DE2051148C3

DE2051148C3 - Stapelvorrichtung für das hon zontale Lagern von Rohren für Erdöl bohrungen und dergleichen

Info

Publication number: DE2051148C3
Application number: DE2051148A
Authority: DE
Inventors: Faustyn C. Langowski; James B. Walling
Original assignee: Byron Jackson Inc
Current assignee: Byron Jackson Inc
Priority date: 1969-10-22
Filing date: 1970-10-19
Publication date: 1973-11-08
Also published as: FR2065463B1; FR2065463A1; US3612286A; DE2051148B2; GB1308216A; JPS5120441B1; NL7015419A; DE2051148A1; AT302930B; CA923884A

Description

Die Erfindung betrifft eins Stapelvorrichtung für das horizontale Lagern von Rohren für Erdölbohrungen u. dgl. mit einer Anzahl von in horizontalem Abstand angeordneten Lagergestellen, die jeweils einen Pfosten mit mindestens einem sich horizontal erstreckenden Tragarm für die Rohre aufweisen.

Eine durch die USA.-Patentschrift 3 254 776 bekannte Stapelvorrichtung dieser Art weist einen durch Längs- und Querträger gebildeten horizontalen Rahmen auf, der auf mehreren mechanisch oder hydraulisch betätigbaren Hebern abgestützt ist, mit deren Hilfe der Rahmen aus der hoilzontalen Stellung in sowohl nach links als auch nach rechts geneigte Stellungen bewegbar ist. Der Rahmen dient zur Aufnahme der Rohrzüge, die bei 7ur einen Seite geneigtem Rahmen auf diesem zum Stapeln entlangrollen, während sie bei umgekehrter Neigung entnommen werden können. Die Rohrzüge liegen lose auf dem Rahmen und berühren einander, wobei am einen Ende des Rahmens ein Anschlag und unmittelbar vor dem anderen Ende ein gesonderter kippbarer Trog zur Aufnahme der Rohrzüge beim Beschicken und Entnehmen vorgesehen ist. Es können unter Zwischenfügung von Abstandshaltern, die jeweils auf eine Rohrlage gelegt werden, mehrere Rohrlagen übereinander gestapelt werden.

Es ist ferner in der USA.-Patentschrift 2 543 274 eine Stapelvorrichtung für die Horizontallagerung von Erdölbohrrohren beschrieben, die aus mehreren, nebeneinander angeordneten kastenförmigen Aufnahmeabteilen besteht, in die die Rohrzüge aneinander anliegend in mehreren Lagen übereinander unter Zwischenfügung von beispielsweise aus Brettern bestehenden Abstandshaltern eingelagert und entnommen werden können.

Derartige Vorrichtungen sind nicht voll befriedigend und nur geeignet, auf festem Untergrund verwendet, zu werden. Zur Verwendung auf einer beweglichen Plattform, beispielsweise auf einem Bohrschiff od. dgl., sind sie nicht nur völlig ungeeignet, sondern sogar gefährlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stapelvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die auch auf instabilen Plattformen ohne Gefahr verwendbar ist und in der eine Vielzahl von

Gestängezügen auf einem verhältnismäßig kompakten Raum aufgenommen werden kann. Die gelagerten Gestängezüge sollen bis zu ihrer Entnahme fest und unverrückbar gehalten sein, wobei die Lagerung und die Entnahme kraftbetätigt erfolgen soll.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Tragarme in vertikalem Abstand an den Pfosten angebracht sind, die vertikal beweglich sind und Einrichtungen für die aufeinanderfolgende senkrechte Bewegung der Tragarme entlang der Pfosten zum Auf- und Ablegen der Rohre zwischen den Tragarmen vorge chen sind.

Zur sicheren Festlegung der Gestängezüge in den Lagerstellen sieht die Erfindung vor, daß die Tragarme zum Festlegen der Rohre Abstandshalter aufweisen, die an der Unterseite der Tragarme angeordnet sind und mit den Rohren auf dem darunterliegenden Tragarm im Eingriff stehen.

In vorteilhafter Weise können die Abstandshalter unter den Tragarmen zum Festlegen von Rohren mit verschiedenem Durchmesser auf dem darunterliegenden Tragarm ausgebildet sein.

In zweckmäßiger Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Abstandshalter derart ausgebildet sind, daß sie im nächstmöglichen Abstand zv.oicr Tragarme auf dem darunterliegenden Tragarm aufliegen. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Abstandshalter jeweils sich an den einzelnen Haltern gegenüberliegende Abstandshalterflächen umfassen, die einen Raum für die Aufnahme eines Rohres freilassen, und die Abstandshalter jeweils einen Arm aufweisen, der drehbar mit dem Halter verbunden ist und Federn umfaßt, die den Arm in Normalstellung in den freien Raum drücken. Auf diese Weise ist es möglich. Rohre verschieden großen Durchmessers auf den Tragarmen fest gelagert zu halten.

Zur Erleichterung der Beschickung und Entnahme von Rohren in die bzw. aus den Lagergestellen siel·t die Erfindung vor, daß einzelne der Tragarme einen Finger an ihrem von dem Pfosten entfernten Ende aufweisen, der zwischen einer Stellung, in welcher er vom Arm aus nach außen vorsteht, und einer zurückgezogenen Stellung beweglich ist.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtungen zur Belegung der Tiagarme in vertikaler Richtung einen 'Arbeitszylinder umfassen, der über eine Stange mit dem obersten Tragarm zur Bewegung des Tragarmes nach oben verbunden ist, sowie ein Toter-Gang-Verbindungsglied für das nacheinander erfolgende Anheben der darunter befindlichen Tragarme nach der Aufwärtsbewegung des obersten Traearmes.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Einrichtungen zum senkrechten Bewegen der Tragarme Arbeitszylinder aufweisen, von denen jeweils einer einem Tragarm zugeordnet ist, und Steuereinrichtungen zur wahlweisen Versorgung der Arbeitszylinder mit einem Strömungsmittel unter Druck vorgesehen sind.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Finger einen Sitz für das Haken «on Gestängezügen aufweisen unü Betätigungsvorrichtung für die Finger sowie eine Steuereinrichtung für die Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sind. Hierbei können die Fingerbetätigungsvorrichtungen einen unter Strömungsdruck stehenden Arbeitszylinder für jeden Finger umfassen, wobei die Steuereinrichtung ein Ventil aufweist, das die Versorgung jedes Zylinders mit Strömungsmittel steuert und entsprechend dem Anheben und Absenken der Tragarme betätigbar ist.

