DE1583836C - Polierstangenklemme furTiefpumpenan lagen und Steckschlüssel zur Betätigung der Poherstangenklemme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polierstangenklemme für Tief pumpenanlagen mit Klemmkörper und Klemmbolzen. Derartige Polierstangenklemmen sind erforderlich, um die Gestängelast auf den Gehängeträger des Pumpbockes zu übertragen oder über dem Produktionskreuz abzufangen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Steckschlüssel zur Betätigung einer solchen Polierstangenklemme.

Polierstangenklemmen konnten bisher nur im Stillstand der Pumpe auf- bzw. abmontiert bzw. angezogen und wieder gelöst werden. Die Erfindung bezweckt nun eine Polierstangenklemme so auszubilden, daß sie bei laufendem Pumpbock festgezogen, gelöst und verschoben werden kann, so daß man eine zweite solche Klemme dazu verwenden kann, um in der Zwischenzeit die Gestängelast vorübergehend zu übernehmen. Eine solche Einrichtung kann vor allem dazu dienen, um die Polierstange ohne Unterbrechung des Pumpbetriebes in begrenztem Maße nachzulassen bzw. höher einzustellen, was bisher nicht möglich war.

Es ist eine Einrichtung bekannt, bei der durch das Drehen einer Mutterhülse das mit Außengewinde versehene Gestängeende gesenkt bzw. angehoben werden kann. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das Heben und Senken nur soweit möglich ist, als das Gewinde nicht in den Bereich der Stopfbüchse kommt, ferner daß beim Anheben infolge der durch die hohe Belastung bedingten Gewindereibung eine erhebliche Kraft zum Drehen der Mutterhülse erforderlich ist, die ein Verdrehen des ganzen Gehänges mit sich bringt.

Für die Betätigung einer Polierstangenklemme bei fortlaufendem Pumpbock ist außer der Ausgestaltung der Klemme selbst ein geeigneter Schlüssel erforderlich, der das Aufsetzen und Abnehmen während des Betriebes ermöglicht.

Zum leichteren Aufsetzen eines Betätigungswerkzeuges auf eine Schraube ist es bekannt, einen Schraubenzieher mit einer sich am Eingang kegelförmig erweiternden, auf den Schraubenzieher aufzusteckenden Führungshülse zu versehen. Die Führungshülse zentriert eine in sie eingeführte Schraube gegenüber dem Schraubenzieher und sorgt damit dafür, daß dieser immer mit seiner ganzen Wirkfläche in den Schlitz des Schraubenkopfes eingreift. Die Zentrierung erfolgt bei der bekannten Konstruktion aber erst, wenn die Hülseninnenfläche den Rand des Kopfes berührt. Für ein ungezieltes Aufsetzen eines Werkzeuges auf den Kopf eines Klemmbolzens oder einer Mutter dieses Bolzens ist die zentrierende Hülse deshalb ungeeignet, insbesondere da sich das Aufsetzen während des Pumpenbetriebes reibungslos vollziehen muß.

Spannschlüssel für Bohrfutter sind an ihrem vorderen Ende mit einem Drehzapfen versehen, welcher in eine Ausnehmung des Futters eingreift und beim Drehen des Schlüssels sein Ritzel in die Zahnung des Spannfutters eingreifen läßt. Der Drehzapfen führt dabei aber ebenfalls keine vorzeitige Zentrierung herbei, da er nämlich erst dann in seine Führungsbohrung eingreift, wenn bereits Ritzel und Bohrfutterzahnung miteinander in Berührung gekommen sind. Von Aufsteckschlüsseln ist es darüber hinaus bekannt, deren Kopfstücke mit einer konischen Erweiterung zu versehen, so daß das Aufschieben der Kopfstücke auf Köpfe von Schraubbolzen oder deren Muttern erleichtert wird. Auch die letztgenannten bekannten Werkzeuge mit Zentriervorrichtung berücksichtigen nicht die Schwierigkeiten, welche auftreten, wenn ein Werkzeug auf ein sich bewegendes Teil rasch aufgesteckt werden muß.

