DE2015967B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei RohrabschnittenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei an ihren
Enden mit einem Gewinde versehenen Rohrabschnitten, bei dem die Rohrabschnitte miteinander verbunden
werden, indem der eine Rohrabschnitt gegenüber dem anderen gedreht wird, bis ein vorbestimmtes Drehmoment
erreicht ist wobei die Anzahl der Umdrehungen bis zur Erreichung dieses Drehmomentes angezeigt
wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem angetriebenen Greifer zur
Drehung eines mit Gewindeenden versehenen Rohrabschnitts in bezug auf einen entsprechend ausgebildeten
zweiten Rohrabschnitt, einem Drehmomentmeßinstrument zur Erzeugung eines Signals, welches das bei der
Verdrehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem anderen aufgewandte Drehmoment anzeigt, sowie einer
Anordnung zur Bestimmung der Umdrehungszahl, die ein zweites Signal erzeugt, das die Anzahl von
Umdrehungen des einen Rohrabschnitts anzeigt.
Aus »Journal of Petroleum Technology«, März 1967,
Seiten 337 bis 343, ist es bereits bekannt, zur Herstellung dichter Schraubverbindungen sowohl das Drehmoment
als auch die Anzahl der Umdrehungen zu kontrollieren. Dabei wird die Anzahl der Umdrehungen angezeigt, die
vor dem Erreichen eines minimalen Drehmoments durchgeführt werden müssen. Es hat sich gezeigt, daß
hierdurch der Prozentsatz einwandfrei dichter Rohrverbindungen bei der Verschraubung sich erhöht hat,
andererseits reichen diese Maßnahmen jedoch nicht aus, um eine Gewähr dafür zu bieten, daß alle hergestellten
Verschraubungen auch dicht sind. Dementsprechend müssen alle Verbindungen nach wie vor einer
Druckprüfung unterzogen werden, was mit entsprechenden Zeit-, Material- und Kostenaufwendungen
verbunden ist.
Auch die US-PS 33 68 396 beschreibt bereits die Kontrolle der Anzahl der Umdrehungen wie auch des
Drehmomentes bei der Herstellung dichter Rohrverbindungen.
Es wird hier ein vorbestimmtes Drehmoment angezeigt, welches vor einer bestimmten Anzahl von
Umdrehungen erreicht wird. Auch hierdurch läßt sich jedoch das Entstehen undichter Rohrverbindungen ■->
nicht ausschließen, so daß weiterhin zeit- und kostenaufwendige Überprüfungen erforderlich sind.
In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die
Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dfß sichergestellt ist, daß die hergestellten
Rohrverbindungen dicht sind, womit sich eine nachträgliche Kontrolle der Qualität der Verbindung mit
entsprechendem Zeit- und Kostenaufwand erübrigt
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den Ansprüchen 1 und 8 angegebenen
Merkmale, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Durch die Merkmale gemäß der Erfindung ist es gelungen, mit einer hohen Sicherheit abgedichtete
Schraubverbindungen zwischen Rohrabscimitten herzusteifen,
so daß sich nunmehr Nachprüfungen der Qualität der Verbindungen erübrigen.
Die Eifindung soll im folgenden an Hand der
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen: 2>
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Registrier-Kontrollgerätes,
welches in Verbindung mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung Verwendung findet,
und
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt eine r> Zange 1 mit einem drehbaren Greifer 2, der eine
Rohrleitung, wie z. B. den Rohrabschnitt 180, zu halten und zu drehen vermag. Das untere Ende des
Rohrabschnittes 180 ist in ein Rohrverbindungsstück 181 eingeschraubt. Das obere Ende eines weiteren
Rohrabschnittes 182 ist ebenfalls in dieses Verbindungsstück eingeschraubt. Ein Rad 183 steht in Reibverbindung
mit der äußeren Oberfläche des Verbindungsstükkes 181. Das Umlaufen des Zwischenstückes 181
bewirkt eine Drehung des Rades 183 und eines -r> Treibrades 184, welches mit dem Rad 183 auf einer
gemeinsamen Achse sitzt. Ein Zangenmotor 5 ist mit der Zange 1 in herkömmlicher Weise über einen Antriebsmechanismus
verbunden. Es kann sich dabei um einen Flüssigkeitsmotor, der entweder durch komprimierte >o
Luft, wie dargestellt, oder durch unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit angetrieben wird, oder um
einen Elektromotor handeln. Ein Rohr 9 mit einem eingebauten Ventil 11 zur Kontrolle des Luftstromes
durch das Rohr 9 steht mit dem Motor 5 und einer nicht >r>
dargestellten Druckluftkammer in Verbindung.