Gemäß der Erfindung können zusätzliche Ventile für das gleichzeitige Versorgen aller Zylinder mit Druck und für die gleichzeitige Bewegung aller Finger in ihre zurückgezogene Stellungen vorgesehen sein.

Die durch die Erfindung geschaffene Stapelvorrichtung bietet insbesondere bei Verwendung auf instabilen Plattformen ein optimales Maß an Sicherheit, erlaubt ein schnelles und sicheres Arbeiten bei geringstmöglichem Aufwand an Arbeitskräften.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht einer Stapelvorrichtung für die Horizontaüagerung von Erdölbohrungen od. dgl..

F i g. 2 eine Seitenansich' der Stapelvorrichtung nach Fig. 1, mit einem aus mehreren Rohrlagen bestehenden Rohrstapel,

F i g. 3 eine vergrößerte Einzelteilansicht in Richtung der Pfeile nach Linie 3-3 der F 1 g. 2 gesehen, wobei ein Abschnitt der Stapelvorrichtung zum Teil weggeschnitten ist,

Fig. 4 eine Teilansicht teilweise im vertikalen Schni'*. die die Einzelheiten einer Anzahl von Tragarmen zum Stapeln der Rohie zeigt, die von einem Pfosten der Stapelvorrichtung getragen werden,

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der F i g. 4. wobei einzelne Teile fortgebrochen sind, F i g. 6 ein pneumatisches Arbeits- und Steuersystem für die Stapelvorrichtung für die in F i g. 1 bis 5 gezeigte Ausführungsform,

F i g. 7 eine Teilansicht, ähnlich der F i g. 3, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform Fig. 8 eine Teilansicht der Stapelvorrichtung nach F i g. 7 in vergrößertem Maßstab, wobei speziell das gleichzeitige Stapeln von Rohren verschiedenen Durchmessers gezeigt ist,

F i g. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 der F i g. 8, Fig. 10 eine Teilansicht in Richtung der Pfeile 10-10 der Fig. 7, in der die Befestigung einer Anzahl von Tragarmen an einem Pfosten gezeigt ist,

Fig. 11 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab nach Linie 11-11 der F i g. 8, Fig. 12 einen vergrößerten Teilschnitt nach Linie 12-12 der Fig. 8,

Fig. 13 einen vergrößerten Teilschnitt nach Linie 13-13 derFig. 8;

Fig. 14a und 14b zeigen zusammen im Schema das hydraulische und pneuma'ische Arbeits- und Steuersystem der Stapelvorrichtung für die in F i g. 7 bis 13 gezeigte Ausführungsform,

Fig. 15 zeigt das Schaltschema zum Steuern des in Fig. 14a und 14b gezeigten Arbeits- und Steuersystems.

Die F i g. 1 bis 6 zeigen eine Stapelvorrichtung mit zwei in horizontalem Abstand angeordneten Abschnitten A und B für Erdölbohrrohre od. dgl., die einander gegenüberliegend angeordnete Reihen von Rohrstapeln aufweisen.

Die Stapelvorrichtung enthält eine Anzahl Lagergestelle, die im Stapelabschnitt A allgemein mit 21, 22 23, 24, 25 und 26 und im Stapelabschnitt ß mit 21, 28, 29, 30, 31, 32 bezeichnet sind. Die Lagergestelle eines jeden Abschnitts sind seitlich voneinander mit Abstand angeordnet und so ausgerichtet, daß sie die Gestängezüge S für Erdölbohrungen aufnehmen können, vcn denen jeder aus mehreren mitein-

ander verbundenen Rohrabschnitten besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind für jeden Rohrabschnitt der Gestängezüge zwei Lagergestelle vorgesehen, aber es kann auch eine geringere Anzahl Lagergestelle verwendet werden. Es sind ebenfalls S weniger Lagergestelle erforderlich, wenn die Bohrplattform für Gestängezüge mit weniger als drei Rohrabschnitten eingerichtet ist. Als Beispiel für die Lagergestell 21 bis 32 dient das Lagergestell 32, dessen Einzelheiten in den F i g. 3 bis 5 gezeigt sind. Im einzelnen weist das Lagergestell einen Pfosten 35 auf, der in geeigneter Weise senkrecht auf einer Plattform 36 steht. Mit Abstand zum Pfosten 35 steht eine Stütze 37 ebenfalls auf der Plattform 36. Zwischen dem Pfosten 35 und der Stütze 37 erstreckt sich ein Querträger 38, auf dem die unterste Lage der Gestängezüge 5 liegt. Oberhalb des Querträgers

38 trägt der Pfosten 35 eine Anzahl sich horizontal erstreckender langer Tragarme, die nacheinander von oben nach unten mit·39α bis 39g bezeichnet sind. »0 Jeder der Tragarme 39 α bis 39 g ist mit einer Buchse 40, z. B. durch Schweißen fest verbunden, welche in vertikaler Richtung verschiebbar auf dem Pfosten 35 angebracht ist, wobei die Buchsen 40 mit den Tragarmen 39 a bis 39 g übereinander am Pfosten 35 angeordnet sind.

Um die Buchsen drehfest mit den Pfosten 35 zu verbinden, kann zwischen dem Pfosten 35 und jeder Buchse 4ö ein sich vertikal erstreckender Keil 40 a vorgesehen sein.