Schließlich ist es noch bekannt, zum Drehen eines Steigrohres in einem Bohrloch einen Hebel einzusetzen, welcher über ein Klinkenrad und eine Klinke ein Kegelrad antreibt, welches mit einem an dem Steigrohr angeklemmten Kegelrad kämmt. Die

ίο Hubbewegung des Hebels wird dadurch erreicht, daß sein freies Ende über eine Kette mit dem Pumpenschwengel verbunden ist. Zum ständigen Drehen des Steigrohres wird damit dauernd die Pumpkraft als Hilfskraft ausgenutzt. Irgendeinen Hinweis auf eine besonders günstige Bauweise einer Polierstangenklemme sowie deren leichtes öffnen und Schließen bei fortlaufendem Pumpbetrieb liefert dieser Stand der Technik gleichfalls nicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Polierstangenklemme zu schaffen, welche bei gutem Klemmvermögen im angezogenen Zustand bei fortlaufendem Pumpbetrieb leicht lösbar und festklemmbar ist. Aufgabengemäß wird auch ein leicht auf Polierstangenklemmen entsprechend vorliegendem Vor-

«5 schlag aufzubringender Steckschlüssel vorgeschlagen.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Polierstangenklemme der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung der aus einem einzigen Stück Stahl gefertigte Klemmkörper der Klemme aus einem halbkreisförmigen Bogenstück von flach-rechteckigem Querschnitt mit einer Wandstärke von höchstens dem halben Radius der Klemmbohrung besteht, an dessen Enden über allmählich stärker werdende Zwischenstücke, deren innere Begrenzungsflächen die kreisbogenförmige Innenfläche des Bogenstückes bis auf einen schmalen Spalt zum vollen Kreisumfang ergänzen, massive Klötze anschließen, die eine mehrfach größere Wandstärke als jene des Bogenstückes aufweisen, daß in Bohrungen der Klötze ein Klemmbolzen mit einem Kopf und mindestens einer Mutter gelagert ist, und daß an der Klemme Zentriermittel für einen Steckschlüssel vorgesehen sind.

Beim Anziehen des Klemmbolzens wird das Bogenstück zusammengebogen und schmiegt sich fest an die Polierstange an, wobei der Umschlingungswinkel beiderseits allmählich bis etwa 170° anwächst. Der Anpreßdruck wird gleichmäßig über die ganze Klemmhöhe verteilt. Bei gleichem Anpreßdruck ist die entstehende, für die Aufnahme der Polierstangenlast maßgebliche Reibung viel höher als bei den bisher üblichen geteilten Klemmen, weil die Reibung, die wie bei der Umschlingung einer zylindrischen Fläche durch ein Band (ζ. B. wie bei einer Bandbremse) zu errechnen ist, nach einer Exponentialfunktion des Umschlingungswinkels anwächst. Zugleich lockert sich aber die Klemmverbindung auch sehr rasch, wenn der Klemmbolzen wieder ein wenig aus der Mutter herausgedreht wird. Das an der Klemme vorgesehene Zentriermittel schafft dabei die Möglichkeit, die Klemme bei fortlaufendem Pumpbetrieb zu lösen oder festzuziehen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Klemmbolzen mit einer axialen Mittelbohrung für einen auf dem Schlüssel ausgebildeten Stift versehen. Stift und Bohrung werden bei auf- und abfahrender Polierstange zunächst ineinandergesteckt, wonach dann geführt mit Hilfe des Stiftes und

der Bohrung der Schlüssel auf den Klemmbolzen oder die Mutter vollends aufgeschoben wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Klemmkörper Einrichtungen zum Festhalten des einen Klemmbolzenteiles gegen Mitdrehen mit dem anderen sich drehenden Teil vorgesehen. Hierzu kann in den Klemmkörper mindestens ein unter Federdruck stehender lösbarer Stift axial verschiebbar gelagert sein. Von dem aufgesetzten Schlüssel wird dieser Stift beiseitegedrückt, so daß für die Zeit, während der mit Hilfe des Schlüssels der Kopf des Bolzens oder die Mutter verdreht werden sollen, diese Teile zum Verdrehen freigegeben sind.