Ein Relais 13, weiches über eine mechanische Einstellvorrichtung 15 in Betrieb gesetzt wird, betätigt
das Ventil 11. Ein Zangendrehmoment-Meßinstrument zur Bestimmung des Drehmomentes, welches von dem bo
drehbaren Greifer 2 auf die Rohrleitung 180 übertragen wird, kann in dem Haltekabel 19, welches mit der Zange
in Verbindung steht, eingebaut sein. Dieses Instrument erzeugt ein hydraulisches Ausgangssignal, welches das
von dem drehbaren Greifer übertragene Drehmoment hr>
anzeigt. Dieses Drehmoment ist der Zugspannung in dem Haltekabel 19 proportional. Der drehbare Greifer
2 und das Treibrad 184 besitzen eine Anzahl von Vorsprüngen 3 bzw. 4, deren Zweck nachfolgend noch
erläutert wird. Das hydraulische Ausgangssignal von dem Drehmomentmeßinstrument 21 wird in der Form
eines hydraulischen Signals oder einer Kraft in der Leitung 23 auf einen hydraulisch-elektrischen Wandler
25 übertragen. Der Wandler 25 hat die Aufgabe, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, welches dem
hydraulischen Signal welches durch die Leitung 23 übertragen wird, proportional ist Der Wandler kann
von einer herkömmlichen Bauart sein, wie beispielsweise ein Bourdonrohr, welches an einen elektrischen
Widerstand angeschlossen ist Der Widerstand kann mit einem einfachen Voltmeter über einen Vorschaltwiderstand
verbunden sein. Das über dem Widerstand abzunehmende Signal entspricht dem hydraulischen
Signal, welches auf das Bourdonrohr übertragen wird. Druckleitungen können zu diesem Zweck eingesetzt
werden.
Das Ausgangssignal des Wandlers 25 wird über eine Eingangsklemme 27 einem elektronischen Steuergerät
37 zugeführt Eine Funktion des Steuergerätes 37 ist es, ein Ausgangssignal an der Klemme 33 zu erzeugen,
wenn ein Bezugsdrehmomentsignal einer vorbestimmten Größe, welches der Klemme 27 zugeführt wird,
erreicht ist Eine zweite Funktion liegt darin, ein Ausgangssignal an der Klemme 41 zu erzeugen, wenn
ein minimales Drehmomentsignal einer vorbestimmten Größe größer als das Bezugsdrehmomentsignal, welches
an die Klemme 27 angelegt ist, erreicht wird. Eine dritte Funktion liegt darin, ein Ausgangssignal an der
Klemme 40 zu erzeugen, wenn ein maximales Drehmomentsignal einer vorbestimmten Größe, und
zwar größer als das minimale Drehmomentsignal, welches an der Klemme 27 liegt, erreicht wird.
Schließlich liegt eine weitere Funktion darin, das von der Zange übertragene Drehmoment aufzuschreiben.
Das Steuergerät 37 registriert außerdem die Anzahl der Umdrehungen, die von der Zange auf ein Rohr
übertragen werden, und die Anzahl der Umdrehungen eines jeweiligen Verbindungsstückes. Ein zu diesem
Zweck geeignetes Gerät wird im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben. Die Instrumente 187 und 188
registrieren jeweils die Rohrumdrehungen bzw. die Umdrehungen des Verbindungsstückes.
In F i g. 2 ist der Registriermechanismus dargestellt, der aus einem Registrierstreifen 165, Walzen 167 und
168 zur Halterung und Fortbewegung des Registrierstreifens, einem Motor 171, der über eine Welle 169 mit
der Walze 167 in Verbindung steht, und einer Energiequelle 179 zum Antrieb des Motors 171 besteht.
Es kann auch ein Trommelantrieb für den Registrierstreifen Verwendung finden. Ein Relais 177 mit einem
Schaltkontakt 175 in der Leitung 173 verbindet die Energiequelle 179 mit dem Motor 171, um diesen
wahlweise aus- oder einzuschalten. Die Klemme 33 steht mit der Wicklung des Relais 177 in Verbindung, so
daß ein an diese Klemme angelegtes Signal zu einem Schließen des Kontaktes 175 führt.
Die Schreibstifte 161, 163 und 163' stehen mit dem Registrierstreifen 165 in Berührung, um die Werte auf
den Registrierstreifen aufzuschreiben. Die Schreibstifte 163 und 163' übertragen die an die Klemmen 35 und 35'
herangeführten Impulse auf den Registrierstreifen 165. Der Schreibstift 161 überträgt eine fortlaufende Spur
auf den Registrierstreifen 165. Der Schreibstift 161 wird seitlich zur Bewegung des Registrierstreifens mittels
eines Servomotors 141 über eine mechanische Verbindung 143 bewegt. Die seitlichen Ausschläee werden
durch die Lage des Servomotors bestimmt. Der Servomotor 141 wird gesteuert in Übereinstimmung mit
den Signalen, die auf ihn von dem Wandler 25 über die Klemmen 27 einem Differentialverstärker 133 und
einem Servo verstärker 139 übertragen werden. Das ■-,
Ausgangssignal des Wandlers 25 wird dem Differentialverstärker 133 über die Leitung 135 zugeführt. Der
Verstärker 133 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Größe sich in Übereinstimmung mit der Differenz der
Signale, die von der Abgriffstelle 157 auf dem in
Potentiometer 155 entnommen werden, verändert. Die Endklemmen des Potentiometers sind mit einer
konstanten Spannungsquelle 159 verbunden. Die Lage der Abgriffstelle 157 wird durch den Servomotor 141
verändert. Der Servomotor treibt die Abgriffstelle in eine solche Richtung, daß das Äusgangssignai von dem
Verstärker 133 vermindert wird.