Jeder Tragarm 39 a bis 39 g besteht aus einem I-Träger mit einem oberen und unteren Flansch 41. Die in vertikalen Abständen übereinander angeordneten Tragarme 39 a bis 39 g sind durch Verbindungsglieder mit totem Gang untereinander verbunden, die im Ausführungsbeispiel aus Durchgangsschrauben 42 bestehen, die jeweils den unteren Flansch 41 jedes Tragarmes und den oberen Flansch des darunterliegenden Tragarmes lose durchgreifen, so daß sich die Tragarme mit ihren Buchsen abwärts zueinander hin bewegen können, während die Aufwärtsbewegung eines jeden Tragarmes gegenüber dem darunterliegenden Tragarm begrenzt ist. Die auseinanderbewegten Tragarme gestatten eine Seitwärtsverschiebung der Gestängezüge 5 zwischen den mit Abstand voneinander angeordneten Stapelarmen

39 a bis 39 g, nämlich zwischen einer Stapel- und einer Entnahmestellung mittels einer geeigneten Fördervorrichtung. So können, wie aus Fig.4 ersichtlich, die Tragarme mit einem genügenden Abstand vom darunterliegenden Tragarm fortbewegt werden, um die Gestängezüge 5 freizugeben. Dabei werden die Tragarme 39 α und 39 b angehoben, um die Gestängezüge vom Tragarm 39 c zurückzubewegen.

Unter jedem Tragarm 39 α bis 39 g sind in Längsrichtung in bestimmten Abständen an_feeordnete trapezförmige Rohrabstandshalter 43 vorgesehen, wobei die schrägen Seitenwände 44, 44 benachbartei Rohrabstandshalter 43 einen im wesentlichen dreieckigen Raum 45 begrenzen, in dem Rohre mit verschiedencm Durchmesser aufgenommen und in bestimmten seitlichen Abständen gehalten werden können.

Zum Heben und Senken der Tragarme 39 a bis 39 R ist ein im Pfosten 35 angeordneter langgestreckter hydraulischer Arbeitszylinder 46 vorgesehen, dessen unteres Hndc 47 mit dem unteren Ende 48 des Pfostens 35 verbunden ist. Fine Stange 49 ragt nach oben aus dem Arbeitszylinder 46 durch den Pfosten 35 und ist an ihrem oberen Ende mit einem Kopf 50 versehen. Ein Querstift 51 erstreckt sich durch die oberste Tragarmbuchse 40, einen vertikalen länglichen Schlitz 52 im Pfosten 35 und den Kopf 50 und verbindet den Kopf mit der obersten Buchse 40. So wird beim Ausfahren der Stange 49 aus dem Arbeitszylinder 46 die Buchse 40, die mit dem Stangenkopf 50 verbunden ist, angehoben. Wenn der obere Tragarm 39 a angehoben wird, werden die anderen Tragarme 39 b bis 39g darunter nacheinander angehoben, wenn die Verbindungsgliedtr 42 jeweils das Ende ihrer freien Bewegung in bezug auf den darunterliegenden Tragarm erreichen. Wenn die Tragarme abgesenkt werden, legt sich zunächst der unterste Tragarm 39 g auf die Gestängezüge und dann nacheinander die nächst oberen. Es ist offensichtlich, daß mit einer solchen bisher beschriebenen Stapelvorrichtung Gestängezüge von unten beginnend gestapelt und von oben beginnend vom Stapel entnommen werden können, wobei jedes der Lagergestelle 21 bis 32 einen Arbeitszylinder 46 aufweist.

Während des Stapeins in und des Entnehmens der Gestängezüge S aus einer der Lagergestellen 27 bis 32 z.B. ist es wünschenswert, einen Gestängezug in eine solche Lage zu bringen, daß das Einbringen zwischen ein Paar der vertikalen Abstand voneinander aufweisenden Tragarme 39 α b>s 39 g oder das Entnehmen aus der Stellung zwischen diesem Paar erleichtert wird. Dementsprechend ist jeder der Tragarme 39 b bis 39 g, jedoch nicht der oberste Tragarm 39a, an seinem äußeren oder freien Ende mit einem Finger 53 versehen. Jeder Finger 53 ist an einem nach unten geneigten Ende 54 des Tragarmes durch einen Gelenkbolzen 55 od. dgl. für eine Bewegung zwischen einer im wesentlichen vertikalen Stellung, in welcher der Finger zurückgezogen ist, und einer im wesentlichen horizontalen Stellung, in welcher der Finger vorgestreckt ist, drehbar gelagert. In der zurückgezogenen Stellung sind die Finger 53 nicht im Wege, jedoch in der vorgestreckten Stellung können die Finger benachbarter Gestelle einen Gestängezug tragen, wie in gebrochener Linie gezeigt. Die Finger 53 sind entsprechend mit einem konkaven Sitz 56 versehen, der der Form des Gestängezuges angepaßt ist. Um die Bewegung der Finger in die gestreckte Stellung zu begrenzen, hat jeder Frger an dem dem Sitz 56 gegenüberliegenden Ende eine Nase 57, die an einen Anschlag 58 von unten her angreift, der unter den Tragarmen 39 b bis 39 g, die mit Fingern 53 versehen sind, angebracht ist.

