Zange, die das untere Gestängestück festhält, und einer oberen Zange, die einen schwenkbaren Greifkopf hat, der, mit Zangenbacken ausgerüstet, das obere Gestängestück ergreift und um dessen Achse schwenkbar am Rahmen gelagert und mit einem Antrieb zu seiner Schwenkung verbunden ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind die Backen der das untere Gestängestück festhaltenden unteren Zange schwenkbar an dem Gestell der Vorrichtung gelagert und durch Öldruckzylinder festziehbar. Die Kraft, mit der bei dieser Anordnung das untere Gestängestück festgehalten wird, ist unabhängig von dem Drehmoment, das die obere Zange ausübt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, derzufolge die Kraft, mit welcher das untere Gestängestück festgehalten wird, zunimmt, wenn das von der oberen Zange auf das obere Gestängestück ausgeübte Drehmoment wächst. Denn wenn das untere Gestängestück um so fester gehalten wird, je größer die auf das obere Gestängestück ausgeübte Kraft zum An- oder Losschrauben ist, dann ist in höherem Maße Gewähr dafür geboten, daß sich unter keinen Umständen das untere Gestängestück mit dem oberen mitdrehen kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auch die untere Zange einen schwenkbaren Greifkopf hat. der, mit Zangenbacken ausgerüstet, um das Gestänge schwenkbar am Rahmen gelagert und mit einem Antrieb zu seiner Schwenkung verbunden ist, um durch seine Schwenkung die Zangenbacken festzuziehen.

Vorzugsweise enthält der Schwenkantrieb des Greifkopfes Einrichtungen, die bei der Schwenkung zunächst die Zangenbacken um das Gestänge herum fest schließen und alsdann nach beendigtem Festziehen der Zangenbacken den schwenkbaren Greifkopf weiterdrehen, um das Losschrauben des Gestänges zu bewirken.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem zeigt

Fig. 1 einen Grundriß der Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken, und zwar eingebaut in einen Bohrturm,

Fig. 2 die zu Fig. 1 gehörige Seitenansicht,

Fig. 3 den Grundriß der Vorrichtung für sich allein dargestellt,

Fig. 4 den senkrechten Mittellängsschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 den waagerechten Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, also eine Schnittansicht von unten,

Fig. 6 den senkrechten Längsschnitt nach der Vorrichtung zum An- und Losschrauben
von Gestängestücken für Tiefbohrungen

Anmelder:

Joy Manufacturing Company,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. M. Licht,

Berlin-Steglitz, Borstellstr. 5,

und Dr. R. Schmidt, Oppenau (Renchtal),

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1954

Win Withers Paget, Mountain Brook, Ala. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Linie 6-6 der Fig. 3 zur Darstellung des hydraulischen Antriebes,

Fig. 7 einen waagerechten Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 einen in größerem Maßstab gehaltenen Teilgrundriß der Greifklauen in Greifstellung,

Fig. 9 den senkrechten Teilschnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8,

Fig. 10 einen Teilgrundriß der zum Festziehen der Greifklauen dienenden Mittel, wobei die Teile auseinandergezogen wiedergegeben sind,

Fig. 11 den senkrechten Teilschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 10,

Fig. 12 den waagerechten Teilschnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 11,

Fig. 13 und 14 die waagerechten Schnitte nach den Linien 13-13 und 14-14 der Fig. 4,

Fig. 15 eine Schnittansicht, die der Fig. 12 entspricht, aber die Nockenwelle in der Lage zeigt, in der sie die Klauen der Zange festzieht,

Fig. 16 bis 19 schematische Darstellungen der Zangen in verschiedenen Stellungen,

Fig. 20 den waagerechten Schnitt nach der Linie 20-20 der Fig. 6,

Fig. 21 den Querschnitt nach der Linie 21-21 der Fig. 6 und 20 zur Darstellung der gegenseitigen Lage der Druckmittelzylinder,

Fig. 22 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 8, welche die Zangen in geöffneter Stellung wiedergibt, und

Fig. 23 das hydraulische Schaltschema.