Der Servomotor 141 treibt außerdem einen Nocken 145, der die Mikroschalter 147,153 und 190 betätigt. Wie
in der Zeichnung dargestellt ist, wird der Mikroschalter 147 betätigt, um einen Stromkreis zur Klemme 33 zu
schließen, um der Leitung 121 ein elektrisches Signal zuzuführen. Wenn der Nocken, wie dargestellt, zu einem
späteren Zeitpunkt in eine Lage entsprechend der Anzeige eines größeren »Minimum«-Drehmomentes
von dem Wandler 25 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Mikroschalter 153 betätigt, um ein elektrisches
Signal über die Klemme 41 der Leitung 42 zuzuführen. Wenn der Nocken weiter im Uhrzeigersinn gedreht
wird, entsprechend der Anzeige eines noch größeren jo
»Maximum«-Drehmomentes von dem Wandler 25, wird der Mikroschalter 190 betätigt, um ein elektrisches
Signal über die Klemme 40 der Leitung 43 zuzuführen. Die Stromkreise können in einer herkömmlichen Weise
über nicht dargestellte Null-Leiter und Stromquellen vervollständigt werden. Das Schließen der Mikroschalter
147, 153 und 149 kann auch lediglich Stromkreise zum Ein- oder Ausschalten geeigneter Schaltungen in
dem Verstärker gemäß F i g. 1 schließen, mit welchem
sie verbunden sind.
Ein Signal ansteigender Größe, welches der Klemme 27 zugeführt wird, erzeugt ein Signal von entsprechender
Amplitude in der Leitung 135, wodurch ein Ausgangssignal von dem Verstärker 133 erzeugt wird.
Der Servomotor 141 treibt den Nocken 145 im Uhrzeigersinn und bewegt den Schreibstift 161 quer
über den Registrierstreifen 165 in einer Richtung, die durch den Pfeil 162 angegeben wird. Die Abgriffstelle
157 des Potentiometers wird in eine Richtung bewegt, um die Differenz der Signale, die dem Verstärker 133
zugeführt werden, zu vermindern, bis ejn Null-Abweichungssignal von dem Verstärker 133 erzeugt wird.
Wenn das Ausgangssignal, welches dem Verstärker 133 über die Leitung 137 zugeführt wird, progressiv in der
Stärke ansteigt, wird zunächst der Mikroschalter 147, daraufhin der Mikroschalter 153 und schließlich der
Mikroschalter 190 geschaltet Wenn die Zange 1 entlastet oder zurückgestellt wird, treibt der Servomotor 141 den Nocken 145 entgegen dem Uhrzeigersinn
und bewegt den Schreibstift 161 in eine Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 162. Die Mikroschalter 190,
153 und 147 werden in der genannten Reihenfolge geöffnet.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Impulsgeber, der
aus einem Mikroschalter 125 mit einem Betätigungsstift 127 bestehen kann, in der Nähe der drehbaren Greifer 2
vorgesehen, so daß die Vorsprünge 3 nacheinander den Betätigungsstift 127 berühren, wodurch augenblicklich
der Mikroschalter 125 geschlossen wird, während die drehbaren Greifer 2 vom Motor 5 angetrieben werden.
Daraus folgt, daß eine Anzahl von Impulsen der AND-Schaltung 119 über die Leitung 123 zugeführt
wird. Ein weiterer Impulserzeuger, der aus einem Mikroschalter 185 mit einem Betätigungsstift 186
bestehen kann, ist in der Nähe des Treibrades 184 angebracht. Die Vorsprünge 4 auf dem Rad kommen
nacheinander mit dem Betätigungsstift 186 in Berührung, wodurch der Mikroschalter 185 kurzzeitig
geschlossen wird, während sich die Räder 183 und 184 drehen entsprechend der Drehung des Verbindungsstückes
181. Daraus folgt, daß eine Anzahl von Impulsen der AND-Schaltung U9' über die Leitung 123'
zugeführt wird. Die Ausgangssignale aus dem Steuergerät 37, die an der Klemme 33 liegen, werden ebenfalls
den AN D-Schaltungen 119 und 119' über die Leitung 121 zugeführt. Das Signal, welches durch die Leitung
121 geführt wird, ist ein fortlaufendes, so daß die Ausgangsspannungen der AN D-Schaltungen 119 und
119' innerhalb der Leitungen 113 bzw. 113' aus einer Reihe von Impulsen bestehen, die zeitlich gleich mit den
Impulsen liegen, die den AND-Schaltungen über die Leitungen 123 und 123' zugeführt werden. Die
Ausgangsimpulse der AND-Schaltungen 119 und 119'
werden außerdem den Klemmen 35 bzw. 35' über die Leitungen 117 bzw. 117' sowie den Zählinstrumenten
187 und 188 über die Leitungen 117 bzw. 117' zugeführt.
Die Betätigung des Schalters 147 (Fig.2) dient zur
Einschaltung des Relais 177.