Um die Finger 53 zwischen ihrer zurückgezogenen und ihrer vorgestreckten Stellung zu verschwenken, ist ein Arbeitszylinder 59 & bis 59 g für jeden Finger 53 eines jeden Tragarmes 39 b bis 39 g vorgesehen. Wie in Fig.4 und5 gezeigt, ist jeder der Arbeitszylinder 59 b bis 59 g an seinem Ende drehbar mit einem Konsol 60 verbunden, das zwischen den Flanschen 41 eines jeden Tragarmes 39 b bis 39 g angebracht ist. Aus jedem Arbeitszylinder 59 b bis 59 g erstreckt sich eine Kolbenstange 61, die bei 62 mit einem zwischen dem Siiz 56 und dem Gelenkbolzen 55 liegenden Abschnitt 63 der betreffenden Finger 53 drehbar verbunden ist. Bei eingefahrenen Kolbenstangen 61 sind die Finger 53 zurückgezogen, und umgekehrt. Fs ist eine Steuerung vorgesehen, die automatisch ein Zurückziehen der Finger 53 !«.wirkt, wenn die Tragarme 39 h bis 35 _Λ angehoben sind, jedoch ein Vorstrecken der Finger 53 bewirkt, wenn

die Tragarme /.um Eingriff mit gestapelten Gcslängezügen abgesenkt sind, um das Stapeln der Rohre bzw. ihre Entnahme von der Oberseite der Tragarme 39b bis 39g und des Querbalkens 38 zu ermögliche,;. Durch diese Steuerung wird den betreffenden Arbeitszylindern 59 b bis 59 g Druckluft über ein Ventil 65 zugeführt, das an einem Ventilträger 66 angeordnet ist, der seinerseits an eiii^r der Buchsen 40 angeschweißt ist oder anderswie damit verbunden ist, mit Ausnahme der obersten Buchse, deren Tragarm 39α keinen Finger 53 hat. Das Ventil 65 trägt eine Betätigungsrollc 67, die normalerweise am Knsten 53 abrollt, jedoch bei der Abwärtsbewegung eines Tragarmes 39 b bis 39 g, wenn er mit den darunterliegenden Gestängezügen in Eingriff kommt, auf die einen größeren Durchmesser aufweisende Buchse 40 läuft und das Ventil 65 nach rechts bewegt. Diese Stellung ist in F i g. 4 beim untersten Ventil 65 gezeigt.

In Fig.6 ist ein Schaltplan der von Rollen betätigten Ventile 65 gezeigt. Bei dieser Schaltung wird Druckluft von einer Quelle T über eine Zuführleitung 69 jedem der Ventile 65 zugeführt. Die Ventile werden geöffnet, sobald eine der Rollen 67 von der Buchse 40 ab und auf den Pfosten 35 läuft, wenn die Buchse 40 angehoben wird, so daß dem entsprechenden Arbeitszylinder 59 b bis 59 g Druckluft zugeleitet wird, wobei die Kolbenstangen 61 entgegen der Kraft von Federn 70, die in jedem der Arbeitszylinder 59 b bis 59 g angeordnet sind, in ihrer eingefahrenen Stellung gehalten werden. Wenn die Ventile 65 beim Auflaufen der Rollen 67 auf die Buch-cn 40 das Ventil 65 in umgekehrter Richtung verschieben, wie es bei den Ventilen für die Zylinder 59 c und 59 g gezeigt ist, wird der Arbeitszylinder automatisch durch die Auslaßleitung 71 entleert. In den Kreis der Auslaßleitung 71, der Zufuhrleitung 69 und einer zweiten Zuführleitung 69 α ist ein magnetisch betätigtes Ventil 72 eingeschaltet, das bei seiner Betätigung Druckluft über die Auslaßleitung 71 allen Arbeiiszylindern 59 zuführt, um ein Zurückziehen aller Kolbenstangen 61 zu bewirken, auch wenn alle Ventile 65 in der Entlüftungsstellung der Zylinder stehen. Der Zweck für das gleichzeitige Zurückziehen aller Kolbenstangen 61 besteht darin, daß alle Finger 53 zurückgezogen werden. Wie in F i g. 1 bis 3 gezeigt, sind im Stapelabschnitt A alle Finger 53 zurückgezogen, um die Benutzung des Stapelabschnitts B zu erlauben, in welchem die Finger 53 die ausgestreckte Stellung einnehmen.

Bei Benutzung der oben beschriebenen Vorrichtung und unter der Annahme, daß die Gestängezüge aus dem Stapelabschnitt B entnommen und bei einem Bohrvorgang eingesetzt werden sollen, werden die Arbeitszylinder 46 jede:, Gestells 27 bis 32 unter Druck gesetzt, um den obersten Tragarm 39 a anzuheben, so daß die unteren Enden der Abstandshalter 43 die Oberseite der Gestängezüge S auf dem darunterliegenden Tragarm 39 b freigeben. Geeignete Vorrichtungen können eingesetzt werden, um nacheinander die Gestängezüge nach links zu bewegen (s. F i g. 3), so daß ein Gestängezug nach dem anderen auf die Finger 53 bewegt und dann durch geeignete Fördervorrichtungen fortbewegt werden kann. Nachdem alle Gestängezüge der oberen Lage von dem Tragarm 39 b fortgenommen sind, wird der oberste Tragarm 39 α weiter angehoben, um seine Verbindungsglieder 42 mit dem nächstunteren Tragarm 39 in Eingriff zu bringen und ihn von den darunterliegenden Gestängezügen abzuheilen. Diese Vorgänge werden so oft wiederholt, bis die letzte Lage Gestängezüge entnommen wurden ist. Um die Entnahme der untersten Lage Gestäugezügc .S' zu erleichtern, kann der Gcstelluntcrbau mit einem Auffangsitz, wie bei 153« (s. Fig. 7) gezeigt ist,, versehen weiden, der die einzelnen Gestängezüge beider Stapelabschnittc A und B aufnehmen kann. Es ist auch zu beachten, daß beim Anheben der Tragarme 39 a bis 39 g, nachdem die darauf gelagerten Gestängerüge aiii ihnen entfernt worden sind, die entsprechenden Ventile 65 automatisch betätigt werden, um die Finger 53 zurückzuziehen und dadurch eine ungehinderte aufwärts gerichtete Entnahme der Gestängezüge durch den Raum zwischen den Stapelabschnitten A und B zu ermöglichen. Nach der Entnahme aller Lagen Gestängezüge aus einem der Abschnitte/i oder/i werden die Tragarme abgesenkt, das Magnetventil 72 betätigt, um ein Zurückziehen aller Finger 53 dieses einen Abschnitts zu bewirken, worauf dann die Gcstangczügc nacheinander aus dem anderen Stapclabschnitt entnommen werden können.

