DE1758968A1 - Ziehvorrichtung fuer eine flexible Leitung mit einer gewissen Elastizitaet in Laengsrichtung,insbesondere flexible Bohrleitung - Google Patents

Description

Affaire 778

INSTIfUT FRAHCAIS DU PETROLE, BBS CAHBÜRAITS ET IrUBRIPIANTS, Rueil-Malmalson, KUToREICH

Ziehvorrichtung für eine flexible Leitung mit einer gewiesen Elastizität in Längsrichtung, insbesondere flexible Bohrleltung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, eine flexible Leitung, beispielsweise ein Kabel oder eine Rohrleitung mit gewisser Elastizität in Längsrichtung zu ziehen, wobei eine solche Einrichtung sich insbesondere sum kontinuierlichen Ziehen einer flexiblen Bohrleitung eignet, an deren unterem Ende das Bohrwerkzeug direkt «it einem Antriebsmotor gekuppelt 1st.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird «war in Anwendung auf das Bohren über eine flexible Leitung beschrieben, ist hierauf jedoch nicht beschränkt.

Hit bekannten Zugeinrichtungen für eine flexible Leitung,

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insbesondere eine flexible Bohrleitung, die mit Oreifermltteln für diese Leitung, die auf endlosen Ketten befestigt sind, arbeiten, stellt sich vom Eintritt in bis zum Austritt aus der Vorrichtung in Laufrichtung der Gleitschuhe eine gleichmäßige Verminderung der Spannung der flexiblen Leitung ein.

Ein erster hierauf beruhender Nachteil ist darin su sehen, daß für flexible Leitungen mit einer gewissen Elastizität in Längsrichtung die Dehnung der Leitung unter de« Einfluß der aufgebrachten Zugbeanspruchung vom Eintritt in bis zum Austritt aus der Zugvorrichtung abnimmt, was somit aufgrund der relativen Unelastlzität der Ziehketten sich als Keigung zum Gleiten der flexiblen Leitung relativ zu den sie einspannenden Zugbacken darstellt.

Ein solcher Relativschlupf kann zu einem schnellen Verschleiß des Hantele der flexiblen Leitung führen, wenn der Reibungskoeffizient zwischen Leitung und Gleitschuhen der endlosen Kette ein ausreichendes Haftvermögen sichert.

Die Amplitude dieses Relativschlupfes ist proportional der Länge der in der Siehvorrichtung erfaßten flexiblen Leitung und, der Differenz der Zugbeanspruchungen, die an die-

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ser Leitung zwischen Eintritt und Auetritt aue der Ziehvorrichtung zur Wirkung kommen.

Ein weiterer, auf dieser Spannungeverminderung zwischen Eintritt und Austritt aus der Vorrichtung beruhender Naohteil tritt vor allen

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Dingen In dem Fall zutage» wo die Rückhaltemittel für die flexible Leitung aus Gleitschuhen oder Paaren Ton gelenkig gelagerten Gleitschuhen (selbsthemmenden Gleitschuhen) bestehen, die spontan das Hemmen der flexiblen Leitung selbst unter dem Einfluß der auf diese ausgeübten Spannung durchführen.

Die Variierung dieser Spannung vom Eintritt «um Auetritt der Vorrichtung laßt somit den Druck des Selbe*hewtens der Gleitschuhe variieren.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß vermieden, indem man eine Ziehraupe verwendet, deren "von den (KLeitschuhen durchlaufene Laufbahn einen Krümmungsradius besltet, der von einem Ende der Raupe zum anderen variabel ist, wobei diese Raupe derart ausgenutzt wird, daß dieser Krümmungsradius entweder progressiv oder stufenweise vom Eintritt zum Austritt aus der Raupe abnimmt.