Die Ausgangsimpulse von der AND-Schaltung 119 werden einer Zählvorrichtung 75 zugeführt, die die
Ausgangsklemmen 83, 85 und 87 besitzt. Die Funktion der Zählvorrichtung 75 ist es, die Impulse von der
AND-Schaltung 119 zu zählen und ein Ausgangssigna!
an den Klemmen 83, 85 und 87 zu erzeugen, nachdem die Impulszählungen einer vorbestimmten Größe durch
die Zählvorrichtung registriert worden sind. Die !mpuiszahiung, die erforderlich ist, um ein Äusgangssignai
an der Klemme 83 zu erzeugen, ist geringer als die Zählung, die erforderlich ist, um ein Ausgangssignal an
den Klemmen 85 und 87 zu erzeugen. In gleicher Weise ist die Impulszählung, die erforderlich ist, um ein
Ausgangssignal an der Klemme 85 zu erzeugen, niedriger als für die Klemme 87. Ein für diesen Zweck
bevorzugtes Zählwerk besitzt zwei Dekadenzähler 91 und 111 mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltungen,
welche aufeinanderfolgend durch zugeleitete Impulse betä'igt werden und die in ihre ursprüngliche Stellung
zurückkehren und auf einen Impuls reagieren, nachdem die letzte Schaltung in der Folge betätigt worden ist. Die
Impulse von der AND-Schaltung 119, die dem Zähler 111 zugeführt werden, übertragen einen leitenden
Zustand von der Ausgangsschaltung iO7A bis zur
nachfolgenden Schaltung 107/. Es sind nur einige der Ausgangsschaltungen mit Bezugsnummern versehen,
um die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht unnötigerweise zu beeinträchtigen. In gleicher Weise ist die letzte
Ausgangsschaltung 107/mit der Eingangsschaltung des Dekadenzählers 91 verbunden. Die leitenden Zustände
in den Ausgangsschaltungen 99A bis 99/ werden aufeinanderfolgend übertragen und reagieren auf
Impulse von dem Zähler 111, die in der Ausgangsschaltung 107/auftreten.
Einige der Ausgangsschaltungen 107Λ bis 107/ des
Zählers 111 sind wahlweise mit den Eingangsschaltungen der AND-Schaltungen 81,79 und 77 verbunden. Die
Ausgänge dieser Schaltungen sind mit den Ausgangs-
klemmen 83, 85 bzw. 87 verbunden. In gleicher Weise sind einige der Ausgangsschaltungen 99/4 bis 99/ des
Zählers 91 wahlweise mit den anderen Eingangsschaltungen der AN D-Schaltungen 81, 79 und 77 verbunden.
Zur wahlweisen Herstellung der Verbindung zwischen den Ausgangsschaltungen der Zähler und den entsprechenden
AN D-Schaltungen kann ein Schalter verwendet werden, der in viele Positionen bringbar ist und
einen Kontaktarm besitzt, der mit einer Mehrzahl von festen Kontakten verbunden werden kann, wobei der ι ο
Kontaktarm mit einem speziellen AN D-Schaltungseingangsstromkreis verbunden ist und die festen Kontakte
jeweils mit einer der Ausgangsschaltungen eines bestimmten Zählers verbunden sind. Um die Übersichtlichkeit
der Zeichnung nicht nachteilig zu beeinträchtigen, sind diese Anordnungen nicht im Detail dargestellt,
jedoch mit den Bezugsziffern 93,95,97,101,103 und 105
bezeichnet.
Eine Impulsfolge, die der Leitung 113 zugeführt wird,
aktiviert aufeinanderfolgend die Ausgangsschaltungen 107/4 bis 107/ Ein Ausgangsimpuls wird daraufhin dem
Dekadenzähler 91 über die Leitung 109 zugeführt. Die Aktivierung des Zählers aktiviert wiederum die
Ausgangsschaltung 99 fi Wenn dem Dekadenzähler 111
zwei weitere Impulse zugeführt werden, wird die AND-Schaltung 81 dann aktiviert werden, wenn die
Signale diesen gleichzeitig von den Ausgangsschaltungen 99ßund 107C zugeführt werden. Dieser Ausgangsimpuls
entspricht einer gegebenen Umdrehung des Greifers 2, nachdem ein Signal von der Klemme 33 der 3η
AND-Schaltung 119 zugeführt worden ist In gleicher Weise wird nach 2,2 Umdrehungen des Greifers 2 ein
Impuls von der AND-Schaltung 79 und nach 3,9 Umdrehungen des Greifers 2 ein Impuls von der
AND-Schaitung 77 erzeugt. j5
Das maximale Drehmomentausgangssignal, welches an der Klemme 40 erscheint, wird über die Leitung 41
der OR-Schaltung 67 zugeführt. Das minimale Drehmomentausgangssignal,
welches an der Klemme 41 erscheint, wird über die Leitung 42 einer Inhibitor-Schaltung
71 zugeführt Diese Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal, welches über die Leitung 69 der
OR-Schaltung 67 zugeführt wird, bis dieser ein Impuls über die Leitung 73 von der Klemme 83 zugeleitet wird.