Um das öffnen der Polierstangenklemme zu erleichtern, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in dem schmalen Spalt zwischen den beiden Klötzen des Klemmkörpers eine Einrichtung zum Auseinandertreiben der beiden Klötze vorgesehen ist.

Nach der Erfindung ist weiterhin der vorerwähnte Stift des Steckschlüssels, mit dem dieser in die Bohrung des Klemmbolzens einführbar ist und mit dem das Aufstecken des Schlüssels auf Bolzenkopf oder Mutter erleichtert wird, auf dem Grund der Ausnehmung des Schlüssels vorgesehen und ragt über die Ausnehmung des Schlüssels in axialer Richtung hervor.

Eine derartig ausgebildete Polierstangenklemme läßt sich während des Pumpbetriebes ohne Schwierigkeiten lösen und erneut festziehen. Es wird dabei so vorgegangen, daß zunächst der Steckschlüssel unter Zentrierung durch den axial hervorragenden Stift auf die Mutter bzw. den Klemmbolzenkopf aufgesetzt wird. Daraufhin wird dann in einer tieferen Stellung der Polierstange ein mit dem einen Ende an einem festen Teil, z. B. am Produktionskreuz befestigtes Zugglied, vorzugsweise eine Kette, mit seinem anderen Ende an ein gabelförmiges Einhängeglied des schräg nach oben stehend angesetzten Schlüssels angehängt. Beim Hochgehen der Polierstange wird dann der Schlüssel relativ zur Klemme nach unten verdreht, bis das Zugglied in der schräg nach unten verlaufenden Stellung des Schlüssel von diesem abgleitet. Dieser Vorgang kann so lange wiederholt werden, bis die gewünschte Klemmkraft erreicht bzw. völlig aufgehoben ist.

Um eine Überbeanspruchung der Polierstangenklemme zu vermeiden, sind zweckmäßigerweise Vorrichtungen zur Kontrolle der jeweiligen Klemmkraft vorgesehen. Beispielsweise kann der Schlüssel mit einem Drehmomentenmesser versehen oder ein Scherbolzen vorgesehen sein.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 eine Polierstangenklemme in Seitenansicht, Draufsicht und Stirnansicht,

F i g. 4 und 5 einen bei der Polierstangenklemme nach der Erfindung verwendeten Schlüssel in Draufsicht und Seitenansicht,

Fig. 6 die auf der Polierstange sitzende Klemme und den Steckschlüssel in zwei aufeinanderfolgenden Betriebsstellungen.

Der Körper 1 der gezeichneten Klemme ist aus einem einzigen Stück vergüteten Stahles gefertigt und besitzt ein halbkreisförmiges Bogenstück 2 gleichbleibender Wandstärke von etwas weniger als dem halben Radius der in die Bohrung 3 einzusetzenden Polierstange. An die Enden dieses Bogenstückes 2 schließen sich über allmählich stärker werdende Zwischenstücke massive Klötze 4 an, deren Stärke bedeutend größer ist als der Halbmesser der Polierstange, und die mit ihren, an die Klemmflächen des Bogenstückes 2 anschließenden, fast viertelkreisförmigen Klemmflächen den Umschließungsbogen bis auf einen schmalen' Schlitz 5 zum vollen Kreis erganzen.

Diese einseitig geschlitzte Klemme wird durch einen Schraubbolzen 6, der durch entsprechende Bohrungen 7 der Klötze 2 geht, zusammengezogen. Der Schraubbolzen 6 besitzt in üblicher Weise einseitig einen Kopf 8 und auf der anderen Seite eine aufgeschraubte Mutter 8'. Diese sind aber nicht, wie sonst üblich, als Sechskant ausgeführt, sondern mit einem Sperrzahnkranz 9, 9' versehen, an welchen in der nachstehend beschriebenen Weise der Steck-

ao schlüssel angreift. Der Bolzen 6 besitzt ferner eine zentrale Bohrung 10, welche an ihren beiden Enden bei 10' konisch aufgeweitet ist.