809 557/72

3 4

Der Bohrturm, der mit der Vorrichtung 1 zum An- Lamellen. An ihren äußeren Enden sind diese Laschen und Losschrauben von Gestängestücken ausgerüstet mit senkrechten Scharnierzapfen 32 versehen. Ferner ist, enthält eine Drehscheibe 2, eine Bühne 3 und ein sind die schwenkbaren Greifköpfe der beiden Zangen Rohrgestänge 4. Die Vorrichtung ruht auf einem je mit zwei einander gegenüberliegenden doppelwaagerechten Schlitten 5, der von einem Halter 6 ge- 5 armigen Hebeln 34 ausgerüstet (Fig. 8), die auf senktragen wird. Dieser ist auf einer senkrechten Gleit- rechten Drehzapfen 35 schwenkbar angeordnet sind bahn 7 eines Ständers 6 verstellbar, der auf der Bühne und daher in waagerechten Ebenen aufeinander zu des Bohrturmes seitlich von der Drehscheibe 2 ange- und voneinander fort geschwenkt werden können. In ordnet ist. Mit Hilfe von Druckmittelzylindern 8 diesen Hebeln 34, die, wie Fig. 6 zeigt, je aus einem und 9 ist der Schlitten 5 waagerecht verschiebbar, da- 10 Plattenpaket bestehen, befinden sich Schlitze 33, in mit man die Vorrichtung von der Seite her über das denen die senkrechten Zapfen 32 gleiten. Zu diesem Gestänge 4 schieben oder vom Gestänge zurückziehen Zweck haben die Zapfen 32 flache Aussparungen 36 kann. Durch senkrechte Verstellung mit dem Zylinder 6 (Fig. 9), mit denen sie auf den flachen Kanten 37 kann man die Vorrichtung in die richtige Höhenlage (Fig. 7 und 8) der Schlitze 33 gleiten. Nehmen die bringen. Ebenso könnte aber die Vorrichtung nach der 15 Zapfen 32 in den Führungsschlitzen 33 die äußere, in Erfindung anders angeordnet, z. B. an dem Gerüst Fig. 8 gezeigte Stellung ein, in welcher die Klauen aufgehängt werden. um das Gestänge 4 herum geschlossen sind, dann Auf die besondere Anordnung, die in den Fig. 1 stützen sich die Laschen 31 also mit den flachen Aus- und 2 gezeigt ist, ist die Erfindung daher nicht be- sparungen ihrer Gelenkzapfen 32 an den Hebeln 34 schränkt. 20 ab, so daß sich geringe Flächenpressungen ergeben, Der Rahmen der Vorrichtung besteht am besten aus die dennoch sehr hohe Zangenkräfte übertragen können, einzelnen Platten, nämlich aus einer oberen waage- In Fig. 6 ist die untere Zange, die das untere Gerechten Platte 12 dreieckiger Gestalt, einer unteren stängestück ergreift, mit 40 und die obere Zange für waagerechten Platte 13 rechteckiger Gestalt und aus das obere Gestängestück mit 41 bezeichnet. Bei jeder einer Reihe ähnlich gestalteter, dazwischen angeord- 25 Zange ruht der Gelenkzapfen 35 der Hebelarme 34 in neter, paralleler Platten 14 und 15. Die verschiedenen den Enden 42 eines schwenkbaren Querträgers 43, der Platten sind im Abstand voneinander zu einem starren ebenfalls von einem Plattenpaket gebildet wird. Jede Rahmen durch Bolzen 16 und Abstandsstücke 17 und der beiden Zangen 40 undi 41 hat also ein solches 18 vereinigt, durch welche die Bolzen hindurchgehen Plattenpaket. Die Platten 44 dieses Paketes liegen und an denen die Platten anliegen (Fig. 3, 4 und 7). 30 zwischen den Platten 34. Dabei ist der Halter 43 der Die Abstandsstücke 17 werden von Buchsen gebildet, Zange 41 unabhängig vom Halter 43 der Zange 40 welche die Bolzen 16 umgeben, während die Abstands- schwenkbar. Die Mitten der einzelnen Lamellenplatten stücke 18 von Blöcken gebildet werden (Fig. 4 und 7). 44 sind unter Zwisdnenfügung von Abstandsplatten 45 Eine etwa rechteckige Platte 19 liegt waagerecht bei 46 miteinander vernietet (Fig. 8). zwischen den Platten 12 und 14 und springt nach 35 Der Halter 43 des unteren Greifkopfes der Zange außen vor. Ähnlich ist eine waagerechte Platte 20 40 ist schwenkbar auf einer stehend angeordneten unterhalb der Rahmenplatte 13 angeordnet. Die beiden Nockenwelle 47 gelagert (Fig. 4). Diese Welle geht Platten 19 und 20 sind ebenfalls durch Bolzen 16 so- durch einen bogenförmigen Schlitz 48 der unteren wie durch einen unteren Bolzen 21 verbunden, der als Rahmenplatte 13 hindurch und stützt sich bei 49 oben Drehzapfen dient und an der Bodenplatte (Fig. 4) be- 40 auf die untere Rahmenplatte 20. Ein waagerechter festigt ist. Die parallelen Platten sind außen je mit Arm 50, der aus einem Stück mit der Nockenwelle einer sich in der Längsrichtung erstreckenden Aus- besteht, befindet sich zwischen den Rahmenplatten 13 sparung 22 versehen, die außen offen ist. Diese Aus- und 20 und hat an seinem Ende einen Längsschlitz 51, sparungen 22 der Plattenpaare 14, 19 und 13, 20 sind durch den ein fester Schwenkzapfen 21 hindurchgeht, durch bogenförmige Stücke 23 und 24 ausgekleidet, 45 Die Nockenwelle 47 kann sich daher als Ganzes auf die je oben und unten Flansche haben und mittels einer zum Gestänge 4 konzentrischen, bogenförmigen dieser Flansche bei 24' an den Platten 14, 19 und 13, Bahn bewegen, beispielsweise in die Stellung der 20 angeschraubt sind. Die gekrümmten Auskleidungs- Fig. 16.

