DE1300885B

DE1300885B - Elevator-Buegel

Info

Publication number: DE1300885B
Application number: DEP1758354.9-2A
Authority: DE
Inventors: Burstall William M
Original assignee: Byron Jackson Inc
Current assignee: Byron Jackson Inc
Priority date: 1967-10-17
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1969-08-14
Also published as: NL6809814A; US3461666A; NL156211B; GB1176270A

Description

Gegenstand des Patentes 1231191 ist ein Elevator-Bügel mit einem länglichen Schaft und je einer Öse an jedem Ende, wobei der Bügel aus oberen und unteren Abschnitten gebildet wird, die Ösen bilden und in längliche, im allgemeinen parallel verlaufende Stegteile übergehen, um den Schaft zu bilden, und wenigstens eines der Stegteile zwischen den Ösen mit einer geschweißten Verbindung versehen ist und die Teile in ihre Form aus einem Stück aus Me-

zu den die Öse und den Schaft bildenden Teilen ausgerichtet ist, und wobei die Stegteile nebeneinander angeordnet sind, aneinanderliegen und durch eine Kehlschweißung in einer zwischen den Stegteilen gebildeten Nut miteinander verschweißt sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine erhebliche Verbesserung eines solchen Elevator-Bügels, insbesondere eine beträchtliche Erhöhung seiner Festigkeit.

Die Erfindung besteht nun darin, daß der Schaftteil im Gesenk warm geschmiedet, gewalzt oder in ähnlicher Weise bearbeitet ist.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher

18 auf, von dem zwei erfindungsgemäße Elevator-Bügel 19 herabhängen. Von den unteren ösen der Bügel wird ein Elevator 20 gehalten. Der Flaschenzug, der Haken und der Elevator sind herkömmliche Bestandteile.

In F i g. 2 und 3 weist der gezeigte Elevator-Bügel

19 einen oberen Abschnitt 21 und einen unteren Abschnitt 22 auf. Diese Abschnitte haben eine im allgemeinen U-förmige Gestalt. Der obere Abschnitt hat

tall gebogen werden, das z. B. stabförmiger Stahl ist 10 ein Ösenteil 23, das aus einem Stück mit den Steg- und eine Kornstruktur hat, die im wesentlichen parallel teilen 24 und 25 besteht und in diese übergeht. Das

Stegteil 24 ist langer als das Stegteil 25, und diese Stegteile liegen im Bereich des kürzeren Steges nebeneinander und berühren sich.

In ähnlicher Weise ist der untere Abschnitt 22 mit einem Ösenteil 26, das in ein längeres Stegteil 27 übergeht, und ein kürzeres Stegteil 28 ausgebildet, das parallel zu dem Stegteil 27 verläuft und dieses berührt.

Die sich gegenseitig berührenden Enden der Stegteile sind bei 29 und 30 miteinander verschweißt. Auf der einen Seite des Bügels ist in der Vertiefung zwischen den Stegteilen eine Kehlschweißung 31 angeordnet. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, verläuft diese

beschrieben. Darin zeigen die F i g. 1 bis 10 den im 35 Kehlschweißung von dem oberen Ösenteil 23 zum Hauptpatent beschriebenen Elevator-Bügel, nämlich unteren Ösenteil 26. Wie am besten aus F i g. 4 und 6

45

F i g. 1 einen Aufriß zweier Elevator-Bügel, die einen Elevator an einem Kombinationshaken eines Bohrturmhakens halten,

F i g. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines der in F i g. 1 gezeigten Bügel,

F i g. 3 eine Ansicht des rechten Teils des in F i g. 2 gezeigten Bügels, von dem Teile weggelassen worden sind,

F i g. 4 eine vergrößerte bruchstückartige Ansicht eines Teils des Schaftes des in den vorhergehenden Figuren gezeigten Bügels,

F i g. 5 eine Ansicht des linken Teils des in F i g. 4 gezeigten Bügels,

F i g. 6 eine Schnittansicht in Pfeilrichtung entlang der Linie 6-6 von F i g. 4,

F i g. 7 eine Ansicht der beiden Abschnitte des gezeigten Bügels vor dem Schweißen,

F i g. 8 eine vergrößerte, bruchstückartige Teilansicht der ersten Stufe des Zusammenschweißens der Enden eines Bügelstabes,

F i g. 9 eine F i g. 8 ähnliche Ansicht und zeigt eine zweite Stufe des Schweißvorganges und

Fig. 10 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht einer abgeänderten Form eines Elevator-Bügels.