Die Klemme 41 besitzt außerdem eine Verbindung über die Leitungen 42 und 63 zu dem Eingangsstromkreis der
AND-Schaltung 59. Der andere Eingangsstromkreis der AND-Schaltung 59 ist mit der Klemme 85 über die
Leitung 61 verbunden. Die AND-Schaltung 59 erzeugt ein Ausgangssignal, welches auf ein Signal von der 5»
Klemme 85 anspricht vorausgesetzt daß gleichzeitig ein Signal von der Klemme 41 empfangen wird. Der
andere Eingangsstromkreis der OR-Schaltung 67 ist mit der Klemme 87 über die Leitung 65 verbunden, so daß
die OR-Schaltung ein Ausgangssignal erzeugt, welches auf ein Signal von der Klemme 87 anspricht
Die Ausgangssignale von der AND-Schaltung 59 bzw. der OR-Schaltung 67 betätigen jeweils entsprechend die
Stromkreise 54 und 57. Die Betätigung des Schaltkreises 54 erregt einen Eigenfrequenzoszillator 52, der ein
Ausgangssignal von 400 Hertz haben kann. Die Betätigung des Schaltkreises 57 erregt einen Warble-
Oszillator 55, der ein Ausgangssignal mit kontinuierlich sich verändernder Frequenz erzeugt, beispielsweise ein
Signal, welches kontinuierlich zwischen 500 und 1000
Hertz hin- und herschwankt Die Ausgangssignale der Oszillatoren 52 und 55 werden mit einem Lautsprecher
oder einem Horn 45 fiber den Verstärker 49 und die isolierenden Widerstände 51 und 53 verbunden. Die
Anordnung einschließlich der Oszillatoren der Schaltkreise 54 und 57 des Homes 45 und des Verstärkers 49
besitzt außerdem einen Indikator zur Erzeugung einer ersten Ausgangsanzeige, die auf ein Signal in einem
ihrer Eingangskreise von der OR-Schaltung 67 reagiert, und eine zweite Ausgangsanzeige, die auf ein Signal in
ihrem zweiten Eingangskreis von der AND-Schaltung 59 reagiert.
Eine weitere Zählanordnung 75' besitzt die gleichen Einzelteile und arbeitet in einer ähnlichen Weise wie die
Zählanordnung 75, weshalb eine erneute Beschreibung der Komponenten der Zählanordnung 75 und eine
Beschreibung ihrer Arbeitsweise nicht im einzelnen gegeben wird. Jede Einzelheit der Zählanordnung 75' ist
mit der gleichen Bezugsziffer wie die Einzelheiten der Zählanordnung 75 bezeichnet, wobei jeweils ein '
hinzugefügt wurde. Diese beiden Zählanordnungen unterscheiden sich dadurch, daß die Zählanordnung 75'
die Umdrehungen des Verbindungsstückes 181 mißt, während die Zählvorrichtung 75 die Rotation des
Greifers 2 bestimmt. Auf diese Weise wird eine Impulsfolge, die der Leitung 113' zugeführt wird,
aufeinanderfolgend die Anzahl der Ausgangskreise von 107/4 bis 107/ aktivieren. Ein Ausgangsimpuls wird
daraufhin dem Dekadenzähler 91' über die Leitung 109'
zugeführt. Die Aktivierung des Zählers 91' wird nun wiederum dem Ausgangskreis 99fi'erregen. Wenn zwei
zusätzliche Impulse dem Dekadenzähler 111' zugeführt worden sind, wird die AND-Schaltung 81' dann erregt,
wenn zwei Signale gleichzeitig dieser von den Ausgangskreisen 99ß' und 107' zugeführt worden sind.
Dieser Ausgangsimpuls entspricht einer bestimmten Drehung des Zwischenstückes 181, nachdem ein Signal
der AND-Schaltung 119' von der Klemme 33 zugeführt worden ist. In gleicher Weise wird nach 2,2 Umdrehungen
des Verbindungsstückes 181 ein Impuls durch die AND-Schaltung 79' und nach 3,9 Umdrehungen des
Verbindungsstückes 181 ein Impuls durch die AND-Schaltung 77' erzeugt.
Ein manuell zu betätigender Bedienungsknopf 83 steht mit den Zählern 91,111,91' und 111' zum Zwecke
der Rückstellung des Zählers in die Ausgangslage in Verbindung, so daß die Ausgangskreise 99/4, 107Λ, 99/4'
und 107/4'aktiviert werden. Die Dekadenzähler können
als starre Anordnungen oder als Schrittschalter ausgebildet sein. Mit den mechanischen Schrittschaltern
ist eine Stromquelle verbunden, wie es bei mechanischen Zählern dieser Art üblich ist
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Es soll angenommen werden, daß der Greifer
2 der Zange mit dem oberen Teil des Rohres 180 im Eingriff steht und daß die Leitung, die dem Motor 5
Preßluft zuführt, mit einem geeigneten Druckluftreservoir verbunden ist Der Schalter 189 ist offen, so daB die
Zählanordnung 75 in und die Zählanordnung 75' außer Betrieb ist Die Bedienungsperson betätigt; die mechanische
Zählanordnung 15, um das Relais 13 zu aktivieren und das Ventil 11 zu öffnen. Der Greifer U beginnt sich
zu drehen und erzeugt Impulse in der Leitung 123. Diese
Impulse erzeugen jedoch kein Ausgangssignal von der AND-Schaltung119, bis ein vorbestimmtes Bezugsdrehmoment
von dem Greifer 2 ausgeübt worden ist, so daß ein Ausgangssignal in der Leitung 121 «erzeugt wird.
Daraufhin erzeugt die AND-Schaitung 119 einen Impuls, der durch die Zählanordnung 75 gezählt wird.