Die in den F i g. 7 bis 15 gezeigte abgewandelte Ausführungsform weist, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, eine Anzahl von Lagcrgcstellen, z. B. sechs, auf, die in seitlichem Abstand zueinander angeordnet sind, ürr. lange Geütängezüge, die aus mehrerer verbundenen Rohrabschnitten bestehen, zu tragen, wobei aber nur ein Lagergestell im einzelnen gezeigt ist.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, erstreckt sich ein Pfosten 135 von einer nicht gezeigten Plattform aufwärts und ist mit einem sich horizontal erstreckenden Querträger 138 versehen. Oberhalb des Querträgers 138 weist das Gestell wie in der vorher besenriebenen Ausführungsform eine Anzahl geeigneter, sich horizontal erstreckender Tragarme 139 a bis 139 g auf, die geeignet und fest mit verschiebbar auf dem Pfosten 135 angebrachten Buchsen 140 verbunden sind.

Aus F i g. 9 ist ersichtlich, daß der Pfosten 135 dieser Ausführungsform ein I-Träger ist und daß die Buchse 140 im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist. Im einzelnen weist die Buchse 140 Seitenwände 140 a auf, die durch eine Vorder- und eine Rückwand 140 b, z. B. durch Schweißen verbunden sind. Rollen sind vorgesehen, um die Reibung zwischen den Buchsen 140 und dem Pfosten 135 zu vermindern, und entsprechend sind gegenüberliegende Rollen 140 c zwischen den Seitenwänden 140 a dei Buchse 140 gelagert, die an den Flanschen 140 d des als I-Träger ausgebildeten Pfostens 135 angreifen Wie aus F i g. 11 ersichtlich, sind die Rollen 140 c auf Achsen 140 e gelagert, welche sich zwischen exzentrischen Buchsen 140/ erstrecken, die drehbar ir Bohrungen 140 g in den Seitenwänden 140 a dei Buchse 140 angeordnet sind, um den Abstand zwi sehen den Rollen 140 c und den Flanschen 140 </ de; Pfostens 135 einstellen zu können. Die Achse 140 t ist in den Seitenwänden 140 a gesichert und von Haltegliedern 140 ft gehalten, die an den Scitenwänder 140 a durch Schrauben 140/ befestigt sind. Die Hai tcglieder weisen die Enden der Achsen 14O₁ über greifende und an ihnen anliegende Zungen 140 '_x so wie die mit den rechteckigen äußeren Enden dei Buchsen 140/ in Eingriff stehende Fläche 140 m auf Die Rollen !4Or sind so angeordnet. d:iU sie tlit

entsprechenden Tragarme 139« bis 139 g in der gewünschten horizontalen Stellung halten. Daher ist eine der Rollen 140 c an der dem Tragarm gegenüberliegenden Seite des Pfosten.\ 135 in einer erhöhten Stellung gegenüber der anderen Rolle 140 c angeordnet. Die oberen und unteren Enden der Seitenwändc 140« der Buchsen 140 sind abgeschnitten, um sie dicht aneinander anordnen zu können, wie in F i g. 7 und 8 zu sehen ist.

Innen kann die Buchse 140 mit gegenüberliegenden Führungswinkeln 140 p verschen sein, die an den Innenseiten der Flansche 140/i den Rollen 14Or gegenüberliegend angreifen und mit Schrauben 14Oi/ an den Seitenwänden 140 α befestigt sind.

Während in der zuerst beschriebenen Aus ilirungsform die Tragarme 39 a bis 39 g nacheinander durch einen einzigen Arbeitszylinder angehoben werden, werden die Tragarme 139« bis 139 g der vorliegenden Ausführungsform einzeln von gesonderten hydraulischen Arbeitszylindern angehoben, die von oben nach unten mit 146« bis 146 g bezeichnet sind. Die Arbeitszylinder 146« bis 146 g sind zwischen den Flanschen 140 ei des I-Trägerpfostens 135 abwechselnd von oben nach unten an den gegenüberliegenden Seiten des Steges vertikal angeordnet.

Es können aber auch verschiedene andere Anordnungen für die Arbeitszylinder 146 gewählt werden. Jeder der Arbeitszylinder 146 a bis 146? ist mit einem Ansatz 146/1 des I-Trägerpfostens 135 verbunden, während die Kolbenstangen 149« bis 149 g mit einem Ansatz 149/? der Buchse 140 verbunden sind. So ist zu erkennen, daß jeder der Tragarme 139« bis 139 g während des Stapeins oder der Entnahme der Gestängezüge einzeln von den entsprechenden Betätigungszylindern 146« bis 146 g angehoben werden kann.

Wie im Falle der vo.her beschriebenen Ausführungsform sind die Tragarme 139 « bis 139 g an ihren Unterseiten mit Abstandshaltern 143 versehen, die konkave Flächen 144 aufweisen, um die Gestängezüge in den gewünschten Stellungen auf dem Querträger 138 und den entsprechenden Tragarmen 139 b bis 139 g zu halten. In dieser Ausführungsform jedoch sind die Abstandhalter 143 a zum Aufsitzen auf dem nächstunteren Tragarm bzw. dem Querträger 138 mit Endabschnitten 143 α versehen, so daß das Gewicht des ganzen Gestängestapels nicht von den Gestängen selbst getragen wird, sondern statt dessen fortschreitend von den Abstandshaltern 143 und den Tragarmen aufgenommen wird, wobei die gesamte Last vom Querträger 138 getragen wird.