Die Fig. 11 bis 15 zeigen Einzelheiten der vorliegenden Erfindung, nämlich

Fig. 11 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bügels,

F i g. 12 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11,

F i g. 13 eine Seitenansicht des Elevator-Bügels gemäß Fig. 11 nach dem Schmieden,

F i g. 14 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 14-14 in F i g. 13 und

Fig. 15 eine weitere Ansicht des in Fig. 13 gezeigten Bügels.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 weist der gezeigte Teil der Hebevorrichtung für das Bohrgestänge einen Flaschenzugblock 15 auf, der von einem Seil gehalten wird, dessen Bahnen 16 und 17 vom Rollenlager eines Bohrturms (nicht gezeigt) herabhängen. Der Flaschenzugblock weist einen Haken hervorgeht, ist in der Vertiefung auf der gegenüberliegenden Seite eine ähnliche Kehlschweißung 32 angeordnet. Die Enden der Kehlschweißungen 31 und 32 laufen durch die ösen und sind bei 33 und 34 (F i g. 2) miteinander verbunden.

In den F i g. 4 bis 6 wird ein neben der Schweißnaht 30 liegendes Stück des Bügels gezeigt. Insbesondere aus F i g. 5 geht hervor, daß das untere Ende des Stegteils 24 in die Form von Flächen 35 und 36 abgeschrägt ist, während das gegenüberliegende Ende des Stegteils 28 in ähnlicher Weise abgeschrägt ist, um die Flächen 37 und 38 zu bilden. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Enden 39 und 40 der betreffenden Stegteile 24 und 28 einen geringen Abstand zueinander haben. Das Schweißmetall 30 füllt den Raum zwischen den Enden der Stegteile 24 und 28 aus, wie in F i g. 4 und 6 gezeigt wird. Weiterhin gehen die Kehlschweißungen 31 und 32 in das Füllmetall 30 über. Neben der Schweißung 29 besteht ein ähnlicher Füllmetallaufbau.

Auf diese Weise ist ersichtlich, daß der Elevator-Bügel ein sarker, zusammengesetzter Aufbau ist, bei dem die Kehlschweißungen 31 und 32 an ihren Enden 33 und 34 verbunden und die Schweißungen 30 und 29 mit den Kehlschweißungen 31 und 32 verbunden sind.

Das Verfahren zur Herstellung des in F i g. 1 bis 6 gezeigten Elevator-Bügels wird nun insbesondere an Hand der F i g. 7 bis 9 beschrieben.

Fig. 7 zeigt den oberen Abschnitt 21 und den unteren Abschnitt 22 des Bügels, die vor dem Schweißvorgang nahe aneinander angeordnet werden. Dieoberen und unteren Abschnitte werden aus rundem Stabmaterial geformt, das aus einer geraden in die dargestellte Form gebogen wird. Das Stabmaterial hat den gewünschten Durchmesser und ist z. B. gewalzter Stahl von der mit A.I.S.I. 4140 bezeichneten Zusammensetzung. Wie in der Metallurgie bekannt, richtet der Walzvorgang die Konstruktur des Stabes parallel zur Achse des Stabes aus.

Die Enden der Stege der oberen und unteren Abschnitte werden wie zuvor beschrieben abgeschrägt.

Die Stege werden auf die richtige Länge geschnitten, so daß sie aneinanderstoßen, wenn die oberen und unteren Abschnitte für das Schweißen angeordnet werden. Die oberen und unteren Abschnitte werden so zusammengebracht, daß die gegenüberliegenden Enden der Stege aneinanderstoßen.

An Hand der F i g. 8 und 9 wird nun die Herstellung der Schweißung 30 zwischen den aufliegenden Enden der Stege 24 und 28 beschrieben. Wie in F i g. 8 gezeigt, wird in dem Winkel zwischen den Flächen 35 und 37 eine Grundbahn von Schweißmetall 30 α aufgebracht. Nachdem das Schweißmetall 30 α erstarrt und abgekühlt ist, wird das teilweise verschweißte Glied umgedreht und die Kanten der aufliegenden Stegteile an der der Grundschweißung gegenüberliegenden Seite ausgeschliffen, um eine Nut 41 zu bilden, die durch die Enden der Stegteile 24 und 28 in die Grundschweißlage 30 α verläuft, wie in F i g. 9 gezeigt wird. Danach wird der restliche Raum zwischen den abgeschrägten Flächen 35 und 37, die Nut 41 und der übrige Raum zwischen den Flächen 36 und 38 bis zum Umfang der Stegteile 24 und 28 mit Schweißmetall ausgefüllt, wie aus F i g. 4, 5 und 6 hervorgeht. Es ist ersichtlich, daß die Schweißung 29 zwischen dem anderen Paar von Stegen in gleicher Weise ausgeführt wird.