Wenn die ineinanderpassenden Teile der Rohrabschnitte, die miteinander verschraubt werden sollen, abge-
909 550/40
nutzt oder dreckig sind, wird bei der Rotation ein Minimaldrehmomentsignal, welches größer ist als das
besagte Bezugsdrehmomentsignal schnell in der Leitung 42 auftreten und über den Inhibitor 71 der
OR-Schaltung 67 zugeführt, um den Wobbel-Oszillator 55 zu betätigen. Die Bedienungsperson wird daraufhin
die Einstellvorrichtung 15 abschalten, um den Motor 5 außer Betrieb zu setzen. Sie wird daraufhin den
Bedienungsknopf 89 betätigen, um die Zählvorrichtungen 91 und 111 in ihre Ausgangslage zurückzustellen,
worauf er die schadhafte Verbindungsstelle repariert oder ersetzt.
Wenn die Gewindegänge des oberen Rohres 180 nicht abgenutzt oder dreckig sind, wird über die Leitung
73 nach einer vorbestimmten Anzahl von wenigen Umdrehungen des Greifers 2 beispielsweise 1,2
Umdrehungen weitergeleitet, um den Inhibitor 71 zu aktivieren, so daß ein Signal in der Leitung 42 die
OR-Schaltung 67 über die Leitung 69 nicht erregt. Sollte der Greifer eine außergewöhnlich große Zahl von
Umdrehungen durchlaufen, ohne daß sich ein erwünschtes minimales Drehmoment aufbaut, wie beispielsweise
wenn ein neues Verbindungsstück auf eine neue Rohrleitung 180 aufgeschraubt wird, oder wenn die
beiden Gewinde nicht genau aufeinander passen, wird ein Ausgangssignal an der Klemme 87 erzeugt, nachdem
der Rohrabschnitt 180 eine vorgegebene maximale Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 7,8 Drehungen,
durchlaufen hat. Nun wird wiederum ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 erzeugt, um den
»Zurückweisungs«-Wobbel-Oszillator 55 zu betätigen. Wenn sich jedoch das gewünschte minimale Drehmoment
aufbaut, nachdem ein Impuls an der Klemme 87 erscheint, werden gleichzeitig Signale den Eingangsschaltungen der AND-Schaltung 59 über die Leitungen
63 und 61 zugeführt, wenn das Rohr 180 eine bestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 4,5,
durchlaufen hat. Dadurch wird ein Ausgangssignal von der AN D-Schaltung 59 erzeugt, um den Eigenfrequenz-Oszillator
52 zu erregen, so daß die Bedienungsperson weiß, daß die Verbindung in richtiger Weise hergestellt
worden ist, worauf der Motor 5 durch Schließung des Ventils 11 eingehalten wird.
Zusammenfassend wird bei der Herstellung einer Rohrverbindung das »Zurückweisungs«-Signal des
Warble-Oszillators 55 unter irgendeiner der folgenden Bedingungen erzeugt:
1.) Wenn die vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen durchgeführt ist, bevor ein vorbestimmtes,
minimales Drehmoment erreicht ist, oder
2.) wenn ein vorbestimmtes maximales Drehmoment erreicht ist, bevor eine vorbestimmte mittlere
Anzahl von Umdrehungen durchgeführt ist, oder
3.) wenn das besagte minimale Drehmoment erreicht wird, bevor eine vorbestimmte Anzahl von
Umdrehungen durchgeführt ist
Das »Annahme«-Signal des Eigenftequenz-Oszilla-
tors 52 tritt ein, wenn:
1.) besagtes minimales Drehmoment auftritt, wenn
oder nachdem die mittlere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt worden ist, jedoch bevor die
maximale Umdrehungszahl erreicht worden ist, oder
2.) wenn die mittlere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt worden ist, wenn oder nachdem das
besagte minimale Drehmoment erreicht worden ist, bevor jedoch das maximale Drehmoment auftritt.
Wenn der Schalter 189 geschlossen worden ist,
ι werden die Umdrehungen des Verbindungsstückes 181
gezählt und registriert und zur Ausgabe eines Signals bezüglich der Annahme oder der Zurückweisung der
Schraubverbindung zwischen dem Verbindungsstück 181 und dem Rohrabschnitt 182 verwendet in gleicher
in Weise, wie die Umdrehungen des Rohres 180 gezählt
und registriert und zur Ausgabe eines Signals bezüglich der Annahme oder Zurückweisung der Schraubverbindung
zwischen dem Rohrabschnitt 180 und dem Verbindungsstück 181 verwendet werden.
