DE1901459C - Drehmomentanzeigegerät für Futterrohrzangen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehmoment' an, ohne daß sie genauen Aufschluß über das wirklich

anzeigegerät für Futterrohrzangen mit einer an der aufgebrachte Drehmoment geben können, sofern nicht

Zange ortsfest angeordneten Druckmeßdose, die sich stets der gleiche Winkel zwischen Seil und Zangenhebel

mit der einen, zum Zangenhebel senkrechten Stütz- eingehalten wird.

fläche an einem Stützkörper des Zangenhebels und mit 5 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehmomentder anderen Stützfläche an einem Stützelement ab- anzeigegerät der eingangs beschriebenen Gattung zu stützt, das der Einwirkung eines Zugseils ausgesetzt schaffen, das an den üblich vorhandenen Zangenist, hebeln angebracht werden kann und das die NJeßdose

Es ist ein Drehmomentanzeigegerät dieser Gattung vor unmittelbaren Einwirkungen von Zugseilstößen

bekannt, bei dem das Seil nahe den Zangenklauen am io besser schützt.

Zangenhebel verankert und entlang dem Zangenhebel Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Stützzum Ende geführt und dort über eine Umlenkrolle im körper von einem in der Zangenhebelöse gestützten rechten Winkel abgebogen ist, wobei auf der Seil- und entgegengesetzt zur Arbeitsrichtung des ziehenden strecke zwischen Befestigung und Umlenkung die Seils angeordneten U-Stützkörper gebildet und die Druckmeßdose angeordnet ist, auf die das Seil un- 15 Druckmeßdose zwischen dem Steg des U-Stützkörpers mittelbar wirkt, das in diesem Bereich zur Erzielung und einem Joch eingeklemmt ist, das mit zwei im einer auf die Meßdose wirkenden Druckkraft durch Abstand stehenden Endstücken entweder in dem die Meßdose ausgdenkt wird. Diese Ausgestaltung U-Stützkörper oder außen an dem U-Stützkörper erfordert eine konstruktive Änderung des üblichen gegen den Meßdosenwiderstand axial geführt und Bohrzangenhebels und ist daher nur begrenzt anwend- ao zwischen Meßdose und Zangenhebelende mit einem bar. Darüber hinaus werden die häufig im Zugseil zur Aufnahme der Endschlinge des Zugseils dienenden auftretenden Stöße unmittelbar auf die Druckmeß- Bolzen versehen ist. Hierbei ist das durch die Zangendose übertragen, wodurch Störungen in der Anzeige hebelöse um den Bolzen geführte Seil entsprechend auftreten können (USA.-Patentschrift 2 281 226). Es dem zwischen Zangenende und Seil auftretenden ist ferner ein Anzeigegerät bekannt (USA.-Patent- as Winkel geknickt und die Seilknickstrecke auf den schrift 2 527 456), das nach dem Hebelprinzip wirkt Endstücken des Jochs bzw. auf dem U-Stützkörper und an das Ende des Zangenhebels angelenkt ist, abgestützt.