Diese Anordnung ermöglicht es, gleichförmiger die von den Gleitschuhen ausgeübten Haltekräfte völlig längs der Raupe zu verteilen. Nach einer bevorzugten Aueführungeform der Raupe folgt die Laufbahn wenigstens zum Teil im wesentlichen der Gestalt wenigstens einer Spiralkurve mit

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einem Krümmungsradius der vom Eintritt der Raupe» wo die Spannung der flexiblen Leitung an größten ist, zum lustritt der Raupe abnimmt.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ersetzt man eine einzige Raupenkette durch eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Raupenketten, von denen jede vorzugsweise wie oben beschrieben ausgebildet und durch eine Vorrichtung , die bei konstantem Moment arbeitet, angetrieben ist.

Durch diese Ausbildung wird der Vorteil erreicht, daß die Zugbeanspruchung in mehrere Bruchteile aufgeteilt wird. Gleiches gilt für die Gesamtlänge der in der Ziehvorrichtung erfaßten flexiblen Leitung» Sie Amplitude des relativen Schlupfes der flexiblen Leitung und der Zuggleltschuhe ist somit in jedem Zugelement äußerst vermindert; es gibt Im tibrigon eine Möglichkeit der Relaxation zwischen den verschiedenen Ziehelementen der Beanspruchungen aufgrund dieses relativen Schlupfes.

Teilt man so beispielsweise die Ziehvorrichtung in drei Elemente auf (diese Anzahl von Elementen ist selbstveretänd-

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lioh nicht ale Begrensung su verstehen), βο beträgt der durch jedes der Elemente gelieferte Zug nur ein Drittel des Qesamtzugss und die Länge der flexiblen Leitung, die in jeden dieser Elemente erfaßt ist, betrügt lediglich gleich ein Drittel der geseilten erfaßten !finge, wobei die Amplitude relativen Schlupfes in jedem Ziehelement darttberhinaus nur ein Heuntel, vie bsi einer Ziehvorrichtung mit einem einsigen Element beträgt*

Der Antrieb der Ketten jedes Elementes durch eine mit konstantem Moment arbeitende Torrichtung erlaubt es im übrigen, die Laufgeschwindigkeit dieser letten an die Veränderung der elastischen Dehnung der flexiblen Leitung eines Slementes mit dem nächsten anzupassen, vas aus der progressiven Verminderung der Spannung der flexiblen Leitung vom Eintritt bis zum Austritt aus der Ziehvorrichtung resultiert.

Die Torrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, daß der Verminderung der Spannung t der flexiblen Leitung eine Abnahme entspricht, die im wesentlichen proportional dem Krümmungsradius R dor Laufbahn, auf der sich die spannenden Gleitschuhe verschieben, 1st·

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Das Yerhältniß π bleibt bo Io wesentlichen vom Eintritt in bis zum Austritt aus der Vorrichtung konstant und somit bleibt, wenn die Gleitschuhe vom selbsthemmenden Typ sind, der Spanndruck der Gleitschuhe auf die flexible Leitung ebenfalle konstant, da dieser Druck proportional sum Verhältnis «■ 1st.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Figur 1 eine Gesamtdarstellung dieeer Ausführungsform zeigt;

Figur 2 ist eine Teilansicht in größerer Darstellung entsprechend dem.Schnitt A-A in Figur 1;

Figur 3 zeigt eine wichtige Besonderheit der Vorrichtung nach Figur 1, die die Stellung der hemmenden gleitschuhe betrifft«

Die in Figur 1 dargestellte Ziehvorrichtung wird benutet, um eine flexible Bohrleitung 1 aus einem Bohrloch 2 herauszuziehen, wobei diese Leitung, je nachdem, wie weit sie schon gehievt ist, auf die Speichertrommel 3 üblicher Bauart aufgewickelt wird, die durch einen nicht-dargestelten Motor iix Drehung versetzt wird. Das Bezugszeichen 4

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steht für eine Spannungsregler^rrichtung für die Schlauchleitung zwischen Trommel 3 und der Ziehvorrichtung nach der Erfindung und sichert ein korrektes Aufwickeln der Leitung auf der Trommel.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist, in Zuordnung au einem klassischen Ziehorgan 5, welches gegenüber der Horizontalen geneigt ist und an der Basis bei 6 gelenkig gelagert und durch die Stütze 7 gehalten ist, welche ebenfalls an der Basis gelenkig ist, zwei Ziehorgane θ und 9 in Reihe auf, die aus endlosen Ketten bestehen, welche die Leitung hemmende Gleitschuhe tragen.