Zusätzlich sind bei dieser Ausführungsform die Abstandshalter 143 mit Vorrichtungen versehen, die ein Stapeln von Rohren verschiedener Durchmesser, wie verhältnismäßig dicke Schwerstangen und Bohrstangen kleineren Durchmessers, gestattet. Aus den Fig.8, 12 und 13 ist ersichtlich, daß an jedem Abstandshalter 143 ein Hilfsabstandhalter 143 ft drehbar auf dem Bolzen 143 c gelagert ist. Jeder der Hilfsabstandhalter 143 ft wird normalerweise durch eine Zugfeder 143 d in horizontal ausgestreckter Stellung gehalten, in welcher die Endfläche 143 e des Hilfsabstandshalters 143 b der Fläche 144 des zunächstliegenden Abstandshalters 143 gegenüberliegt und mit ihm einen Raum begrenzt, der kleiner ist als der Raum zwischen den gegenüberliegenden Abstandshalterflächen i44. Der Unterschied ist deutlich in F i g. 8 gezeigt, in der zwei Rohre kleineren Durchmessers mit den Hilfsabstandshalter 143 /; in ihrer normalen horizontalen Stellung gezeigt sind, in der sie gegen einen Anschlag 143 / gedrückt werden, der die Bewegung der Hilfsubstandhalter 143 ft unter dem Einfluß der Feder 143 rf auf die gezeigte Stellung begrenzt. Bei einem anderen Rohr größeren Durchmessers sind die Hilfsabstandhalter 143 b aufwärts verschwenkt, so daß das Rohr größeren Durchmessers zwischen den gegenüberliegenden Abstands-Iialterflächen 144 liegt.

Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform weist die Stapelvorrichtung nach F i g. 7 und 8 mit Ausnahme des obersten Tragarmes 139 α drehbar am äußeren Ende jedes Tragarmes 139 b bis 139 g gelagerte Finger 153 auf. Jeder Finger 153 ist durch einen Gelenkbolzen 155 drehbar an dem nach unten geneigten Ende 154 des Tragarmes gelagert, und zwischen einer im wesentlichen vertikalen Stellung, in welcher der Finger zurückgezogen ist, und einer im wesentlichen horizontalen Stellung gelagert, in welcher der Finger vorgestreckt ist, verschwenkbar. In der zurückgezogenen Stellung stehen die Finger 153 für die Rohrentnahme nicht im Wege, aber in der votgestreckten Stellung, wie am besten in Fig. 8 zu sehen ist, können die Finger der Tragarme jeweils einen Gestängezug mit kleinerem Durchmesser oder mit größerem Durchmesser aufnehmen, wie dies in vollen bzw. gebrochenen Linien gezeigt ist. Die Finger 153 sind mit einem konkaven Ende als Sitz 156 für die Gestängezüge versehen. Um die Bewegung der Finger zur ausgestreckten Stellung zu begrenzen, hat jeder Finger an seinem dein Sitz 156 entgegengesetzten Ende eine Anschlagnase 157, die von unten an einer Anschlagplatte 158 an der Unterseite der Tragarme anschlägt.

Es sind Arbeitszylinder 159 b bis J59g vorgesehen, um die Finger 153 an den entsprecnenden Tragarmen 139 ft bis 139 g zwischen ihren zurückgezogenen und ihren ausgestreckten Stellungen zu verschwenken. Das eine Ende der Arbeitszylinder 159 b bis 159 f> ist drehbar mit einer Konsole 160 verbunden, die auf dem unteren Flansch des aus einem I-Träger bestehenden Tragarmes 139 befestigt ist. Aus jedem Arbeitszylinder 159 ft bis 159 g erstreck! sich eine Kolbenstange 161, die bei 162 mit einem zwischen dem Sitz 156 und dem'Gelenkbolzen 155 liegenden Teil 163 der betreffenden Finger 153 verbunden ist. Bei zurückgezogenen Kolbenstangen 161 sind auch die Finger 153 zurückgezogen, und wenn die Kolbenstangen 161 ausgefahren sind, sind mcl· die Finger 153 ausgestreckt.

Während bei der erstbeschriebenen Ausführungs form durch Rollen betätigte Ventile 65 verwende wurden, um das automatische Zurückziehen der Fin ger 53 nach Anheben der Tragarme 39 ft bis 39 g unc das automatische Ausstrecken der Finger 53 nacl dem Absenken der Tragarme zu bewirken, wird be dieser Ausführungsform eine Steuerung benutzt, di( in den Fig. 14a, 14b und 15 gezeigt ist, bei der du Stellungseinnahme der Tragarme 139 a bis 139 j eines jeden Lagergestells und die der Finger 153 un ter der Kontrolle einer Bedienungsperson steht. Un ter diesen Umständen kann bei Benutzung der Sta pelvorrichtung die Bedienungsperson die Vorgang des Stapeins und der Entnahme beobachten und da Anheben und Lenken der entsprechenden Tragarm fortsetzen und prüfen. Wenn die Tragarme sngehc ben sind, wie z. B. die oberen drei Tragarme ii

Fig.7, sind die Finger ί53 der angchohci en Tragarme 1396 und 139c zurückgezogen, während die Finger 153 der Tragarme 139 b bis 139 g, die die Gestängezüge tragen, ausgestreckt sind. Jedoch können, wie ebenfalls deutlich wird, alle Finger 153 nach Wunsch gleichzeitig zurückgezogen werden

Im einzelnen werden die Lagergestelle dieser Ausführungsform als in horizontaler Richtung in Abständen angeordnete Gruppen eingesetzt, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt ist. So sieht die Einrichtung, die jetzt beschrieben werden soll, den Einsatz von sechs Lagergestellen vor, wie es der Fall sein wird, wenn zwei Lagergestelle unter jedem Rohrteil eines Gestängezuges vorgesehen sind, der nach der vorhergehenden Beschreibung aus drei Rohrabschnitten besteht. Zum Zwecke der Illustration stellen daher die sechs Arbeitszylinderreihen, die in den Fig. 14a und 14 b dargestellt sind, Zylinder der sechs Lagergestelle 27 bis 32 des Stapelabschnitts B der F i g. 1 dar und sind mit den entsprechenden Bezugsziffern vcrsehen. Da jedes Lagergestell, wie aus F i g. 1 ersichtlich, mit sieben Tragarmen 139 « bis 139 g versehen ist, die in vertikaler Richtung von den Arbeitszylindern 146 α bis 146« betätigt werden, umfaßt jede Arbeitszylinderreihe, wie in Fig. 14a und 14b dargestellt ist, eine Reihe von vertikal im Abstand zueinander angeordneten Arbeitszylindern, die entsprechend mit 146 a bis 146 # bezeichnet sind. Da sechs der Tiagarrnc 139 b bis 139g Finger 153 aufweisen, der oberste Tragarm 139« jedoch keinen solchen Finger hat, ist ein Zylinder 159 in Verbindung mit jedem der sechs Arbeitszylinder 146 /) bis 146 g jeder Reihe von Lagergestell 27 bis 32 dargestellt.