wofür in das Zangenhebelende ein gesonderter Bolzen Dieser Drehmomentanzeiger kann als fertige Einheit einzusetzen ist und darüber hinaus am Zangenhebel mit Hilfe eines U-Stützkörpers an den üblichen ein Stützwulst anzuordnen ist. Dies>-i bekannte Gerät 30 Zangenhebeln befestigt werden, indem der U-Stützerfordert nicht nur Änderurgen an den Zangen, körper in die üblicherweise vorhandene Zangenhebelsondern ist darüber hinaus durch za! !reiche Gelenke öse eingesetzt und dort mit dem ebenfalls üblicherweise außerordentlich kompliziert, wobei durch die gelenkige vorgesehenen Bolzen gesichert wird, der sonst für das Verbindung mit dem Zangenhebel bei Stößen am Anhängen des Zugseils dient. Es sind somit keine Zangenhebel oder am Zugseil durch schlagartiges 35 Änderungen an der Bohrzange selbst notwendig, und Schwingen des Geräts um die Anlenkung am Zangen- es ist eine einfache Montage und Demontage des hebel und Anschlagen am anderen Stützende erheb- Anzeigegeräts möglich. Die LaswHntragung in die liehe Stoßbelastungen auf die Meßdose einwirken Meßdose erfolgt im übrigen nicht mehr unmittelbar, können. Im übrigen ergibt sich durch die Ausbildung wobei durch die Einspannung der Meßdose zwischen des Anzeigegeräts als Hebel eine sehr ungünstige Be- 40 U-Stützkörper und einem Joch ein weitgehender lastung, da sowohl das Anzeigegerät zwischen seiner Schutz der Meßdose erreicht und darüber hinaus die Anlenkung und Stützung als auch das Zangenhebel- Vereinigung zu einer kompakten Einheit gewährleistet ende in diesem Bereich erheblich auf Biegung bean- ist. Schließlich werden bei dem erfindungsgemäßen sprucht werden. Schließlich führt dieses bekannte Anzeigegerät Meßfehler vermieden, da die Druck-Anzeigegerät zu einer Verlängerung der ganzen Zange, 45 meßdose ortsfest am Zangenhebel gestützt und nicht wodurch eine Veränderung der normalen Arbeitslage unmittelbar durch das Zugseil beansprucht wird und des Seils bewirkt und der Arbeitsraum in der Bohr- dadurch den gewählten Anschluß des Zugseils unabzangenumgebung vermindert wird. Es sind weitere hängig vom Winkel zwischen Zugseil und Zangen-Anixigegeräte bekannt (»Erdöl und Kohle«, Mai 1955, hebel stets die im rechten Winkel auf den Zangenhebel S. 355; »The Oil and Gas Journal«, 21. Oktober 1957, 50 wirksame Kraftkomponente die Meßdose beansprucht, S. 127 bis 131), bei denen die Drehmomentanzeiger so daß diese unmittelbar in mkg geeicht werden kann eint: Verlängerung des Zugseils bilden und über ein und jeglichen Meßfehler infolge Winkeländerung Kabclstück mit dem vorhandenen Bolzen in der öse zwischen Zugseil und Zangenhebel ausschaltet,
des Zangenhcbels verbunden sind. Abgesehen davon. Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemadaß hierdurch der Drehmomentanzeiger unmittelbaren 55 tischer Zeichnungen an mehiercn Aiisführungsbei-StöBcn bei plötzlichen Schwingungen des Windenseils spielen näher erläutert. Es zeigt
ausgesetzt ist, besteht die Gefahr, daß sich die An- F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungszeiger verdrehen, da das einem Zug ausgesetzte Zugseil gemäßen Drehmomentanzeiger, der die normal zum eine Neigung zum Verdrehen hat, wodurch beispiels- Zangenhebel wirkende Kraft mißt und auf dem Zanwehe der Vcrbindungsschliuieh zum Anzeigcmaiio- öo genendc gelagert und mit Öse und Holzen zum biegmeter beschädigt würden kann oder wodurch die samen Anschluß an das Spillbockseil versehen ist,
Beobachtung des Meßgeräts erschwert wird. Im F i g. 2 das Arbeitsprinzipschcnm des Drehmumciitiibrigen haben diese bekannten Anzeigegeräte, die anzeigers nach Fig. 1,

zwischen Zugseil und /iiiigeiihcbelcndc zwischenge- I i g, 3 ein Diagramm des auf den Drehmomenl-

Nchaltel sind, den Nachteil, duß Fehler beider Messung 65 anzeiger nach F i g. 1 wirkendun Kraflsystems,

des Drehmoments auftreten, sofern sich der Winkel F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Variante des

/wischen dem Seil und dem /utigcnhcbct ändert, denn crtindungsgemäUcn Drchinomcntanzuigcrs, der clic

diese Anzeigegeräte zeigen nur die effektive Zugkraft Scil/ugknifl. mißt.

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F iig. 5 das Arbeitsprinzipschema des Drehmoment- Infolge der Wirkung der Kraft R₁ auf das Joch 7

anzeigers nach F i g. 4 und wird auf die Meßdose 1 die Differenz zwischen

F i g. 6 ein Diagramm des auf den Drehmoment- den Kräften F₀ und Rt ausgepbt, d. h. die Kraft

anzeiger nach F i g. 4 wirkenden Kraftsystems, F_t = F₀ — Rt, welche beim Auftreten des Winkels \

Der erfindungsgemäße Drehmomentanzeiger besteht S zwischen dem Seil und dem Zangenende die normal

im wesentlichen, wie aus F i g. 1 bis 3 ersichtlich ist, zum Zangenhebelende gerichtete Komponente der

aus einer Membrandruckmeßdose I, die mit einer Kraft F₀ des ziehenden Seils 14 ist; hierdurch wird

Anzeige- und Registriervorrichtung la ausgestattet ist. unabhängig vom Winkel χ das jeweilige Drehmoment