Kopf 8 und Mutter 8' sind durch je einen gefederten Stift 11, der im Klemmkörper eingebettet ist und

*5 in Ausnehmungen des Kopfes bzw. der Mutter federnd einrastet, gegen Verdrehung gesichert. Erst durch das Aufsetzen des später beschriebenen Steckschlüssels wird dieser Stift zurückgedrängt und gibt den Kopf bzw. die Mutter zur Drehung frei. Diese Sicherung ist aus Gründen der Übersicht nur auf einer Seite dargestellt.

Die beschriebene Klemme liegt vorerst lose oder mit etwas Vorspannung an der Polierstange an. Um in letzterem Falle die Klemme verschieben zu können ist es nötig, die beiden Schenkel etwas auseinanderzutreiben, wozu ein kleiner Exzenter oder ein konisches Gewinde mit Drehgriff 12 in den Spalt eingeführt wird.

Der damit zusammenwirkende Steckschlüssel 15 (F i g. 4 und 5) besitzt an einem Ende beiderseits einen hohlzylindrischen Ansatz 16, 16', der auf den Außenumfang des Sperrzahnkranzes 9, 9' paßt und beiderseits einen zentralen, vorragenden Zapfen 17, 17', der in die zentrale Bohrung 10, 10' paßt. Ferner trägt der Steckschlüssel 15 beiderseits je eine Sperrklinke 18, 18', deren ein Zahn durch je eine Ausnehmung in den hohlzylindrischen Ansätzen 16, 16' in deren Hohlraum einragt. Durch eine auf den zweiten Arm der Sperrklinke drückende Feder 19 wird der Sperrzahn 18 in die Eingriffslagc gedrückt. Das andere Ende des Steckschlüssels 15 ist als Gabel 21 ausgebildet und trägt an einem Drehzapfen 22 eine ebenfalls gabelförmige Klinke mit zwei Zacken 24 und 24'. An einem, von dem Zacken 24' ausragenden Arrn 25 greift eine Stellschraube 26 an, durch deren Betätigung man die in F i g. 5 gezeichnete Endstellung der Klinke wählen kann.

Der Vorgang beim Festziehen der Klemme bei lau-, fender Pumpe ist folgender: Die Klemme wird vor-

■5o erst unter Zuhilfenahme der Handschraube 12 auf der Polierstange 27 in die Stellung geschoben, in der sie festgemacht werden soll. Dann wird der Steckschlüssel 15 auf die Mutter 8' aufgesetzt, indem er mit dem Bolzen 17 in die trichterförmig erweiterte Bohrung 10 des Schraubbolzens 6 der Klemmschraube zielt. Der hohlzylindrische Ansatz 16 umfaßt dabei die Mutter 8', und die vorher zurückgezogene Sperrklinke 18 rastet nach Freigabe in den

Sperrzahnkranz 9' ein. Sobald der Steckschlüssel in der erwähnten Stellung sitzt, wird er vorerst von Hand leicht angezogen und in die schräg nach oben gehende Lage gebracht, wie dies aus F i g. 6 unten zu sehen ist.

Nun wird eine leichte Kette 28 zum Produktionskreuz 29 (Fig. 6) mit dem einen Endglied festgemacht und der Anhängebügel der Kette in einer tiefen Lage der Polierstange, also beim Beginn des Aufwärtshubes, in den Arm 24' der Kippgabel eingehängt, wie in F i g. 6 unten dargestellt ist. Beim Aufwärtsgehen der Polierstange wird somit unter Ausnutzung der Energie des Pumpenantriebsmotors der Steckschlüssel heruntergezogen, und zwar so lange, bis die Kippgabel 24, 24' umkippt und die Ketle freigibt. Der Steckschlüssel nimmt dann die in F i g. 6 oben gezeichnete Lage ein. Da der Zeitpunkt des Kippens der Kippgabel 24, 24' mit der Regelschraube 26 eingestellt werden kann, ist auch der vom Steckschlüssel durchlaufene Winkel einstellbar. Man kann auf diese Weise durch mehrmaliges Wiederholen des beschriebenen Vorganges die Anpreßkraft erreichen, die für die vollständige Klemmung der Polierstange erforderlich ist. Es kann am Steckschlüssel 15 auch eine Einrichtung zur Messung des darin wirkenden Drehmomentes in bekannter Weise angebracht sein. Sobald der Schlüssel das gewünschte Drehmoment ausgeübt hat, wird der Vorgang unterbrochen.