Nachdem die aufliegenden Stegteile miteinander verschweißt sind, werden die Kehlschweißungen 31 und 32 aufgebaut.

Bei allen Schweißungen wird Füllmetall verwendet, das sich mit dem Grundmetall der Gliedteile verträgt. Wenn z. B. das Hauptmetall A.I.S.I. 4140 ist, hat der benutzte Schweißstab vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung. Die Aushärtbarkeit und der Legierungsbestandteil des Füllmetalls entsprechen im wesentlichen dem Grundmetall.

Bevor irgendeine Schweißung vorgenommen wird, werden die Gliedteile vorgewärmt, um die Möglichkeit der Entstehung eines Dehnungsrisses in den von der Hitze beeinflußten Gebieten des geschweißten Aufbaues zu verhindern. Nach dem Schweißen wird der gesamte Aufbau weiterhin wärmebehandelt. Durch eine geeignete Auswahl des Schweißmaterials und des Grundmetalls wird nach der Wärmebehandlung ein sehr homogener Aufbau erreicht.

Durch eine geeignete Wahl der Wärmezeit, der Temperatur und der Abkühlmittel wird das Anwachsen des Korns minimal gehalten und eine Struktur mit maximalen mechanischen Gesamteigenschaften erhalten. Wenn A.I.S.I.-4140-Metalle benutzt so werden, wird das Glied in Öl abgeschreckt und auf eine Brinell-Härtezahl von 3,6 bis 3,8 kg/mm² gehärtet.

Da die beiden voll durchgehenden Schweißstellen an den anliegenden Stegteilen über eine beträchtliche Strecke versetzt und getrennt, aber über lange Kehlschweißungen verbunden sind, ist die Größe der Beanspruchung aller drei Schweißungen nun wesentlich niedriger als die Beanspruchungen in dem soliden Stab der Ösen des Bügels. Wegen der Art und Anordnung der Schweißstellen hat der Bügel eine Festigkeit, die der eines geschmiedeten Elevator-Bügels ebenbürtig oder überlegen ist.

In Fig. 10 wird eine andere Form eines Elevator-Bügels gezeigt. Dieser Bügel ist insofern von dem in den F i g. 1 bis 9 beschriebenen Bügel verschieden, als er mit nur einer Schweißstelle im Schaftteil ausgeführt ist. Der den Bügel bildende längliche Ring ist aus einer einzigen durchlaufenden Länge Stabmaterial hergestellt. Dieser abgeänderte Bügel 19' hat ein oberes Ösenteil 23' und ein unteres Ösenteil 26'. Die Schweißstelle 29' zwischen den Enden des Stabes entspricht der Schweißstelle 29 oder 30 der zuvor beschriebenen Bügelform. Die Schweißstelle 29' ist jedoch vorzugsweise ungefähr in der Mitte zwischen den Ösenteilen angeordnet. Dieses steht im Gegensatz zu den Schweißstellen 29 und 30 der zuvor beschriebenen Gelenkform, die beide um etwa ein Drittel des Abstandes zwischen den Ösen von der betreffenden Öse versetzt sind. Bei der in Fig. 10 gezeigten Form ist die Kehlschweißung 31' mit Enden 33' und 34' versehen, die mit einer ähnlichen Schweißung auf der gegenüberliegenden Seite des Bügels verbunden sind.

Der Bügel der Fig. 10 wird im wesentlichen in derselben Weise wie das zuvor beschriebene Gelenk hergestellt.

Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand der Fig. 11 bis 15 beschrieben. Der in den Fig. 11 und 12 gezeigte Bügel ist ähnlich dem in Fig. 10 dargestellten und beschriebenen Bügel. Er besitzt ein oberes Ösenteil 101, ein unteres Ösenteil 102 und einen Schaft 103. Der Schaft enthält eine Schweißstelle 104 in der Art wie die Schweißstelle 29' in F i g. 10 zwischen den Enden eines zu einem Bügel gebogenen Stabes. Der Bügel besitzt eine Kehlschweißung 105 mit den Enden 106 und 107, die mit einer entsprechenden Kehlschweißung auf der anderen Seite des Bügels verbunden ist. Der Stab, aus dem der Bügel gebogen ist, weist kreisförmigen Querschnitt auf und hat eine parallel zur Stablänge orientierte Kornstruktur. Dieser Bügel nach Fig. 11 wird nun erfindungsgemäß weiteren Behandlungen unterworfen, wie an Hand der F i g. 13 bis 15 beschrieben wird.