Um den Fluß des Strömungsmittels von einer geeigneten Quelle, die in F ig. 14a dargestellt ist. zu allen Hebezylindern 146 α jeder Reihe von Lagergestellen 27 bis 32 zu steuern, ist ein magnetisch betätigtes Ventil 300 vorgesehen, das zwischen eine Druckleitung 301 und eine hydraulische Leitung 302 geschaltet ist, die von dem Ventil 300 zu allen Arbeitszylindern 146 α führt. Das Magnetventil 300 verbindet normalerweise den Arbeitszylinder 146 « mit dem Auslaß, aber wenn das Ventil 300 betätigt wird, werden alle Zylinder 146 a unter Druck gesetzt, um ein gleichzeitiges Anheben der obersten Tragarme 139« zu bewirken. So wird, wenn Rohre zum Erdölbohren von dem Stapelabschnitt B entnommen werden sollen, das Magnetventil 300 betätigt, um die obersten Tragaime 139 a anzuheben, so daß die Gestängezüge auf den Tragarmen 139 6 von den Abstandhaltern 143 freikommen. Die Betätigungszylinder 159 für die Finger werden durch Federkraft in ausgestreckter Stellung gehalten, wie in Fig. 14a und 14 b gezeigt ist, so daß die Finger 153 am äußersten Ende des Tragarmes 139 b automatisch eine ausgestreckte Stellung einnehmen. Nun können die Gestängezüge auf dem Tragarm 139 b nacheinander durch geeignete Fördermittel oder auf Wunsch auch manuell fortbewegt werden.

Danach ist es erforderlich, die Rohre, die auf einem Tragarm 139 c liegen und durch Abstandshalter 143 an der Unterseite des Tragarmes 139 b auf Abstand gehalten sind, zu stapeln, wobei auch der Finger 153 am Tragarm 139 b in seine zurückgezogene Stellung bewegt werden muß. Diese zwei Funktionen werden durch Betätigung eines Magnetventils 303 erfüllt, welches den Fluß des hydraulischen Strömunasmittels von der Druckleitung 301 durch eine hydraulische Leitung 304 zu allen Hebezylindern 146 steuert, wobei alle Tragarme 139 b angehoben werden. Die zweite Funktion wird durch Betätigung eines Magnetventils 305 erfüllt, welches eine Druckluftleitung 306, die mit einer Druckluttquelle verbunden ist, mit einer Leitung 306« (Fig. 14a) verbindet, die zu allen Betätigungszylindern 159 für die Finger an allen Tragarmen 139 b führt.

Die Arbeitsgänge verlaufen, wie gerade beschrieben, nacheinander durch Betätigung eines hydraulischen Magnetventils 307 und eines Luftmagnetvcntils 308, welche die Arbeitszylinder 146 c anheben und die Finger 153 an den Tragarmen 139 c zurückziehen können, eines hydraulischen Magnetventils 309 und eines Luf!magnetventil 310, welche das Anheben aller Arbeitszylinder 146 rf und das Zurückziehen der Finger 153 an den Tragarmen 139 d bewirken können, eines hydraulischen Magnetventils 311 und eines Luftmagnetventils 312, welche das Anheben aller Betätigungszylinder 146 e und das Zurückziehen der Finger 153 an den Tragarmen 139 e bewirken können, eines hydraulischen Magnetventils 313 und eines Luftmagnetvcntils 314, welche das Anheben aller Betätigungszylinder 146/ und das Zurückziehen der Finger 153 an den Tragarmen 139 / bewirken können, eines hydraulischen Magnetventils 315 und eines Luftmagnetventils 316, welche das Anheben des Betätigungszylinders 146,? und das Zurückziehen Her Finger 153 an den Tragarmen 139« bewirken können. Nach diesen Arbeitsgängen sind alle Tragarme 139« bis 139 g angehoben, und der Gestängezug, der auf dem Querträger 138 lieg!, kann fortgenommen werden, indem man ihn nachfolgend in den Sitz 153« bewegt, der sich an der Verbindungsstelle des rechten Stapelabschnitts B mit dem linken Stapelabschnitt A befindet.

Es versteht sich, daß im Anschluß an die Entnahme aller Gestängezüge vom Stapelabschnitt B das Magnetventil entgegengesetzt beaufschlagt werden kann, um zu ermöglichen, daß die Tragarme 139 ο bis 139g sich infolge der Schwerkraft in ihre Ruhestellungen zurückbewegen, und daß danach die Gestängezüge, die auf dem linken Stapelabschnitt /1 gestapelt sind, vom Stapel entnommen werden können. Um jedoch zu ermöglichen, daß sich die Finpe^r des linken Stapelabschnitts A, welche mit dem r'nger 153 des rechten Stapelabschnitts B übereinstimmen, in die Arbeitsstellung absenken zu können, ist es wünschenswert oder notwendig, daß die Finger 153 alle zurückgezogen werden. Dementsprechend ist ein weiteres Luftsteuermagnetventil 317 vorgesehen, welches die Druckluftquelle mit einer Zufuhrleitung

318 verbindet, die zu der Auslaßseite aller Fingerbetätigungszylinder 159 aller Tragarme 139 b bis 139 g in allen Lagergestellen 27 bis 32 führt und dabei ein gleichzeitiges Zurückziehen aller Finger 153 bewirkt.

