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Vorrichtung zum Festziehen oder Lockern von Schraubverbindungen, insbesondere
für Bohrgestänge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festziehen oder Lockern
von Schraubverbindungen, insbesondere für Bohrgestänge, dessen Rohre in einem Arbeitsvorgang,
beispielsweise beim Niederbringen der Bohrung, zu einem Gestänge zusammengesetzt
und später wieder voneinander gelöst werden müssen. Die einzelnen Rohrabschnitte
werden dabei miteinander verschraubt, wobei das Ende eines Rohrabschnittes, unter
Umständen unter Zwischenschaltung eines Verbindungsstückes, in den Anfang des jeweils
folgenden Abschnittes eingeschraubt wird. Erfolgt über das Gestänge eine Leistungsübertragung,
was insbesondere beim Rotary-Bohren der Fall ist, so sind zum Auseinanderschrauben
des Gestänges große Kräfte erforderlich, um die Schraubverbindung zu lockern und
zum Abschrauben der einzelnen Gestängeabschnitte sind daher besondere Vorrichtungen
erforderlich. Solche Vorrichtungen können auch dazu verwendet werden, die Gestängeabschnitte
aneinander festzuziehen.
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Eine Reihe derartiger Vorrichtungen ist bereits vorgeschlagen worden,
unter anderem auch eine Vorrichtung mit zwei hydraulisch betätigten Spannfuttern,
welche jeweils an einem Teil einer zu lösenden oder festzuziehenden Schraubverbindung
befestigbar sind und durch einen zwischen ihnen wirksamen hydraulischen Antrieb
gegeneinander verdreht werden können, so daß die Schraubverbindung gelockert wird.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer solchen Vorrichtung, welche
jedoch gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art eine gedrängtere Bauweise aufweist.
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Die Erfindung geht demgemäß von einer Vorrichtung zum Festziehen oder
Lockern von Schraubverbindungen insbesondere für Bohrgestänge, mit zwei gegenseitig
verdrehbaren, jeweils mittels Spannbacken an je einem Teil der festzuziehenden
bzw. zu lockernden Schraubverbindung befestigbaren Spannfuttern aus, und eine solche
Vorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen beiden
Spannfuttern mindestens ein kreisbogenförmiger, im wesentlichen in einer achssenkrechten
Ebene gelegener Druckmittelraum gebildet ist, durch welchen hindurch sich in im
wesentlichen axialer Richtung mindestens ein mit einem der beiden Spannfutter fest
verbundenes Schieberelement erstreckt, welches über in einem oder beiden Spannfuttern
angeordnete Druckmittelzuführungen wahlweise auf der einen oder anderen Seite mit
Druckmittel beaufschlagbar ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist eine Vielzahl von einander zugeordneten Druckmittelräumen und Schiebern vorgesehen,
welche im wesentlichen symmetrisch um die Verdrehungsachse der beiden Spannfutter
der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sind. Die Druckmittelzuführungen zu
den Drucknüttelräumen sind vorzugsweise zueinander parallel geschaltet, so daß das
Druckmittel im wesentlichen gleichzeitig und gleichmäßig auf die verschiedenen Schieber
wirkt.
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Die Spannbacken der Spannfatter können hydraulisch betätigt sein und
sind vorzugsweise ebenfalls im wesentlichen symmetrisch um die Verdrehungsachse
der beiden Spannfutter der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet. Die Spannbacken
können hierzu mit in hydraulischen Zylindern geführten Kolben verbunden sein, an
welchen die genannten, sich an die Teile der Schraubverbindung anlegenden Spannbacken
befestigt sind. Die Spannbacken können unmittelbar an den Kolben befestigt, gezahnt
und vorzugsweise aus gehärtetem Material gefertigt sein.
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Dadurch, daß die beiden Spannfutter einander übergreifend ausgebildet
sind, können die Druckmittelräume und die zugehörigen Schieber sich in
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Richtung erstreckend ausgebildet sein, wodurch eine noch gedrängtere Bauweise erreicht
wird.