r> Auf diese Weise wird, wenn die Gewindegänge des
Verbindungsstückes 181 und des Rohrabschnittes 182 nicht abgenutzt oder dreckig sind, ein Impuls in der
Leitung 73' erzeugt, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von wenigen Umdrehungen des Greifers 2,
beispielsweise 0,6 Umdrehungen, durchgeführt sind, um die Inhibitorschaltung 71 zu aktivieren, so daß ein Signal
innerhalb der Leitung 42 die OR-Schaltung 67 über die Leitung 69 nicht aktiviert. Sollte das Verbindungsstück
181 eine außergewöhnlich große Zahl von Umdrehun-
r> gen durchführen, ohne daß ein angestrebtes minimales
Drehmoment eintritt, wie beispielsweise wenn ein neues Verbindungsstück auf eine neue Rohrleitung 182
aufgeschraubt wird und die Gewindegänge nicht aufeinanderpassen, so wird ein Ausgangssignal an der
jo Klemme 87' hervorgerufen, nachdem das Verbindungsstück
181 eine vorgeschriebene maximale Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 3,9 Umdrehungen, durchlaufen
hat. Hierdurch wird wiederum ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 erzeugt, um den
r> Wobbel-Oszillator 55 zu aktivieren. Wenn nun innerhalb der verschraubten Verbindung zwischen dem
Zwischenstück 181 und dem Rohrabschnitt 182 ein maximales Drehmoment auftritt, bevor wenige Umdrehungen
des Zwischenstückes 181 durchgeführt worden sind, wird ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67
erzeugt, um den Wobbel-Oszillator 55 zu aktivieren. Wenn jedoch das erstrebte minimale Drehmoment
auftritt, nachdem ein Impuls an der Klemme 83' anliegt, und bevor ein Impuls an der Klemme 87' erscheint,
Vt werden gleichzeitig Signale an die Eingangskreise der
AN D-Schaltungen 49 über die Leitungen 63 und 6Γ herangeführt, wenn das Rohr eine vorbestimmte Anzahl
von Umdrehungen, beispielsweise 2,2 Umdrehungen, durchlaufen hat Dadurch wird ein Ausgangssignal von
V) der AND-Schaltung 59 erzeugt, um dem Eigenfrequenz-Oszillator
52 zu erregen, womit die Bedienungsperson weiß, daß die Verbindung ordnungsgemäß hergestellt
worden ist, worauf der Motor 5 durch Schließen des Ventils 11 eingehalten wird.
Die Zähler 187 (oberes Rohr 180) und 188 (unteres
Rohr 182) werden zusammen mit dem Registrierstreifen
165 berücksichtigt, wenn es notwendig ist zu bestimmen,
ob das obere oder das untere Rohr oder beide für das
Rückweisungssignal verantwortlich sind.
Eine weitere Betriebsanordnung liegt darin, daß die AND-Schaltungen 81' und 77' herausgenommen werden, während der Schalter 95' und die AND-Schaltung
79' direkt mit der AND-Schaltung 79 verbunden werdea Dadurch wird ein selbsttätiges Weiterschreiten
der AND-Schaltung 79 bei jedem zusatzlichen Verschraubungsschritt
des Verbindungsstückes (untere Verbindung), welcher mit Hilfe der Zählvorrichtung 75
angezeigt wird, ermöglicht Für diese Anordnung
Il
können die vier Einstellungen für die Herstellung der Verbindung wie folgt sein:
Zählvorrichtung 75'
Mittlere Einstellung
Mittlere Einstellung
Zählvorrichtung 75
Niedrige Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
2,2 Umdrehungen
1,2 Umdrehungen 2,2 Umdrehungen 7,8 Umdrehungen
Wenn beispielsweise die untere Verbindung über 2,2 Umdrehungen angezogen worden ist, wird die AND-Schaltung
79 auf 4,5 Umdrehungen weitergestellt werden, um zu gewährleisten, daß an der oberen
Verbindung 2,2 Umdrehungen zur Durchführung kommen.
Eine weitere Möglichkeit der Anordnung liegt in dem Anschluß des Schalters 93' und der AN D-Schaltung 81
sowie des Schalters 95' und der AND-Schaltung 79' direkt an die AND-Schaltung 79, und des Schalters 97'
und der AND-Schaltung 77' direkt an die AND-Schaltung 77. Diese Anordnung ermöglicht das selbsttätige
Weiterschreiten der AN D-Schaltungen 81,79 und 77 bei jeder weiteren Verschraubung des Verbindungsstückes
(untere Verbindung), welches über die Zählanordnung 75' angezeigt wird. Für diese Anordnung können die
sechs Einstellungen für die Herstellung der Schraubverbindung wie folgt sein:
Zählanordnung 75'
Untere Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
Untere Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
Zählanordnung 75
Untere Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung
0,6 Umdrehungen 2,2 Umdrehungen 3,9 Umdrehungen
0,6 Umdrehungen 2,2 Umdrehungen 3,9 Umdrehungen
τ, (c2 -
Dabei ist
N =
oy =
Um die optimale Anzahl von Umdrehungen, die für die Herstellung der besten Schraubverbindung erforderlich
ist, zu bestimmen, wird die folgende Gleichung verwendet:
die Anzahl der Umdrehungen die Zugfestigkeit des Materials des Verbindungsstückes
c = der äußere Durchmesser der Hülse b = der Rollkreisdurchmesser
a = der innere Durchmesser des eingeschraubten Stückes
E = der Youngsche Elastizitätsmodul T = die Konizität des Gewindes
P = die Gewindesteigung.