Die hydraulisch-pneumatische Magnetventilsteuerung kann so sein, wie es in Fig. 15 dargestellt ist In dieser Figur ist eine elektrische Energiequelle mil

319 bezeichnet. Im Kreis der Energiequelle liegt eir Schalter 300 α. welcher, wenn geschlossen, die Energiezufuhr zum Magnetventil 300 bewirkt. In Reihi mit dem Schalter 300 a befindet sich ein zweitci Schalter 303 α, welcher eine Energiezufuhr zu der Magneten der Magnetventile 303 und 305 bewirkt In Reihe mit dem Schalter 303 a ist ein weiterei Schalter 307«. welcher eine Energiezufuhr zu den Magneten dwi Magnetventile 307 und 308 bewirk!

In Reihe mit dem Schalter 307n ist eii· weiterer Schalter 309 c. welcher eine Energiezufuhr zu den Magneten der Magnetventile 309 und 310 bewirkt. In Reihe mit den Schaltern 309« befindet sich ein weiterer Schalter 311ο. welcher eine Energiezufuhr zu den Magneten der Magnetventile 311 und 312 bewirkt. In Reihe mit dem Schalter 311 α befindet sich ein weiterer Schalter 313 a. welcher eine Energiezufuhr zu den Magneten der Magnetventile 313 und 314 bewirkt. In Reihe mit dem Schalter 313 befindet sich ein weiterer Schalter 315 «. welcher eine Energiezufuhr zu den Magneten der Magnetventile 315 und 316 bewirkt. Schließlich umfaßt die elektrische

Anlage einen Schalter 317«. der, wenn geschlossen, eine Energiezufuhr zu dem Luftmagnetventi! 317 bewirkt.

Die Schalter 300«. 3Λ3«. 307«. 309«, 311«, 313« und 315« müssen nacheinander geschlossen werden, um zu ermöglichen, daß nur der nächstuntere Tragarm angehoben wird.

Wenn der ünke und der rechte Stapelabschnitt A und B verwendet werden, versteht es sich ohne weitere B.iichreibung. daß livdropneumatische Steuerungen benutzt werden, die ihrerseits wie in Fig. 14a, 14b und 15 gezeigt, gesteuert werden, um das Arbeiten des Stapelabschnitts zu bewirken.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stapelvorrichtung für das horizontale Lagern von Rohren für Erdölbohrungen u. dgl. mit einer Anzahl von in horizontalem Abstand angeordneten Lagergestellen, die jeweils einen Pfosten mit mindestens einem sich horizontal erstreckenden Tragarm für die Rohre aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragarme (39 a bis 39 g) in vertikalem Abstand an den Pfosten (35) angebracht sind, die vertikal beweglich sind, und Einrichtungen (46, 49, 50) für die aufeinanderfolgende senkrechte Bewegung der Tragarme (39 a bis 39 g) entlang der Pfosten (35) zum Auf- und Ablegen der Rohre zv-ischtn den Tragarme , (39 α bis 39 g) vorgesehen sind.

2. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme zum Festlegen der Rohre Abstandshalter (43, 143) aufweisen, die an der Unterseite der Tragarme angeordnet sind und mit den Rohren auf dem darunterliegenden Tragarm im Eingriff stehen.

3. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abstandshalter unter den Tragarmen zum Festlegen von Rohren mit verschiedenem Durchmesser auf dem darunterliegenden Tragarm.

4. Stapelvorrichtung nich An pruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter derart ausgebildet sind, daß sie im nächi möglichen Abstand zweier Tragarme auf dem darunterliegenden Tragarm aufliegen.

5. Stapelvorrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter jeweils einen Arm (143 6) aufweisen, der drehbar mit dem Halter verbunden ist und Federn (143 el) umfaßt, die den Arm in Normalstellung in den freien Raum drücken.

6. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne der Tragarme einen Finger (53) an ihrem von dem Pfosten (35) entfernten Ende aufweisen, der zwischen einer Stellung, in welcher er vom Arm aus nach außen vorsteht, und einer zurückgezogenen Stellung bcweglich ist.

7. Stapelvorrichtung nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bewegung der Tragarme in vertikaler Richtung einen Arbeitszylinder (46) umfassen, der über eine Stange (49) mit dem obersten Tragarm (39a) zur Bewegung des Tragarmes nach oben verbunden ist, sowie ein Toter-Gang-Verbindungsglied (42) für das nacheinander erfolgende Anheben der darunter befindlichen Tragarme (39 b bis 39 g) nach der Aufwärtsbewegung des obersten Tragarmes.

8. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum senkrechten Bewegen der Tragarme Arbeitszylinder So (146 α bis 146 g) aufweisen, von denen jeweils einer einem Tragarm zugeordnet ist, und Steuereinrichtungen zur wahlweisen Versorgung der Arbeitszylinder mit einem Strömungsmitte! unter Druck vorgesehen sind.

y. Stapelvorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (13) einen Sitz (56) für das Halten von Gestängezügen (S) aufweisen und Betätigungsvorrichtungen für die Finger sowie eine Steuereinrichtung für die Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sind.

10. Stapelvorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Fingerbetä'igungsvorrichtungen einen unter Strömungsdruck stehenden Arbeitszylinder (59 b bis 59 g) für jeden Finger umfassen und daß die Steuereinrichtung ein Ventil (65) aufweist, das die Versorgung jedes Zylinders mit Strömungsmittel steuert und entsprechend dem Anheben und Absenken der Tragarme betätigbar ist.

11. Stapelvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zusätzliche Ventile (72) für das gleichzeitige Versorgen aller Zylinder mit Druck und für die gleichzeitige Bewegung aller Finger in ihre zurückgezogenen Stellungen.