Nach der beispielsweise gewählten Ausführungsform der Erfindung ist das klassische Ziehorgan 5 von der Bauart mit endlose Gleitschuhen (in der Figur nicht sichtbar) tragenden Ketten, die die Leitung zwischen zwei paralleln Trümern 10 und 11 einspannen, wobei diese endlosen Ketten über Antriebsräder an beiden Seiten des Ziehorgans laufen.

Die Ziehvorrichtung nach der Erfindung weist vorzugsweise mehrere Ziehelemente, beispielsweise 8 und 9, statt eines einzigen Ziehorgans auf, woduroh zwischen dem Eintritt E und dem Austritt S dieser Ziehvorrichtung die relative

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Schlupfamplitude der Leitung gegenüber den Spannschuhen vle oben erwähnt vermindert wird, wobei eine Relaxation der Spannungen aufgrund dieses Schlupfphänonens zwischen den beiden Ziehelementen eintritt.

Die Elemente 8 und 9 der Ziehvorrichtung weisen jeweils eine endlose Doppelkette zur Mitnahme der Leitung auf, wie bei 12 - 12a für das Element 8 und bei 13 - 13a für das Element 9 (Figur 1) dargestellt, wobei diese Ketten über Kettenräder an den beiden Enden des Ziehelementes laufen. Eines der Kettenräder jedes Elementes, beispielsweise das Kettenrad 14, wird in Drehung durch ein übliches System mit einem beispielsweise hydraulischen Antriebsmotor 15 konstanten Momentes angetrieben, dessen Austrittewelle ein übliches Untersetzungsgetriebe mit tangierender Schnecke 16 und Zahnrad 17 sum Antrieb des Kettenrades 14 aufweist. Eine Bremse 18 ist an einem Ende der Motorwelle 15 angeordnet.

Figur 2 zeigt, daß die endlosen Doppelketten jedes Ziehelementes, beispielsweise die Ketten 13 und 13a des Elementes 9, die mit Hollen 19 und 19a ausgestattet sind, sich länge Laufbahnen, beispielsweise 20 und 20a, verschieben können, die durch das Gestell 21 der Ziehvorrichtung getragen sind.

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DIe Glieder dieser fetten tragen Rinnen- oder Rilleneücke wie bei 22 dargeeteilt, in denen die Leitung 1 gefaßt ist.

An den Rinnen- oder Rillenstücken eind Spanneehube, beispielsweise 23, 23a um Achsen 24, 24a gelenkig gelagert, welche im wesentlichen parallel but Yorschubrichtung dee

Rinnenabschnittee verlaufen.

Diese Gleitschuhe sind so angeordnet, daß ein Salbstlie—en der Leitung 1 möglich wird, derart, dafl Ihr Antrieb durch Reibung sichergestellt 1st.

Die gelenkigen Lagerungen der Gleitschuhe ermöglichen es, eine bessere Verteilung des Kontaktdruckes auf den Umfang der Leitung zu erhalten.

Die durch die Gleitschuhe auf die Leitung 1 ausgeübten Drücke aufgrund von Selbsthemmung, und zwar sowohl am Boden der Rinne wie seitlich, sind im wesentlichen proportional zum Verhältnis j|, wobei t die Spannung ist, die auf die Leitung am Ort des Gleitschuhes ausgeübt wird und R gleich dem Krümmungsradius am Ort des Gleitschuhes der Laufbahn ist, der die Gleitschuhträgerkette folgt.

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Die auf die Leitung 1 an einer Stelle zwischen dem Eintritt U υηά dom Austritt S aus dor Ziehvorrichtung nach der Erfindung ausgeübte Spannung t or füllt ^{.n ere t er Annäherung eine Gleichung der Form:

t β ΐ e (klaseiche Formel für Antriebascheiben).