In F i g. 3 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die erste Ausgangsre-
> aktion, auf die weiter oben Bezug genommen wird, die Schließung des Ventils II ist, um selbsttätig die
Energiezufuhr zum Motor 5 zu unterbrechen. Der Ausgang des Schaltkreises 57 wird direkt der Ventilanordnung
15 zugeführt, um das Ventil 11 schließen, wenn
.'ο ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 dem
Schaltkreis 57 zugeführt wird. Der Schaltkreis 57 kann normalerweise geschlossen sein, so daß die Bedienungsperson
einen Kontakt schließen kann, um die Windungen des Relais 13 zu erregen, indem ein Schaltknopf
>■> 15Λ, der in Reihenschaltung mit dem Schaltkreis 57
liegt, betätigt wird. Das Ausgangssignal der OR-Schaltung 67 oder der AND-Schaltung 59 öffnet den
Schaltkreis 57, wodurch die Windungen des Relais 13 entregt und das Ventil 11 geschlossen wird.
Wenn es sich um die Herstellung einer zweifachen Schraubverbindung mit einem frei beweglichen Zwischenstück
181 handelt, ist der Schalter 189 geschlossen, was nicht dargestellt ist. Bei der Herstellung einer
einfachen Schraubverbindung ist der Schalter 189 wie > dargestellt, geöffnet
Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile:
1.) Es treten keine Undichtigkeiten mehr auf. 2.) Es entfällt die Notwendigkeit für Druckprüfungen.
4(i 3.) Die Zeit, die für Druckprüfungen erforderlich ist,
wird eingespart
4.) Die Verwendung von API und anderen weniger hochwertigen Verbindungsteilen wird bei Verbindungen
ermöglicht, bei denen hohe Drücke -> auftreten können.
5.) Das Herangehen an Prüfungen und Fehler, wie es in der Vergangenheit für die Herstellung von
Rohrverbindungen üblich war, wird durch ein wirkungsvolles Verfahren zur Vermeidung von
-,(i Undichtigkeiten ersetzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei an ihren Enden mit ">
einem Gewinde versehenen Rohrabschnitten, bei dem die Rohrabschnitte miteinander verbunden
werden, indem der eine Rohrabschnitt gegenüber dem anderen gedreht wird, bis ein vorbestimmtes
Drehmoment erreicht ist, wobei die Anzahl der Umdrehungen bis zur Erreichung dieses Drehmoments
angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ist-Drehmoment mit einem Bezugsdrehmoment verglichen und die Drehung der
Rohrabschnitte in Abhängigkeit von der Vollendung ι r>
einer Anzahl vorbestimmter maximaler, mittlerer oder minimaler Umdrehungen beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern beendet wird, wenn die
vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen erreicht ist, bevor ein vorbestimmtes minimales
Drehmoment, welches größer ist als das Bezugs-Drehmoment,
erreicht worden ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2r>
zeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern beendet wird, wenn ein
vorbestimmtes maximales, über dem Bezugsdrehmoment liegendes Drehmoment erreicht ist, bevor
die vorbestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen vollendet ist
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts
gegenüber dem andern beendet wird, wenn ein minimales, über dem Bezugs-Drehmoment liegendes r>
Drehmoment erreicht ist, bevor die vorbestimmte minimale Anzahl von Umdrehungen vollendet ist
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts
gegenüber dem andern bei einem minimalen, über dem Bezugs-Drehmoment liegenden Drehmoment
beendet wird, wenn oder nachdem die vorbestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen, jedoch bevor die
vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen vollendet ist. 4r>
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts
gegenüber dem andern bei der vorbestimmten mittleren Anzahl von Umdrehungen beendet wird,
wenn oder nachdem ein über dem Drehmoment w liegendes minimales Drehmoment, jedoch bevor ein
maximales Drehmoment erreicht ist.
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche bei Rohrabschnitten,
welche durch eine Gewindemuffe verbunden werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem
angetriebenen Greifer zur Drehung eines mit Gewinden versehenen Rohrabschnitts in bezug auf to
einen entsprechend ausgebildeten zweiten Rohrabschnitt, einem Drehmomentmeßinstrument zur Erzeugung
eines Signals, welches das bei der Verdrehung des einen Rohrabschnitts gegen den
anderen aufgewandte Drehmoment anzeigt, sowie er>
einer Anordnung zur Bestimmung der Umdrehungszahl, die ein zweites Signal erzeugt, das die Anzahl
von Umdrehungen des einen Rohrabschnitts anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät
welchem die beiden Signale zuführbar sind, und eine Schaltung vorgesehen sind, innerhalb welcher das
auftretende Ist-Drehmoment mit einem Bezugs-Drehmoment vergleichbar ist und die gemessenen
Umdrehungen mit einer vorbestimmten maximalen, mittleren oder minimalen Umdrehungszahl in
Beziehung setzbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Anordnung (4, 184, 185) zur Bestimmung der Umdrehungszahl vorgesehen
ist, die ein drittes Signal erzeugt, das die Anzahl der
Umdrehungen eines dritten Rohrteiles (181) in bezug auf den zweiten der Rohrabschnitte (182)
anzeigt
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung vorgesehen
ist, mittels welcher das dritte Signal, welches die Anzahl der Umdrehungen des dritten Rohrteiles
(181) repräsentiert dem Steuergerät zuführbar ist
1J. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 8
für Rohrabschnitte, welche beide Rohre (180, 182) sind.
12. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10 für Rohrabschnitte, von denen
eines ein Rohr (182) und das andere eine Verbindungsmuffe (181) sind.
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