Vergleicht man die Fig. 13, 14 und 15 mit den Fig. 11 und 12, so sieht man das der Schaftteil 108 rund ist (F i g. 14), anstatt 8-förmig wie der Schaftteil 103 in F i g. 12. Auch ist der Schaftteil 108 langer als der Schaftteil 103. Ferner ist die Querschnittsfläche des Schaftteils 108 kleiner als die des Schaftteils 103. Diese Unterschiede werden durch Warmschmieden oder Warmwalzen od. ä. des Schaftteils 103 erreicht.

Das Schmieden erfolgt mittels einer jedem Fachmann bekannten Schmiedevorrichtung, so daß es sich erübrigt, auf Einzelheiten einzugehen. Wichtig ist dabei, daß ein Paar Schmiedegesenkteile mit halbrunden Vertiefungen verwendet wird, wodurch der Schaftteil seine runde Form erhält. Dabei ist es zweckmäßig, das Schaftteil in die Vertiefungen vorwärts und rückwärts zu bewegen, von einem Ende des Schaftteils zum anderen, wobei der Bügel stets auf Schmiedetemperatur gehalten wird.

Der Hals 109 zwischen dem oberen Ösenteil 101 und dem Schaftteil 108 wird im Schmiedegesenk so bearbeitet, daß ein allmählicher Übergang vom Schaftteil 108 zum oberen ösenteil 101 entsteht. Jedoch wird das obere Ösenteil 101 nicht geschmiedet. Entsprechend wird der Hals 110 zwischen dem Schaftteil 108 und dem unteren Ösenteil 102 geschmiedet, um auch hier einen allmählichen Übergang zu erhalten.

Durch das Schmieden erhält das Schaftteil des Bügels eine erhöhte Festigkeit. Betrachtet man insbesondere F i g. 14, so sieht man, daß die Kehlschweißungen 105 α und 105 b sowie die Stegteile 106« und 106 b durch den Schmiedeprozeß gegenüber den entsprechenden Teilen nach Fig. 12 ver-

formt wurden. Die Stegteile haben kreisringförmige Oberflächen 111 α und 111 b erhalten und bilden einen Teil der Oberfläche des Schaftteils 108. Dagegen sind die Innenseiten 112 α und 112 b der Stegteile gegeneinandergepreßt, wobei die Ränder zurückweichen und mit den Kehlschweißungen 105 α und 105 b ausgefüllt sind. Die Außenseiten 113 α und 113 b der Kehlschweißungen bilden ebenfalls Teile der Außenseiten des Schaftteils 108. Die Innenseiten 112 α und 112 b der Stegteile sind etwa kreisförmig und haben einen Krümmungsradius, der etwas größer ist als der des Schaftteils 108. Wie Fig. 14 zeigt, sind die Innenseiten 112 a und 112 δ nicht glatt, sondern etwas uneben, so daß die Kehlschweißungen 105 a und 105 b an unregelmäßigen Oberflächen erfolgen. Durch den Schmiedeprozeß wird eine Verbesserung der Verschweißung der Stegteile mit den Kehlschweißungen erreicht. Auch trägt das Schmieden dazu bei, Blasen in der Kehlschweißung zu beseitigen und somit deren Festigkeit zu erhöhen. ao

Wie erwähnt, erfährt das Schaftteil 108 beim Schmieden eine Verlängerung. Diese Verlängerung tritt sowohl in den beiden Stegteilen 106 α und 106 b als auch in den Kehlschweißungen 105 α und 105 b auf und bewirkt eine Orientierung der Konstruktur as der Kehlschweißungen in Richtung der Verlängerung, die parallel zur Achse des Schaftes erfolgt. Die Verlängerung der Stegteile 106 a und 106 & bewirkt ebenfalls die gewünschte Orientierung der Kornstruktur in einer parallel zur Achse des Schaftes 108 liegenden Richtung. Gleiche Wirkungen treten auch in den Hälsen 109 und 110 auf, jedoch in etwas geringerem Maße, da die Halsteile nicht ebenso stark bearbeitet werden. Selbstverständlich werden die ösenteile 101 und 102 nicht geschmiedet, aber sie behalten die Orientierung ihrer Kornstruktur, die parallel zu deren Elementen liegt.

An einem Muster eines geschmiedeten Elevator-Bügels von 1,5 m Länge betrug die beim Schmieden des Schaftes erzielte Verlängerung etwa 15 cm. Da die Länge des Schaftes etwa die Hälfte des ganzen Stegteils beträgt, erfährt der Schaft durch das Schmieden somit eine Verlängerung von ungefähr 20 °/o.