Hierbei ist T die Spannung an Eintritt in die Ziehvorrichtung, f der scheinbare Reibungskoeffizient der Gleitschuhe auf <\er Leitung und ck, gleich der Bogenlänge der Laufbahn, über die die' Leitung zwischen dem Eintritt E in die Ziehvorrichtung und deren betrachteten Stelle anliegt.

ErfindungsgemäB gibt man den Laufbahnen, beispielsweise 10» des Elementes 9tund 25 des Elementes 8 einen Verlauf, der im wesentlichen dem einer Spirale mit vom Eintritt zuo Austritt aus dem Element abnehmenden Radius entspricht (der Radius nimtt im wesentlichen entsprechend e~ ab), was es ermöglicht, das Verhältnis w und damit die Selbsthemmungsdrücke über die gesamte Ziehvorrichtung konstant zu halten.

Figur 3 zeigt schematisch einen Teil der endlosen Kette, beispielsweise der Kette 13a eines Elementes der Ziehvorrichtung (beispielsweise Element 9), wobai die Glieder

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dieeer Ketten feile aufeinanderfolgender Rinnen oder Rillen 22, 22*, 22" tragen, auf denen gelenkig nioht-dargestellte Gleitschuhe wie 23* 23a (auf Figur 2) sitsen, die die Leitung 1 einspannen.

Der Pfeil gibt die Yerechiebungeriohtung dieser endlosen Kette an, deren Rollen 19a auf einer Laufbahn 20a mit einen Krümmungsradius abrollen, der exponentiell in Richtung des Torlaufes der endlosen Kette abnimmt, wobei der Ctrad der exponentiellen Abnahme jedoch im allgemeinen relativ gering ist, wie ?igur 1 erkennen läßt.

Dadurch, daß man erfindungsgemäfi ein Profil mit einem abnehmenden Krümmungsradius der Laufbahn der Raupenkette benutzt, erreicht man nioht nur, dad die Baltekräfte der Gleitschuhe gleichförmig verteilt werden, sondern darüberhinaus auch noch den beachtlichen Torteil, daß man den Schlupf der Leitung gegenüber den Oleitschuhen vermeiden oder wenigstens herabsetzen kann·

Bin solcher Schlupf ergibt sich normalerweise als das Ergebnis eines allmählichen Einziehen« der Leitung zwischen eintritt und Austritt der Raupenkette in Terbindung mit einer Verminderung der Zugkraft.

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Ic übrigen erabglicht das erfindungsgemäße Profil es, je nachdem, v/ie man die LeLtung und die Gleitschuhe in Höhe der Laufbahn oder unterhalb dieser anordnet, den Abstand zwischen benachbarten Laufschuhen in dem Ausmaß zu vermindern, wie der Krümmungsradius der Laufbahn abnimmt. Auf dieoe Weise ist ee möglich, durch die geeignete Wahl des Niveaus der Leitung gegenüber dem der Laufbahn so vorzugehen, daß eine Verminderung des Abstand* swisehen benachbarter. Gleitschuhen im wesentlichen gleich dem Ausmaß des Einziehene der Leitung wird, wodurch nan eine Unterdrückung des Schlupfes erhält.

Wie in ?igur 3 zu sehen, nimmt der Abstand zwischen entsprechenden Punkten, beispieleweise A und A¹, zweier aufeinanderfolgender Gleitschuhe, die oberhalb der Laufbahn 20a angeordnet sind, In dem Maße* wie eich die lettt verschiebt, aufgrund der immer stärker werdenden Durchbiegung zu (Der Abstand e₁ zwisohen den Punkten A und A* ist kleiner als der Abstand e₂ zwisohen A und A", wobei A" derjenige Punkt von 22" ist, der dem Punkt A* von 22* entspricht), während, wenn man die Spannschuhe, wie dies figur 2 und 3 «eigen, in Höhe oder vorzugsweise unterhalb der Laufbahn 20a anordnet (d..h. in der Konkavität der Laufbahn «wischen dieser und Ihrem KrUmmungsmittelpunkt) der Abstand «wischen benachbarten öleitschuhen entsprechend der Vorführung der

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Kette abnimmt (der Abstand zwischen den Punkten B* und B" in Figur 3 ist kleiner ale der Abstand avischen den Punkten B und B¹)·

Hieraue folgt, daß die progressive Verminderung des Krümmungsradius dieser Laufbahn In Richtung der Progression der Gleitschuhe eich in einer allmählichen Annäherung dieser Gleitschuhe wiederspiegelt, die umso stärker ist, je veiter die Gleitschuhe unterhalb der Laufbahn 20a angeordnet sind» wobei diese Annäherung eine Kompensation für das Einziehen der Leitung sein kann» deren Spannung abnimmt.

In Praxis wird der Abstand d (Figur 2) für jedes Element der Ziehvorrichtung (Element 8 oder 9) so gewählt, daß die progressive; Annäherung der die progressive Verminderung des Krümmungsradius der Laufbahn begleitenden Gleitschuhe so genau wie möglich das Einziehen der Leitung, deren Spannung abnimmt, kompensiert, derart, daß beispielsweise diese exakte Kompensation für einen mittleren Wert der auf die Leitung bei Eintritt des Ziehelementes 8 oder ausgeübten Spannung (diese Eintritt «Spannung vermindert sich während dee Aufwickeine der Leitung 1 auf dar Trommel 3), wobei der relativ« Schluprwert dar Leitung gegenüber den

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Gleitschuhen, die für die MaxiKalepannung bei Eintritt des betrachteten Ziehelementee zuläseige Grenze nicht Überschreitet , erhalten wird.

Nach einer anderen nicht-dargeatelltan Auaführungeforin der Erfindung wäre es ebenfalle möglich, eine nachgiebige Verbindung zwischen den Spannechuhen und den Laufbahnen derart zu erhalten, daß der Abstand d mit der Spannung T variiert und daß der Grad der progressiven Annäherung der Gleitschuhe automatisch den Werten der an die flexible Leitung gelegten Spannungen angepaßt wird.

Patentansprüche

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Claims (6)

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1.) Ziehvorrichtung, \.stehend aus wenigstens einem Zugelement mit jeweils wenigstens einer endlosen Kette, für eine flexible Leit-.ug mit wenigstens einer gewiesen Elastizität in Längp>*xchtung, dadurch gekennzeichnet» daß diese endlos Kette (12; 13) wenigstens über einen Teil ihrer Lärge einer konkaven Bahn folgt, deren Krümmungsradius vom Eintritt (E) in die Vorrichtung, wo die Spannung dor flexiblen Leitung am grüßten ist, zum Austritt (S) der Torrichtung abnimmt.

2.) Ziehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS jede endlose Kette (12 - 12a; 13 - 13a) mit Rollen (19 - 19a) ausgestattet iet_v die in Kontakt mit einer Laufbahn (20; 20a) kommt, deren Krümmungsradius vom Eintritt (E) in bis sum Austritt (S) ans der Torrichtung abnimmt.

3.) Ziehvorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede endlose Kette wenigstens über «inen Teil ihrer Länge einer Spiralbahn folgt, deren Krümmungsradius in Richtung des Fortschrittes der flexiblen Leitung (1)

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abnimmt.

4.) Ziehvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Zugelement mit wenigstens zwei endlosen Ketten ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwischen sich Spannorgane (23; 23a) für die flexible Leitung (1) aufweisen, welche in der Konkavität dieser Laufbahn angeordnet sind.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eelbsthemmende Einrichtungen (23t 23a) für die flexible Leitung (1).

6.) Ziehvorrichtung naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß sie aus mehreren in Reihe angeordneten Zug» organen besteht, von denen jedes eine Antriebevorrichtung (14 - 18) für die Ketten «it konstant·« Koaent aufweist.

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