Die Meßdose 1 ist mit einer Stützfläche an einem gemessen:

U-Stützkörper3 befestigt, wobei der U-Stützkörper io ... =/./r =/. f ._Cos \ '

entweder in den Bügel 5 des Zangenendes eingespannt ' °

oder mittels Bolzen 6 im Bügel 5 senkrecht zum Zan- Ist die Länge / des Zangenhebelendes bekannt, so

genende verankert ist. Die andere Stützfläche der kann die Anzeige- und Registrierapparatur direkt in

Meßdose 1 ist mit der Einstellschraube 8 an einem Drehmomenteinheiten (kg · m) geeicht werden, was

Joch 7 festgeklemmt, die zur »Null«-Einstellung dient. 15 die Bohrzange funktionsmäßig in einen dynamome-

Das Joch ist mit einem Bolzen 9 versehen, der frei trischen Schlüssel verwandelt.

durch zwei Ovallöcher 10 des U-Stützkörpers 3 hin- Wie aus F i g. 4 bis 6 ersichtlich ist, sind bei einer

durchgeht. Das Joch 7 ist ferner mit zwei in den anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Gerätes

U-Stützkörper 3 eingebauten Endstücken 11 ausge- die Endstücke 11 des Jaches 7 außen auf dem U-Stütz-

rüstet, die mit zwei Durchgangs'iüchsen 12 versehen ao körper 3 gelagert. Die KnLkung des Seils unter einem

sind. Die Durchgangsbüchsen gestatten das Heraus- Winkel \ gegenüber dem Bolzen 6 erfolgt durch das

nehmen des Bolzens 9, um die Endschlinge 13 des Aufstützen des Seils auf dem U-Stützkörper 3. Werden

vom Spillbock 15 gezogenen Seils 14 aufzulegen. Beim Seilsteifheit, Reibung usw. vernachlässigt, so ergibt

Herausnehmen des Bolzens 9 bleibt das Joch 7 mit sich auch in diesem Fall, daß die Kraft F₀ als solche an

dem U-Stützkörper 3 über die Durchgangsbüchsen 12 15 den Bolzen 9 übertragen wird.

verbunden; die Aufstellung der Meßdose 1 und die Wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, zerlegt sich die

»Null«-Einstellung bleiben beim wiederholten Auf- gegenüber dem Knickpunkt auftretende Reaktion R

legen und Wegnehmen der Schlinge 13 daher unver- in dieselben Komponenten R_t und R_T wie bei der

ändert. Die Ovalform der Löcher 10 ermöglicht die ersten Ausführung; dabei sind dieselben Beziehungen

Verformung der Meßdose unter Last durch Verkür- 30 gültig.

zung (im Falle einer falsch mit Flüssigkeit gefüllten Die Komponente R_r wird ebenfalls an das Zangenhydraulischen Meßdose, wenn Lufteinschlüsse auf- ende in axialer Richtung übertragen, ohne dabei auf treten, oder bei Benutzung von Federkraftmeßdosen). den Drehmomentanzeiger zu wirken.

Die Endschlinge 13 des ziehenden Seils 14 wird am Die Komponente Rt wird auf den U-Stützkörper 3

Bolzen 9 festgemacht, wodurch die ständige Führung 35 und damit über den Bolzen 6 auf das Zangenende

des Seils 14 senkrecht zum Zangenende bis zur Achse übertragen. Gegenüber dem Bolzen 6 gilt die Gleich-

dc Bolzens 6 möglich wird, wo entsprechend der gewichtsbedingung:

jeweiligen Lage der Zange 4 die Knickung des Seils ^ >

unter einem Winkel \ erfolgt. Die Knickung unter F₁ — F₀- Rt - F₀11 — 2 sin² J = F₀-cos λ,

einem Winkel χ des Seils 14 gegenüber dem Bolzen 6 40 \ 2 /

erfolgt durch das Aufstützen des Seils auf die End- weil:

stücke 11 des Joches 7. _{cos x =} 1 _ 2 _sin^{3 %}

Wenn die Seilsteifheil, die Reibung usw. vernach- 2
Üissigt werden, wird deutlich, daß die Seilkraft F₀ als

solche an den Bolzen 9 übertragen wird. 45 Gleichzeitig aber ist F₍, die normal zum Zangen-