stücke 23 können, wie Fig. 4 zeigt, auf das dort ge- Der Halter 43 des oberen Greifkopfes der Zange 41 strichelt gezeichnete Gestänge von der Seite her auf- 5° ist ebenfalls schwenkbar auf einer stehend angeordgeschoben werden, so daß sie es umklammern (vgl. neten Nockenwelle gelagert. Es ist dies die Nockenauch Fig. 5). welle 53 (Fig. 4). Auch sie kann sich auf einer bogen-Die zwei Zangen, von denen die eine das obere und förmigen Bahn um das Gestänge4 herum bewegen und die andere das untere Gestängestück ergreifen kann, geht zu diesem Zweck durch einen bogenförmigen haben je einen schwenkbaren Greifkopf, der mit Zan- 55 Schlitz 54 (Fig. 14) der Rahmenplatte 14 hindurch. ' genbacken ausgerüstet ist. Zu diesen Zangenbacken Die einander zugewandten Enden der beiden Nockengehören Greifklauen 25. jede dieser Greifklauen 25 wellen 47 und 53 haben Zapfen 55 und 56, die in (Fig. 8) besteht aus abwechselnden Platten 26 und 27. einem gemeinsamen Führungsschlitz 57 der Platte 15 Die Platten26 sind dabei frei schwenkbar angeordnet. (Fig. 13) gleiten. Der Schlitz 15 ist bogenförmig ge-Mit ihren Enden sind sie nämlich durch senkrechte 60 staltet, und zwar konzentrisch zu der Auskleidung 23, Scharnierbolzen 28 an die seitlichen Klauenplatten 27 also zum Gestänge 4, wenn die Vorrichtung von der angeschlossen und haben wie diese hohle Innenkanten, Seite her über das Gestänge geschoben ist. Die bogenso daß sie sich an das rohrförmige Gestänge an- förmige Führung der beiden Nockenwellen, insbesonschmiegen können. Die hohlen Innenflächen der seit- dere· ihrer Zapfen55 und 56, im Schlitz 57 dient dazu, liehen Klauen 27 sind bei 29 verzahnt, um sich auf 65 beide Greifköpfe so zu führen, daß sie die Gestängediese Weise fest in den Umfang des Gestängestückes stücke an- oder losschrauben können. Zu diesem Zweck einfressen zu können. Die äußeren Enden der seitlichen führen die Greifköpfe Schwenkbewegungen gegen-Klauen 27 sind je durch einen Scharnierzapfen 30 an über ihrem Rahmen aus.

waagerecht schwenkbaren Laschen 31 gelenkig ange- Die untere Nockenwelle 47 gehört also zum Greifschlossen. Auch diese Laschen bestehen aus einzelnen 70 kopf der unteren Zange40, während die obere Nocken-

welk 53 zum Greifkopf der oberen Zange 41 gehört. Diese obere Zange dient dem Zweck, das obere Gestängestück zum An- oder Losschrauben in der einen oder der anderen Richtung zu drehen, während gleichzeitig die untere Zange das untere Gestängestück festhält.

Jede der beiden Nockenwellen hat waagerechte, schlitzförmige Aussparungen 60 (Fig. 12), die zur Aufnahme von Knebeln 61 dienen. An jeder Seite der Nockenwelle sind drei solche Knebel angeordnet. Jeder Knebel hat drei abgerundete Vorsprünge 62, 63 und 64. Die schlitzförmigen Aussparungen der Nokkenwelle sind bei 65 bogenförmig vertieft und bilden dadurch Sitze für die Vorsprünge 62 und 63 (Fig. 12). Die außen an den Knebeln sitzenden Vorsprünge 64 sind in bogenförmigen Sitzen 66 der Lamellen der Arme 34 gelagert (Fig. 10). Diese doppelarmigen Hebel 34 sind an ihren Enden durch Zugfedern 67 verbunden. Durch diese Zugfedern werden daher die Vorsprünge der Knebel in ihren Lagerpfannen gehalten.

Die obere Nockenwelle 53 besteht aus einem Stück mit einem oben an ihr angeordneten doppelarmigen Hebel 70, 71 (Fig. 1 und 11). An den äußeren Enden dieses doppelarmigen Hebels sind durch senkrechte Gelenkzapfen 72 (Fig. 6 und 7) Kolbenstangen 73 und 74 angeschlossen, deren Kolben 75 in den waagerecht schwenkbaren Zylindern 76 gleiten (Fig. 6 und 7). Die Zylinder sind durch senkrechte Zapfen 77 an den Rahmenplatten gelagert, und sie können daher zwischen den Rahmenplatten 12 und 14 begrenzt in waagerechter Richtung pendeln. Bei 78 sind die Kolbenstangen seitlich ausgebogen und haben daher innen Aussparungen 79, welche die bogenförmige Bewegungsbahn der Nockenwelle 53 begrenzen, wie es die Fig. 17 und 18 zeigen.