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Im folgenden wird die Erfindung durch die beispielsweise Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsforin an Hand der zugehörigen Zeichnungen näl-er erläutert,
in welchen als Beispiel eine Vorrichtung zum Festziehen oder Lockern von Schraubverbindungen
an Bohrgestängen für Erdbohranlagen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt F
i g. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Stimansieht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Richtung der Verdrehungsachse der Spannfutter,
F 1 g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in teilweiser Schnittdarstellung entlang der in
F i g. 1 angedeuteten Linie 11-II und F i g. 3 eine Teilansicht der
erfindungsgemäßen Vorrichtung nach F i g. 1, in Richtung des in F i
g. 1
angedeuteten Pfeils III gesehen.
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Die Teile 1 und 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche
gegeneinander um die Achse 3 verdrehbar sind, übergreifen einander in axialer
Richtung. Der Teil 1 weist eine Ringnut 4 auf, in welche hinein sich ein
ringförmiger Flansch 5 des Teiles 2 erstreckt. In den beiden genannten Teilen
sind je-
weils Ausnehmungen 6 und 7 vorgesehen, welche einen
Kanal bilden, der über Kanäle 8 und 9 den einen Teil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit. dem jeweils anderen Teil verbindet. Die Ausnehmungen sind durch
Dichtungen 10 und 11 gegen ein Aussickern des die Kanäle durchströmenden
Druckmittels abgedichtet.
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An dem Flansch 5 sind symmetrisch vier Schieberelemente 12
angeordnet, welche sich in radialer Richtung jeweils in Druckmittelräume
13 hinein erstrecken, welche ihrerseits durch Zwischenwandelemente 14 und
15 begrenzt werden. Die Zwischenwandelemente sind ebenfalls symmetrisch am
Umfang verteilt, so daß sich je zwei von ihnen gegenüberliegen und sie erstrecken
sich von dem Teil 1
aus in radialer Richtung nach innen, wobei sie sich an
die zylindrischen Außenflächen des Flansches 5
anlegen. Hierdurch sind am
Umfang des Teiles IL vier Druckmittelräume gebildet.
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An den Enden der Druckmittelräume 13 münden jeweils Anschlußleitungen
16 und 17, welche mit Rohranschlüssen 18 und 19 in Verbindung
stehen, über welche Drucköl in die Druckmittelräume eingelassen oder von diesen
abgeführt werden kann, wodurch die eine oder die andere Seite jedes Schieberelementes
mit Druckmittel beaufschlagbar oder von diesem entlastbar ist. Ist der Teil
1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung feststehend ausgebildet, so kann Teil
2 in die eine oder die andere Richtung gedreht werden. Jedoch muß keiner der beiden
Teile unbedingt feststehend ausgebildet sein, sondern beide Teile können, wie im
folgenden noch beschrieben wird, allein an den zusammengeschraubten Bohrgestängerohren
befestigt werden.
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Die beiden Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mit hydraulischen
Spannvorrichtungen 22 ausgerüstet, mittels deren die Vorrichtung an den zwei (in
F i g. 1 und 2 der Zeichnungen mit den Bezugszeichen 20 und 21 versehenen)
Bohrgestängerohren festgespanrit werden kann. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht,
sind an jedem der beiden Teile der Vorrichtung symmetrisch um das jeweils zu fassende
Bohrgestängerohr herum vier Spannvorrichtungen angeordnet, jedoch kann auch eine
größere Zahl vorgesehen sein, es sind jedoch zweckmäßig mindestens drei. Die Spannvorrichtungen
sind, wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, vorzugsweise in ihrer Wirkungsrichtung
etwas geneigt. Die Kolben 23 der Spannvorrichtung 22 sind jeweils mit gezahnten
Spannbacken 24 verbunden, deren Zahnung aus einem unter dem Warenzeichen »Stellite«
bekanntgewordenen Material gefertigt ist. Die Spannbacken können unmittelbar an
den Kolben der Spannvorrichtung befestigt sein. Es sei darauf hingewiesen, daß die
Spannbacken in den Zeichnungen zur Vereinfachung jeweils unvollständig dargestellt
sind.
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Die Kolben werden durch Druckmittelzufuhr in die Druckmittelzylinder
über Rohrleitungen 25 und 26 in Tätigkeit gesetzt. Ferner ist eine
Zuführungsleitung 29 vorgesehen, durch welche Druckmittel über eine hohle
Kolbenstange 28 eines Sekundärkolbens und eine Auslaßöffnung 27 auf
die Rückseite dieses Sekundärkolbens geführt werden kann, wenn die erfindungsgemäße
Vorrichtung von den Bohrgestängerohren gelöst werden soll.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so angewendet werden, daß sie
dann an das Bohrgestänge angesetzt wird, wenn dieses gezogen werden muß. Die Vorrichtung
kann automatisch an die Stelle der Schraubverbindung zwischen jeweils zwei Bohrgestängerohre
geführt werden, worauf Druckmittel über Parallelkanäle zunächst den Kolben
23 zugeführt wird, bis ein genügender Anpreßdruck zur Einspannung der Bohrgestängerohre
zwischen den jeweils vier Spannbacken erreicht ist. Hierauf wird über die entsprechenden
Rohranschlüsse 18 oder 19
eine Verdrehung der beiden, von den Teilen
1 und 2 gebildeten Spannfutter herbeigeführt, welche die beiden aneinanderstoßenden
Bohrgestängerohre mitverdrehen und dadurch die Schraubverbindung zwischen diesen
lockern, worauf das obere Bohrgestängerohr nach Zurückziehen der Kolben
23 und dadurch bedingter Lösung der Spannbacken der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mittels einer weiteren Hilfseinrichtung vollständig abgeschraubt werden kann. Selbstverständlich
kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ähnlicher Weise eine Schraubverbindung
festgezogen werden.
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Es sei darauf hingewiesen, daß durch geeignete Steuerung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Sinne wiederholten öffnens und Festspannens der Spannbacken nach
entsprechender Rückdrehung der beiden Spannfutter der Vorrichtung diese dazu verwendet
werden kann, eine Schraubverbindung beliebig weit aufzuschrauben (oder natürlich
auch eine beliebig weit aufgeschraubte Schraubverbindung festzuziehen).
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Durch ein gegenseitiges übergreifen der beiden Spannfutter der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird eine sehr gedrängte Bauweise erzielt. Außerdem kann durch die Schrägstellung
der mit den Spannbacken verbundenen Kolben erreicht werden, daß die ineinander verschraubten
Enden der beiden Bohrgestängerohre unmittelbar an der Schraubverbindung von den
Spannbacken gefaßt werden.
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Selbstverständlich können auch anders gestaltete Spannbacken Verwendung
finden, welche durch ausreichende Reibungskräfte ein Durchrutschen der Spannfutter
verhindern und es kann eine Einrichtung vorgesehen sein, durch die bei einem trotzdem
auftretenden
Durchrutschen diesem durch Erhöhung des auf die Kolben
23 wirkenden Druckmitteldruckes entgegengewirkt wird.
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Die soeben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit Vorteil
für automatischen Betrieb geeignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise
in einer vollautomatisierten Bohranlage Anwendung finden, in welcher die Bohrgestängerohre
mit Hilfe von zwei sich gegenläufig bewegenden, hydraulisch betätigten Schlitten
entweder abgesenkt und dabei zusammengeschraubt oder gezogen und dabei auseinandergeschraubt
werden, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einem dieser Schlitten befestigt
ist und in entsprechender Weise beim Bohrvorgang oder beim Ziehvorgang eingesetzt
wird.
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In einer kleinen, handlichen Ausführung kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung selbstverständlich auch zum Festziehen oder Lockern von Schraubverbindungen
zwischen kleinen Rohren und insbesondere zum Lockern schwer lösbarer Rohrverbindungen
verwendet werden.