Die Reaktion R zerlegt sich, gemäß F i g. 3, in hebt·! 4 stehende Komponente F/ der Seilkraft F₀

zwei Komponenten: eine Tangentialkomponente Ri gleich F₀-COS-*, wenn der Winkel χ zwischen dem — in Richtunß der Achse des Zangenhebelendes — Seil und dem Zangenhebel auftritt. Da die Kraft Ri und eine Komponente R_r normal zur Achse des unmittelbar auf den Zangenhebel 4 ausgeübt wird,

Zangenhebelendes; dabei gelten folgende Beziehung, n: 50 wirkt auf die Meßdose I immer die Seilkraft F₁₁. und

zwar unabhängig vom Winkel \, so daß hierbei das theorelischc Drehmoment

R 2- F_n- sin * , Md I■ F₀

55 gemessen wird.

.χ _η .. . , \ Der Meßfehler gegenüber dein tatsächlichen Dreh-

Ht = R- sin ^ ■ /■„ · sin- ^ . moment hängt daher vom cos χ ab.

Das erf'indiingsgeniüDc Geräi weist folgende Vort _λ x teile auf:

R_r R · cos 2F_n- sin · cos . 60

i 2 2 Ausschalten des Meßfehler·,, der durch die Win-

kclabwcichung des Zangenhebcls um seiner theo-

Dic Komponente Ri wirkt auf ilie I iidsiiickc 11 «tischen tage beim An* oder Abschrauben von

des Joches 7 und damit auf den mit dem Inch 7 ver- IMirgestängen und Futterrohren gegenIiher der

bündelten Hel/.cii 9. Gegenüber dem Hul/eii ·) gilt die fs Seilrichtung verursacht wird;
Glcichgewichlsncdmgimg: Erhöhung der McUgenaiiigkeit und Itelricbs-

sichcrhcit durch die Verwendung der Imlrau- Fi F₁, Ri /-"„ · ctis \. tischen McniHrandtikkinclklose;

das Manometer kann unmittelbar an die Meßdose angeschlossen werden, und zwar ohne Verbindungsschlauch, der beim Handhaben der Zange zerquetscht werden könnte;

die Melklosc ist gegen Stöße geschützt, indem die S Kraftübertragung über das Joch erfolgt und das Joch ortsfest auf dem Zangenhebel gelagert ist; es ist möglich. Spezialbohrzangen mit eingebautem Drehmomentanzeiger zu erzielen, oder es kann das Gerät unmittelbar an der Zange angebracht werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Drehmomentanzeigegerät für Futterrohrzangen mit einer un der Zange ortsfest angeordneten DriickmeDdosc. die sich mit dereinen, zum Zangenlicbcl senkrechten Stützfläche an einem Stützkörper des Zangenhebels und mit der anderen Stützfläche an einem Stützelement abstützt, das der Einwirkung ao eines Zugseils ausgesetzt ist, dadurch gek c η η ζ e i c h η c t. daß der Stützkörper von einem in der Zangenhcbelöse (5) gestützten und entgegengesetzt zur Arbeitsrichtung des ziehenden Seils (14) angeordneten U-Stützkörper (3) gebildet as und die Druckmeßdose (2) zwischen dem Steg des U-Stül/körpers (3) und einem Joch (7) eingeklemmt ist, das mit zwei im Abstand stehenden Endstücken (11) in dem U-Stützkörper gegen den Meßdosenwiderstand axial geführt und zwischen Meßdosc (1) und Zangenhebelende mit einem zur Aufnahme der Endschlinge (13) des Zugseils dienenden Bolzen (9) versehen ist.
2. 2. Drehmomentanzeigegerät für Futterrohrzangen mit einer an der Zange ortsfest angeordneten Drnckmeßdose, die sich mit der einen, zum Zangcnhebel senkrechten Stützfläche an einem Stützkörner des Zangenhebels und mit der anderen Stützfläche an einem Stützelement abstützt, das der Einwirkung eines Zugseils ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper von einem in der Zangenhebelösc (5) gestützten und entgegengesetzt der Arbeitsrichtung des ziehenden Seils (14) angeordneten U-Stützkörper (3) gebildet und die Druckmeßdose (1) zwischen dem Steg des U-Stützkörpers (3) und einem Joch (7) eingeklemmt ist. das mit zwei im Abstand stehenden Endstücken (U) außen an den U-Stützkörper axial gegen den Meßdosenwiderstand geführt und zwischen Meßdose (1) und Zangenhebelende mit einem zur Aufnahme der Endschlinge (13) des Zugseils Bolzen (9) versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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