Auf denselben Gelenkbolzen 77, um welche die Zylinder 76 pendeln, sind zwischen den Rahmenplatten 14, 15 und 13 waagerechte Zylinder 80 und 81 pendelnd angeordnet (vgl. Fig. 21), und zwar sind zwei Zylinder 80 und zwei Zylinder 81 angeordnet. In dem unteren Zylinderpaar 81 gleiten Kolben 82, deren Kolbenstangen 83 bei 84 gegabelt und an den Scharnierbolzen 35 des unteren schwenkbaren Halters 43 angeschlossen sind (Fig. 6). Die beiden in den mittleren Zylindern 80 geführten Kolben 85 haben Kolbenstangen 86, die bei 87 in Hebeln auslaufen, welche durch die Scharnierbolzen 35 mit dem schwenkbaren Halter 43 der oberen Zange 41 verbunden sind (Fig. 6). Die gabelförmigen Teile 84 und 87 der Kolbenstange sind innen ausgespart und begrenzen mit diesen Aussparungen die bogenförmige Bahn der betreffenden Nockenwellen 47 und 53 (vgl. Fig. 8, 16, 17 und 18).

Bevor die Greifklauen 25, 26, 27 unter der Wirkung der Kolben 47 und 53, der Knebel 61 und der doppelarmigen Hebel 34 festgezogen werden können, müssen sie zunächst lose um das Gestänge 4 herum geschlossen und zu diesem Zweck aus der Lage der Fig. 7 in diejenige der Fig. 8 gebracht werden. Das geschieht dadurch, daß die Zapfen 32 von den rechten Enden der Schlitze 33 aus (Fig. 7) an die linken Enden dieser Schlitze geschoben und somit in die Lage der Fig. 8 gebracht werden. Diesem Zweck dienen für die untere Zange 40 zwei waagerecht angeordnete Druckmittelzylinder 90, die an den unteren Enden der Gelenkzapfen 35 der doppelarmigen Hebel 34 befestigt sind. Bei der oberen Zange erfolgt das Schließen der Greifklauen ebenfalls durch zwei Druckmittelzylinder 91, die am oberen Ende der betreffenden Gelenkzapfen 35 befestigt sind (vgl. auch Fig. 6 und 20). Die Gelenkzapfen 35 bilden also Lagerzapfen, um welche die Zylinder 90 und 91 in waagerechter Richtung pendeln können. Die Kolben 92 dieser Zylinder haben nach links herausragende Kolbenstangen 93, die an den in den Schlitzen 33 gleitenden Zapfen 32 angreifen. Werden die Zylinder an ihren rechten Enden mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so verschieben daher die Kolben 92 die Zapfen 32 in den Schlitzen 33 nach außen bis in die Lage der Fig. 8, in welcher die Greifklauen lose um das Gestänge 4 herum geschlossen sind. Werden die Kolben 92 durch die entgegengesetzte Beschickung ihrer Zylinder mit Druckmittel wieder in die Lage der Fig. 6 und 7 übergeführt, so werden die Greifklauen geöffnet.

Die äußeren Enden der Hebelarme 34, also genau genommen die einzelnen diese Hebelarme bildenden Platten, haben einwärts gerichtete Zähne 94, die als Anschläge für die Klauenlaschen 27 dienen und diese daher beim Umgreifen des Gestänges in ihrer Lage halten (Fig. 8, 16 bis 19 und 22).

Werden die unteren Zylinder 80 und 81 in der entsprechenden Weise mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so verschwenken die Kolben 82 und 84 die Halter 43 der Greifköpfe der unteren Zange 40 und der oberen Zange 41. Dabei wandern dann die betreffenden Nokkenwellen 47 und 53 im Kreisbogen längs der Schlitze 48 und 54 der Rahmenplatten 13 und 14. Diese Bewegung der Halter43 führt nun dazu, daß eine relative Verschwenkung zwischen den Haltern und den Nokkenwellen stattfindet. Denn die Nockenwellen können diese Schwenkbewegung der Halter 43 nicht mitmachen. Die untere Nockenwelle 47 ist ja, wie Fig. 16 zeigt, mit ihrem Schlitz 51 an dem Rahmenbolzen 21 verankert und dreht sich daher im entgegengesetzten Sinne wie der Halter 43. Die obere Nockenwelle 53 aber wird an ihrem Querhaupt 71 durch die Kolben 75 festgehalten, wie Fig. 7 erkennen läßt. Aus diesem Grunde führt die Verschwenkung der Halter 43 der oberen und der unteren Zange dazu, daß die in die Kolben eingreifenden Knebel 61 aus der Lage der Fig. 12 heraus in diejenige der Fig. 15 übergehen und mithin die inneren Enden der doppelarmigen Hebel 34 auseinanderspreizen, wodurch die bis dahin das Gestänge nur lose umfassenden Greifklauen 26 und 27 an das Gestänge mit starker Kraft angepreßt werden und sich mit ihren Zähnen 29 einfressen. Wenn das geschehen ist, kann eine weitere Verschwenkung des Halters 43 nicht ohne weiteres erfolgen. Die untere Zange 40 gelangt dabei beispielsweise in die Lage der Fig. 16, wenn der Halter 43 durch die hydraulischen Antriebe 81, 82 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt worden ist. Die Klauen 26, 27 haben sich dann in das_ untere Gestängestück fest eingefressen und halten dieses fest, so daß es sich nicht mehr drehen kann. Die obere Zange 41 mag in die Stellung der Fig. 17 gelangt sein. Ebensogut kann man a.ber audh die beiden - Greifköpfe 43, 25, 34 von der Grundstellung ausgehend in den entgegengesetzten Drehrichtungen in Gang setzen. Dann wird die Richtung umgekehrt, in der die oberen und unteren Greifklauen schwingen, indem sie sich in das Gestänge einfressen. So zeigt Fig. 18 die obere Zange in der entgegengesetzten Winkellage im Vergleich zu Fig. 17.

Wenn sich die Greifklauen 25 der oberen Zange 41 in das obere Gestängestück eingefressen haben, dann können die beiden oberen Zylinder 76 zum Antrieb der Kolben 75 und des Querhauptes 71 mit Druckflüssigkeit beschickt werden, um dadurch die obere Nockenwelle 53 im richtigen Drehsinne anzutreiben.

Durch Drehen dieser Nockenwelle53 werden mit Hilfe

7 8

der Knebel 61 die Hebelarme 34 in die in Fig. 19 in Enden der beiden Zylinder fähren. Eine gegabelte ausgezogenen Linien gezeigte Lage geschwenkt. Da- Rückleitung 117 verbindet die beiden Anschlüsse 97 durch wird der obere Greifkopf 43 gedreht, so daß er und 98 (Fig. 7) des Zylinders 76 mit der Rückleitung das obere Gestängestück vom unteren losschraubt. Wie 105 und enthält ein Handsteuerventil 118. Die den Fig. 18 erkennen läßt, kann man die Drehrichtung des 5 Steuerschieber 108 enthaltende Bohrung ist an eine oberen Gestängestückes umkehren, indem man einfach gegabelte Leitung 119 angeschlossen, deren einer den Greifkopf in der entgegengesetzten Drehrichtung Zweig an das vordere Ende des einen Zylinders 80 antreibt. Das bietet die Möglichkeit, das obere Ge- und deren anderer Zweig an das hintere Ende des stängestück am unteren festzuschrauben. anderen Zylinders 80 angeschlossen ist. Ferner hat

Die hydraulische Schaltung für die verschiedenen io diese Bohrung eine gegabelte Anschlußleitung 120, Antriebszylinder kann in beliebiger Weise ausgeführt deren Zweige zu den beiden anderen Enden der Zywerden. Sie muß die Möglichkeit bieten, die Kolben linder 80 führen. Von den mittleren Anschlußstellen in die Mittelstellung zu überführen. Zu diesem Zweck 97 und 98 der Zylinder 80 führt eine Rücklaufleitung erhalten die paarweise angeordneten hydraulischen 121, die ein Handsteuerventil 122 enthält, zur RückZylinder 76, 80 und 81 nicht nur an ihren Enden 15 leitung 105. Die den Steuerschieber 109 enthaltende Druckmittelanschlüsse 95 und 96, sondern auch in der Bohrung ist an eine gegabelte Leitung 123 angeschlos-Mitte beiderseits der Mittelstellung des Kolbens. Die sen, deren einer Zweig mit dem vorderen Ende des Mittelanschlüsse sind in Fig. 7 bei 97 und 98 gezeigt. einen Zylinders 81 und deren anderer Zweig mit dem Läßt man Druckflüssigkeit an den beiden Enden des hinteren Ende des anderen Zylinders 81 verbunden ist. Zylinders gleichzeitig eintreten, so wird der Kolben 20 Ferner hat dieselbe Bohrung noch eine gegabelte Andes Zylinders in die Mittelstellung übergeführt. Die Schlußleitung 124, deren Zweige mit den beiden Kolben 82, 85 und 75 müssen sich nämlich in der Mit- anderen Enden der Zylinder 81 verbunden sind. Die telstellung befinden, wenn die Greifklauen vor Beginn mittleren Anschlüsse 97 und 98 der beiden Zylinder oder nach Beendigung des An- oder Losschraubens 81 sind an eine Sammelleitung 125 angeschlossen, die der Gestängestücke die zurückgezogene Lage der 25 ein Handventil 126 enthält und zum Rücklauf 105 Fig. 7 einnehmen und wenn die Vorrichtung über das zurückführt. Die den Steuerschieber 110 enthaltende Gestänge 4 hinübergeschoben oder von ihm zurück- Bohrung schließlich ist durch eine Leitung 127 mit gezogen wird. Tritt beispielsweise die Druckflüssigkeit dem Hubzylinder 9 verbunden, durch den die ganze bei 96 (Fig. 7) in den Zylinder ein, bei 98 aus, bei 95 Vorrichtung gehoben und gesenkt werden kann. Die ein und bei 97 aus, und zwar in Reihenschaltung, dann 30 den Steuerschieber 111 enthaltende Bohrung ist durch wird der Kolben zwangläufig in die Mittelstellung Leitungen 128 und 129 mit den beiden Enden des übergeführt. Hierzu kann man aber auch so vorgehen, waagerechten Zylinder 8 verbunden, der dazu dient, daß man gleichzeitig Druckflüssigkeit durch die Ein- die Vorrichtung über das an- oder loszuschraubende lasse 95 und 96 der beiden Zylinder eines Paares ein- Gestänge zu schieben oder von diesem zurückzuziehen, treten läßt, während gleichzeitig die Anschlüsse 97 35 Die Wirkungsweise der Vorrichtung sei nunmehr und 98 auf Abfluß geschaltet werden, so daß der Flüs- nochmals kurz zusammengefaßt.

sigkeitsstrom in parallelen Zweigen fließt. Auch da- Zunächst wird die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2

durch werden die Kolben in die Mittelstellung über- seitlich über das Bohrgestänge 4 geschoben. Das gegeführt, die in Fig. 7 gezeigt ist. Dem hydraulischen schieht mit Hilfe des Zylinders 8. Dabei wird die Vor-Schaltschema der Fig. 23 ist diese letztere Möglichkeit 40 richtung in die richtige Höhenlage mit Hilfe des Zyzugrundie gelegt, obgleich ebensogut die bereits er- linders 9 gebracht, so daß die untere Zange 40 das läuterte Reihensahaltung angewendet werden kann. untere Gestängestück und die obere Zange 41 das

Wie das Schaltschema der Fig. 23 zeigt, wird das obere Gestängestück ergreifen kann. Druckmittel von einer motorisch angetriebenen Pumpe Dann werden die Steuerschieber 106 bis 112 von

100 beliebiger Bauart geliefert, die mit ihrer Saug- 45 Hand derart bedient, daß zunächst die Zylinder 92 seite durch Leitung 101 an einen (^speicherbehälter mit dem Druckmittel beschickt werden, um die Greif-102 angeschlossen ist und mit ihrer Druckseite eine klauen lose gemäß Fig. 8 um das Gestänge 4 herum-Leitung 103 beliefert. Diese führt zu einem Schieber- zulegen. Dann bedient man die Steuerschieber 107, gehäuse 104, das eine Reihe von Steuerschiebern 106 108 und 109 und bringt sie in eine solche Lage, daß bis 112 enthält, die von Hand verstellbar sind. Das 50 das eine Ende des einen Zylinders und gleichzeitig das Gehäuse 104 sitzt zweckmäßig irgendwo auf dem entgegengesetzte Ende des anderen Zylinders der Rahmen der Vorrichtung. Ihr Auslaß ist durch eine Paare 76, 80 und! 81 mit Druckflüssigkeit beschickt Leitung 105 mit dem Speicherbehälter 102 verbunden. werden. Dadurch werden die Greifklauen gegenüber Die Steuerschieber sitzen in parallelen Bohrungen dem Gestänge zentriert.

und können elektromagnetisch verstellbar sein. In 55 Es versteht sich, daß die Handventile 118, 122 und diesem Falle betätigen ihre Griffe entsprechende elek- 126 währenddessen in der Offenstellung sind, so· daß trische Schalter. Die Bohrungen, in denen die Steuer- die Flüssigkeit aus den Zylindern durch die Anschlußschieber 106 und 112 verschiebbar sind, haben An- stellen 97 und 98 abfließen kann. Dann können die Schlußleitungen 113 und 114, die sich gabeln. Die Handventile 118, 122 und 126 geschlossen und die Leitung 113 führt zu den beiden Zylindern 91 und die 60 Schieber 108 und 109 so eingestellt werden, daß die Leitung 114 zu den beiden Zylindern 90. Wie erinner- Zylinder 80 und 81 mit der Druckflüssigkeit beschickt Hch, dienen die Zylinder 90 und 91 dem Zweck, die werden. Dadurch werden dann die Greifköpfe der bei-Greifklauen lose um das Gestänge herum zu schließen den Zangen 40 und 41 in der gewünschten Richtung oder sie zu öffnen. Die den Schieber 107 enthaltende geschwenkt, was in der erläuterten Weise zur Folge Bohrung ist an eine Leitung 115 angeschlossen, welche 65 hat, daß sich die Greifklauen in das obere Gestängegegabelt ist und mit einem Zweig zum Vorderende des stück und in das untere Gestängestück einfressen. einen Zylinders 76 und mit dem anderen Zweig zum Dann kann der Schieber 107 so eingestellt werden, daß hinteren Ende des anderen Zylinders 76 führt. Ferner er die Beschickung der oberen Zylinder 76 mit Druckist diese Bohrung an eine gegabelte Leitung 116 ange- flüssigkeit in einer Weise bewirkt, welche die Drehung schlossen, deren Zweige zu den entgegengesetzten 70 des Greifkopfes der oberen Zange 41 gegenüber der

unteren Zange 42 und damit das Abschrauben des oberen Gestängestückes vom unteren zur Folge hat. Durch diese Drehung des oberen Greifkopfes wird dann das obere Gestängestück gedreht, während das untere Gestängestück durch den Greifkopf der unteren Zange festgehalten wird. Durch entsprechendes Einstellen der Steuerschieber 106 bis 112 kann man dann die Zylinder auf Abfluß schalten und dadurch die Zangen öffnen. Beim Anschrauben des oberen Gestängestückes an dem unteren werden die Steuerschieber 107, 108 und 109 so eingestellt, daß sie durch entsprechende Steuerung der hydraulischen Antriebe eine Drehung der Greifköpfe 40 und 41 in der entgegengesetzten Richtung bewirken.

Mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung können daher die Gestängestücke einer Tiefbohrung, z. B. beim Bohren nach Erdöl, bequem, mit großer Kraft und in kürzester Zeit angeschraubt und losgeschraubt werden. Dadurch, daß die beiden Zangen in einem einzigen Rahmen gelagert sind, wobei die eine Zange das untere Gestängestück festhält und die obere Zange das obere Gestängestück dreht, ergibt sich ein einheitliches Aggregat, dessen hydraulischer Antrieb eine sehr bequeme Bedienung ermöglicht. Auch zeichnet sich die Vorrichtung durch ihre gedrängte Bauart und ihren geringen Platzbedarf aus sowie dadurch, daß sie einfach und unempfindlich ist. Daher eignet sie sich besonders für den rauhen Betrieb bei Tiefbohrungen.

Claims (31)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen mit einer unteren Zange, die das untere Gestängestück festhält, und einer oberen Zange, die einen schwenkbaren Greifkopf hat, der, mit Zangenbacken ausgerüstet, das obere Gestängestück ergreift und um dessen Achse schwenkbar am Rahmen gelagert und mit einem Antrieb zu seiner Schwenkung verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß auch die untere Zange einen schwenkbaren Greifkopf (43) hat, der, mit Zangenbacken (25, 34) ausgerüstet, um das Gestänge (4) schwenkbar am Rahmen (12 bis 20) gelagert und mit einem Antrieb (81) zu seiner Schwenkung verbunden ist, um durch seine Schwenkung die Zangenbacken festzuziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb des Greifkopfes (43) Einrichtungen (80 bzw. 81) enthält. die bei der Schwenkung zunächst die Zangenbacken (25, 34) um das Gestänge (4) herum fest schließen und alsdann nach beendigtem Festziehen der Zangenbacken den schwenkbaren Greifkopf (43) weiterdrehen, um das Losschrauben des Gestänges (4) zu bewirken.

3. Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen, gekennzeichnet durch einen Greifkopf (43), der, mit Zangenbacken (25, 34) ausgerüstet, um das Gestänge (4) schwenkbar im Rahmen (12 bis 20) gelagert ist und drei Antriebe hat, von denen der erste (91, 93) die Zangenbacken (25, 34) um das Gestänge (4) herum lose schließt, deren zweiter (76, 75) die geschlossenen Zangenbacken fest an das Gestänge (4) anpreßt und deren dritter (80, 85) alsdann den Greifkopf (43) dreht, um dadurch das ergriffene Gestängestück (4) an- oder loszuschrauben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb ein Krafterzeugerpaar enthält, das beiderseits am Kopf (43) angeschlossen ist und aus entgegengesetzt wirkenden Krafterzeugern (z. B. 80) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Krafterzeuger aus Zylinder und Kolben besteht.

6. Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen, gekennzeichnet durch eine Zange, die auf einer kreisbogenförmigen Gleitbahn (54,57) eines Rahmens um das Gestänge (4) herum drehbar geführt ist und an den beiden entgegengesetzten Seiten je mit einem Kraftantrieb verbunden ist, durch den die Zange schwenkbar und dadurch festziehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zange Backen (25) enthält, die durch einen Kraftantrieb (90, 92) in die Offenstellung oder die Schließstellung beweglich sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rahmen ein zusätzlicher Kraftantrieb (76,75) vorgesehen ist, der mit den beiden Seiten der Zange in Verbindung steht, um diese gegenüber dem Rahmen noch weiter zu verschwenken und dadurch das von der Zange fest ergriffene Gestänge (4) zu drehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangenbacken aus zwei einander gegenüberliegenden Hebeln (34), aus an diesen befestigten Greifklauen (26,27) und aus einem an den Hebeln angeordneten Antrieb (91,92) bestehen, durch den die Greifklauen gegenüber den Hebeln verstellbar sind, um den Gestängeteil lose zu umfassen oder ihn freizugeben, während der Rahmen (12 bis 20) einen Antrieb (76,75) trägt, durch den die geschlossenen Greifklauen fest um das Gestänge (4) herum gepreßt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Hebeln (34) sitzende Antrieb zwei je an einem Hebel angeordnete hydraulische Kolben (93) umfaßt.

11. Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zange, die auf einem Tragrahmen (12 bis 20) um das Gestänge (4) schwingend geführt ist. zwei entgegengesetzt bewegliche Hebelarme (34) mit Kraftantrieb hat, durch welche die Greifklauen fest an das Gestänge (4) angepreßt werden, sowie einen zweiten Kraftantrieb hat, um die Zange nach dem Festspannen gegenüber dem Rahmen zu schwenken und dadurch das Gestängestück (4) an- oder loszuschrauben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschwenkung der Hebelarme (34) ein zwischen ihnen angeordneter Nokken (47 bzw. 53) dient.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nocken (47 bzw. 53) und den Hebelarmen (34) Knebel (61) angeordnet sind.

14. \^;rorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Kraftantrieb (91, 92) zum öffnen und Schließen der Klauen (25).

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (34) in waagerechter Richtung schwingbar sind und ihrer Lagerung senkrechte Zapfen (35) dienen, auf denen sich auch der Kraftantrieb (90, 91) befindet, mit deren Hilfe die Greifklauen (25) lose um das Gestänge (4) herum schließbar sind.

809 557/72

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (53) ein Querhaupt (71) hat, an dessen Enden die Kraftantriebe (75, 76) angreifen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (91, 93) von dem Greifkopf getragen wird, während der zweite und der dritte Antrieb am Rahmen (12 bis 20) sitzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (47), welche auf die Hebel (34) der unteren Zange (40) einwirkt, in dem Greifkopf (43) drehbar gelagert ist und sich daher bei der Schwenkung des Greifkopfes auf einer kreisbogenförmigen Bahn bewegt, aber durch einen Arm (50) mit dem Rahmen verbunden ist und daher bei der Schwenkung des Greifkopfes eine entgegengesetzte Drehung erfährt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (50) der Nockenwelle (47) einen Schlitz hat, durch den ein am Rahmen sitzender Zapfen (21) hindurchgeht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Rahmen (12 bis 20) getragene Antrieb (76, 75), durch den die geschlossenen Greifklauen (26, 27) fest um das Gestänge (4) herum gepreßt oder geöffnet werden, an den inneren Enden der Hebel (34) angreift, während die äußeren Enden der Hebel (34) verstellbar mit den Greifklauen (26, 27) verbunden sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Verbindung zwischen den Greif klauen (26,27) und den äußeren Enden der Hebel (34) aus Laschen (31) besteht, die schwenkbar einerseits an den Armen (34) und andererseits an den Greifklauen (26,27) abgestützt sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (91, 92), der an den Hebeln (34) angeordnet ist und die Greifklauen gegenüber den Hebeln (34) zu verstellen vermag, mit den Laschen (31) verbunden ist, um diese gegenüber den Hebeln (34) zu verschwenken.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (31) Gelenkzapfen (32) haben, die in Schlitzen (33) der Arme (34) verstellbar geführt sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (36) der Schlitze (33) mit den Wänden (37) der Zapfen (32) in Flächenberührung stehen.

25. Vorrichtung zum An- und Losschrauben von Gestängestücken für Tiefbohrungen, insbesondere nach Anspruch 1 bis 24, mit mindestens einer Zange zum Ergreifen des Gestängestückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifklauen (26, 27) der Zange die Glieder einer Gelenkkette bilden, die das Gestängestück umschließen und deren Enden an den Zangenbacken (25, 34) gelenkig angeschlossen sind, um durch diese unter Zugspannung gesetzt zu werden und sich dadurch fest um das Gestängestück herum zu schließen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkette drei Glieder (27, 26, 27) hat, die aus ineinandergreifenden Lamellen bestehen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenglieder hohle Innenkanten haben, mit denen sie sich an das Gestängestück anlegen, und daß diese Innenkanten mindestens stellenweise verzahnt sind (29).

28. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schwenkzapfen (35) der einander gegenüberliegenden Hebel (34) tragende Greiferkopf (43) gegenüber dem Rahmen durch zwei entgegengesetzt wirkende Kraftantriebe (80 bzw. 81) schwenkbar ist, die an den Schwenkzapfen (35) angreifen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Schwenkzapfen (35) der beiden Hebel (34) auch die im Anspruch 9 erwähnten Kraftantriebe (91, 92) schwenkbar gelagert sind, welche die Greifklauen (26, 27) gegenüber den Hebeln (34) verstellen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Zapfen (35) gelagerten Kraftantriebe aus hydraulischen Zylindern (91) und Kolben (90) bestehen und daß die Schwenkzapfen (35) seitliche Zapfen der hydraulischen Zylinder (91) bilden.

31. Vorrichtung nach Anspruch 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (92) der hydraulischen Kraftantriebe (91, 92) an den Gelenkzapfen (32) angreifen, mit denen die Stützlaschen (31) der Greifklauen (26, 27) gleitend an den Hebeln (34) geführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 450 934, 2 544 639.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 809 557/72 6.58