Wenngleich der Schmiedevorgang an einem Bügel nach Fig. 11 erfolgt, der nur eine durchgehende Schweißverbindung 104 aufweist, so kann selbstverständlich auch ein Bügel nach F i g. 2, der zwei Schweißverbindungen 29 und 30 am Schaft aufweist, ebenfalls in seinem Schaftteil geschmiedet werden, um bessere Eigenschaften zu erzielen.

Wichtig bei einem Elevator-Bügel nach der Erfindung ist jedoch, daß das Korn des Metalls parallel zu den Bügelelementen orientiert ist und daß die ösenteile durchgehend und frei von Schweißverbindungen sind. Schweißstellen dürfen nur im Bereich des Schaftes auftreten. Es können ein oder zwei oder sogar noch mehr Schweißstellen an den Stegteilen sein. Wenn es aber nur eine Schweißstelle ist, sollte diese sich vorzugsweise etwa in der Mitte des Schaftes befinden. Ist es mehr als eine Stelle an den Stegteilen, sollten diese zweckmäßigerweise gegeneinander versetzt sein. Auch sollte keine Schweißstelle zu nahe an einer öse liegen. Es ist empfehlenswert, ganz durchgehende Schweißungen vorzunehmen, wie vorstehend beschrieben, doch können auch andere Schweißarten, wie Stumpfschweißen oder Überlapptschweißen angewandt werden.

Vorteilhafterweise werden die Kehlschweißungen auf beiden Seiten von einem Ende des Schaftes zum anderen Ende durchgeführt. Wenngleich diese Behandlung auch etwas anders erfolgen kann, ist es doch ratsam, eine Kehlschweißung jeder Stegteilverschweißung zuzuordnen und die Kehlschweißung ein beträchtliches Stück nach beiden Seiten über die Stegteilverschweißungen vorzunehmen, um der Verbindung eine hohe Festigkeit zu verleihen.

Die Erfindung ist auch nicht auf besondere Stahlsorten beschränkt, vielmehr können auch andere Legierungen als die hier angegebene — je nach den Anforderungen — verwendet werden.

Auch können die Formen der ösen verändert werden, und das Stabmaterial, aus dem der Bügel gebogen ist, kann auch eine andere Querschnittsform haben als kreisförmig, ebenso kann seine Stärke unterschiedlich sein. So kann z. B. das ösenteil stärker als das Schaftteil sein.

Aus obiger Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine wesentliche Verbesserung eines Elevator-Bügels oder eines ähnlichen Gegenstandes ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Elevator-Bügel mit einem länglichen Schaft und je einer öse an jedem Ende, wobei der Bügel aus oberen und unteren Abschnitten gebildet wird, die ösen bilden und in längliche, im allgemeinen parallel verlaufende Stegteile übergehen, um den Schaft zu bilden, und wenigstens eines der Stegteile zwischen den ösen mit einer geschweißten Verbindung versehen ist und die Teile in ihre Form aus einem Stück aus Metall gebogen werden, das z. B. stabförmiger Stahl ist und eine Kornstruktur hat, die im wesentlichen parallel zu den die öse und den Schaft bildenden Teilen ausgerichtet ist, und wobei die Stegteile nebeneinander angeordnet sind, aneinanderliegen und durch eine Kehlschweißung in einer zwischen den Stegteilen gebildeten Nut miteinander verschweißt sind, nach Patent 1 231 191, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftteil (108) im Gesenk warm geschmiedet, gewalzt oder in ähnlicher Weise bearbeitet ist.

2. Bügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmiedete Schaftteil (108) einen, aus den aneinandergepreßten Stegteilen (106 a, 106 b) und den die Zwischenräume ausfüllenden Kehlschweißungen (105 a, 105 b) gebildeten und sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckenden kreisrunden Querschnitt aufweist.

3. Bügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornstruktur der Stegteile (106 a, 106 b) und der Kehlschweißungen (105 a, 105 b) parallel zur Achse des Schaftteiles (108) orientiert ist.

4. Bügel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftteil (108) eine glatte Außenfläche aufweist.

5. Bügel nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Seiten der Stegteile (106 a, 106 b) eine etwa kreisbogenförmige Oberfläche aufweisen, deren Radius größer als der des Schaftteiles ist.

6. Bügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlschweißun-

gen (105 a, 105 b) die die Enden des gebogenen Stabes verbindende Schweißstelle (104) in beiden Richtungen wesentlich überdecken.

7. Bügel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegteile (106 a, 106 b) mehrere Schweißstellen (29,30) im Schaft-

teil aufweisen und diese gegeneinander versetzt sind.

8. Bügel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen (29, 30,104) durch Stumpfschweißen oder Überlapptschweißen hergestellt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909533/3