Zum Lösen der Klemme wird in genau gleicher Weise vorgegangen, mit dem Unterschied, daß der Steckschlüssel nicht auf der Mutter 8', sondern auf den Bolzenkopf 8 aufgesetzt wird. Dadurch, daß sich der Bolzcnkopf auf der gegenüberliegenden Seite zur Mutter befindet, führt eine Drehung in gleichem Drehsinn zu einer Lösung der Mutter, wobei der Bolzen durch die Sicheningseinrichtung 10 festgehalten wird. Ist die Klemme ausreichend gelockert, so kann der Rest ohne Zuhilfenahme der Kette von Hand aus durchgeführt werden. Die Kette wird nur so lange eingesetzt, als die Handkraft zur Betätigung des Steckschlüssels nicht ausreicht.

Die Bauart kann mehrfach geändert werden. Beispielsweise können an Stelle eines doppelseitig verwendbaren Schlüssels zwei gesonderte Schlüssel angewendet werden. Es kann auch ein einseitiger Schlüssel für rechts und links verwendet werden, wenn eine nach beiden Seiten schaltbare Sperrklinke am Schlüssel vorgesehen ist und die Kippgabel so gebaut wird, daß sie nach beiden Seiten verwendbar ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Polierstangenklemme für Tief pumpenanlagen mit Klemmkörper und Klemmbolzen, d a durchgekennzeichnet, daß der aus einem einzigen Stück Stahl gefertigte Klemmkörper (1) der Klemme aus einem halbkreisförmigen Bogenstück (2) von flach-rechteckigem Querschnitt mit einer Wandstärke von höchstens dem halben Radius der Klemmbohrung (3) besteht, an dessen Enden über allmählich stärker werdende Zwischenstücke, deren innere Begrenzungsflächen die kreisbogenförmige Innenfläche des Bogenstückes (2) bis auf einen schmalen Spalt zum vollen Kreisumfang ergänzen, massive Klötze (4) anschließen, die eine mehrfach größere Wandstärke als jene des Bogenstückes (2) aufweisen, daß in Bohrungen (7) der Klötze (4) ein Klemmbolzen (6) mit einem Kopf (8) und mindestens einer Mutter (8') gelagert ist, und daß an der Klemme Zentriermittel (10) für einen Steckschlüssel (15) vorgesehen sind.

2. Polierstangenklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbolzen (6) mit einer axialen Mittelbohrung (10) für einen auf dem Schlüssel (15) ausgebildeten Stift (17) versehen ist.

3. Polierstangenklemme nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Klemmkörper (1) Einrichtungen (11) zum Festhalten des einen Klemmbolzenteils (8) gegen Mitdrehen mit dem anderen sich drehenden Teil (8') vorgesehen sind.

4. Polierstangenklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Klemmkörper (1) mindestens ein unter Federdruck stehender lösbarer Stift (11) axial verschiebbar gelagert ist.

5. Polierstangenklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem schmalen Spalt zwischen den beiden Klötzen (4) des Klemmkörpers (1) eine Einrichtung (12) zum Auseinandertreiben der beiden Klötze vorgesehen ist.

6. Steckschlüssel zur Betätigung der Polierstangenklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Grunde der Ausnehmung des Schlüssels (15) ein Stift (17) vorgesehen ist, der über die Ausnehmung des Schlüssels in axialer Richtung hervorragt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen